基于CNG地下儲(chǔ)氣井檢測(cè)用的自動(dòng)懸浮式超聲波探頭設(shè)計(jì)
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1．2 探頭系統(tǒng)工作原理
由結(jié)構(gòu)知：超聲波探頭固定于徑向?qū)к壍木?xì)絲桿上(對(duì)稱的兩只)，圖中只畫出了一只。因前面有最大位置限制銷，只可沿導(dǎo)軌作徑向運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)受徑向電機(jī)控制，當(dāng)旋轉(zhuǎn)開始時(shí)，徑向電機(jī)將探頭送出。設(shè)超聲波接收探頭接收到的波形如圖3所示，t=t0時(shí)，發(fā)射超聲波；t=t1時(shí)是遇到管內(nèi)壁時(shí)，由于潤滑液與鋼管的波阻抗不同而形成的反射回波；t=t2時(shí)，遇到管外壁的反射回波，對(duì)徑向電機(jī)的控制信號(hào)是t=t1的反射回波。設(shè)超聲波在潤滑液中速度為v，潤滑液厚為e，則：
接收探頭將探頭離管壁距離信息送入單片機(jī)處理后，控制徑向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)探頭離管壁距離為e時(shí)(設(shè)計(jì)值)，徑向電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。只要探頭離管壁距離偏離設(shè)計(jì)值e，徑向電機(jī)都會(huì)運(yùn)動(dòng)，使探頭離管壁距離保持設(shè)計(jì)值e不變。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/162487.htm
1. 3 供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
當(dāng)探頭未旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力潤滑液開關(guān)中的滑塊受彈簧力F2作用，方向指向圓心，如圖4所示，離心力開關(guān)關(guān)斷，無潤滑液輸出。設(shè)滑塊質(zhì)量為m，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，當(dāng)探頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，受慣性離心力F1作用(分析中忽略了滑塊所受摩擦力的影響)。
當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，彈簧被壓縮x，此時(shí)彈力F2為：
設(shè)計(jì)中使F1=F2時(shí)，離心力潤滑液開關(guān)被完全打開，有最多的潤滑液流入探頭與管壁之間形成厚為e的簿膜，起到潤滑和超聲波的有效傳遞作用。
2 自動(dòng)懸浮式超聲波探頭控制電路設(shè)計(jì)
2．1 控制系統(tǒng)硬件組成
2．1．1 系統(tǒng)硬件組成的方案
系統(tǒng)硬件組成的方案如圖5所示。
2．1．2 各功能塊作用
取樣信號(hào)：工作頻率為12．5 kHz的方波信號(hào)，控制電子開關(guān)的工作。
超聲波振蕩器：由單片機(jī)輸出的具有一定幅度的，頻率為O．5 MHz的超聲波等幅信號(hào)。
電子開關(guān)：在1／10周期內(nèi)關(guān)閉回波通道，而將超聲波振蕩信號(hào)送入超聲波探頭(進(jìn)入探頭的是超聲波脈沖)；當(dāng)超聲波振蕩信號(hào)通道關(guān)閉時(shí)，將超聲波回波通道接通，將回波信號(hào)送入回波放大電路。
超聲波探頭：電聲轉(zhuǎn)換和聲電轉(zhuǎn)換器件。
回波放大器：將反射回的微弱回波信號(hào)進(jìn)行放大，使其具有一定幅度。
單片機(jī)接口：將回波放大器放大的模擬信號(hào)進(jìn)行模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，使其符合單片機(jī)輸入的要求。
單片機(jī)：對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、計(jì)算、處理、控制等操作，輸出控制信號(hào)。
控制電路：對(duì)單片機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行處理。
步進(jìn)電機(jī)：帶動(dòng)渦輪渦桿使探頭與管壁保持恒定距離。
評(píng)論