無損檢測技術及應用

王志芹

摘 要：探傷儀控制器的核心功能是通過兩路D/A輸出模擬電壓，間接控制加在陰極射線管上的高壓和燈絲電流，以改變X射線的穿透能力和密度。同時為了使射線管能夠穩定運行，利用A/D采集實時電壓、電流值構成了閉環控制系統。為了使用戶能夠方便地使用，設計了友好的操作界面和靈活的操作方法。提供了充足的故障檢測端口及安全鎖。設定數值時使用編碼器旋鈕，使操作變得相當便捷。加入軟件看門狗，防止在強電磁環境中系統死機。使用VB制作了上位機監控軟件，可方便地對探傷儀進行控制。使用PROTEL2004 DXP制作印制電路板，提高系統的集成程度。

關鍵詞：探傷儀控制器；A/D采集；D/A輸出；軟件看門狗

一、研究的意義及必要性

無損檢測技術是產品質量控制中不可缺少的基礎技術，隨著產品復雜程度的增加和對安全要求的更加嚴格，為了保證產品質量，非常有必要對產品進行全面檢測，而這些檢測又必須是非破壞性的。因此無損檢測技術在產品質量控制中發揮的作用越來越重要，在企業中，已經成為保證產品質量的有力手段。

無損檢測的目的三個主要方面。一是質量管理，每一種產品均有其使用性能要求，這些要求通常在該產品的技術文件中規定。無損檢測的只要目的之一就是對原材料、半成品、成品以及產品構件提供實時的工序質量控制，例如缺陷情況、組織狀態、涂鍍層厚度監控等。二是質量鑒定，已制成的產品需要進行最終檢驗，亦即質量鑒定，特別是那些將在高應力、高溫、高循環載荷等復雜惡劣條件下以及惡劣環境中工作的零部件或構件等，僅僅靠一般的外觀檢查、尺寸檢查、破壞性抽檢等是遠遠不夠的，在這方面，無損檢測技術表現出能夠百分之百地全面檢查材料內外部的無比優越性。三是在役檢測使用無損檢測技術對運行期間或正在運行中的設備構件進行經常性的或者定期的檢查，能及時發現影響設備繼續安全運行或使用的隱患，防止事故的發生。例如疲勞損傷，或者產品中原有的微小缺陷在使用過程中擴展成為危險性缺陷等等。

二、系統技術指標

D/A輸出范圍：KV值輸出為 0V — 3.98V，mA值輸出 0V — 4.38V。

A/D輸入范圍：KV值輸入為 0V — 5V， mA值輸入 0V — 5V。

系統電源：5V 12V

DA輸出0V-3.98V的電壓所對應的KV值。將其分四段進行線性化，分別寫出其線性函數，然后通過程序將其實現。

DA輸出0V-4.38V的電壓所對應的mA值。將其分七段進行線性化，分別寫出其線性函數，然后通過程序將其實現。

三、系統總體設計

（一）總體設計思想

由于控制對象為高壓變壓器的輸出電壓和陰極射線管的燈絲電流，同時為了使被控對象的電壓、電流保持恒定，采用閉環控制。

根據廠家要求，整個系統包括單片機最小系統，A＼D采集模塊、D/A輸出模塊、液晶顯示模塊、故障檢測模塊、掉電檢測模塊、上位機監控模塊、按鍵、安全鎖與編碼器模塊。

（二）系統流程圖

系統流程圖如圖3-1所示。

四、系統詳細設計與實現

（一）最小單片機系統設計

通過系統總體分析，選用STC12C5A60AD作為本系統的主控制器。其處理速度是普通51單片機的12倍，內置8路十位精度A/D，轉換速度小于4微秒。有EEPROM，和60K的程序存儲器，并有低壓檢測功能。

（二）串口模塊

主要完成程序的下載以及與上位機的通信。可通過上位機監控探傷儀的各種參數。

（三）D/A模塊

D/A模塊的兩路輸出，一路輸出0V – 3.98V的模擬電壓間接控制30KV – 225KV的高壓 ，另一路輸出0V – 4.38V模擬電壓間接控制燈絲的0mA – 7.0mA電流。

（四）故障檢測模塊

故障檢測模塊主要完成對外部各種故障的檢測，任何一個故障出現都會使單片機產生一個中斷，然后再在中斷服務程序中查詢到底是哪個故障所產生的中斷，然后做出相應的處理和顯示。

（五）液晶顯示與掉電檢測模塊

液晶顯示模塊主要完成KV、mA、定時、狀態、動態圖的顯示。右側的掉電檢測模塊是在外部電源掉電的瞬間，單片機產生中斷，將當前數據保存起來，此段時間由電容供電。

五、整機測試

1.控制面板說明

面板上有KV、mA 、定時以及是否關閉定時的設定按鈕。F1-F6六個功能按鈕，其中F6為大小焦點轉換按鈕，可調節X射線的發射角度。大焦點允許電流最大為7mA，小焦點為2.8mA，程序已將其設定死，防止設置越限。

左下腳為安全鎖，當操作人員暫時離開時將其打倒OFF上，則面板被鎖定，所有功能鍵失效，以防他人隨意操作。 右下角綠色按鈕為KV開按鈕，紅色按鈕為KV關按鈕。

2.主界面

左邊是設定值右邊是當前值，min 為定時時間，一般為10分鐘。由于射線管長時間工作會燒壞，所以只能間斷性工作，定時時間一到會自動關閉高壓。TV狀態為：關閉 表示允許定時，反之不定時。

右邊圖畫框第一個為射線狀態圖，當開高壓時射線圖閃爍。第二個為大小焦點轉換狀態圖，與功能鍵F6相對應，實現大小焦點切換，當前狀態為大焦點。第三個為循環水狀態圖，當循環水停時，該圖會自動閃爍。第四個為報警燈，當有故障產生時該圖閃爍，并且高壓會自動關閉。

參考文獻：

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