基于ISA总线的高压气瓶安全检测装置的研制

简介： 文中介绍了高压气瓶缺陷检测及安全评定装置的结构、系统组成及系统各部分的功能和作用，设计了双路40 MSPS高速数据采集卡，该采集卡具有较高的数据采集质量，适用于各类瞬变信号的实时采集。建立了高压气瓶缺陷分析及安全评定模型，给出了部分软件的算法及详细设计方案。
关键字：高压气瓶 缺陷检测 安全评定
1 概述　　
高压气瓶是在高压下工作的储气压力容器，保障其安全使用具有很重要的意义。如果压力容器本身存在着缺陷，如焊接气孔、夹渣，或在使用一段时间后，由于环境和载荷的作用，或由于使用不当，可能使高压气瓶产生某种缺陷（如裂纹、划伤等），这些缺陷会在高压气瓶工作压力所带来的持续载荷作用下不断扩大，如不及时发现，就有可能酿成大祸。因此，研制了压力容器检测仪器，利用超声检测原理，对高压气瓶进行缺陷检测，通过检测和分析计算，对缺陷气瓶进行安全评定和使用可靠度估算。同时，该仪器还具有检测数据管理、国家军用标准查询和缺陷分析等多种功能。
2 系统结构与组成　　
系统的总体结构如图2—1所示，它主要由超声波发射接收电路、高速数据采集卡、工业控制计算机组件等硬件电路，信号处理、缺陷安全评定、缺陷分析、检测数据管理等软件系统组成。
系统主机采用高可靠性的工业控制计算机，超声检测信号由高速数据采集卡直接送入计算机，通过二进小波变换后，由系统检测软件进行分析处理，确定气瓶的缺陷状况，通过安全评定软件对高压气瓶的安全性和可靠性进行评定，得到气瓶失效的临界参数、寿命估算和使用可靠度。

3 系统硬件电路设计
3.1 超声波发射、接收电路
超声波发射接收单元由发射电路和接收电路2部分组成。
超声波发射电路由脉冲发生器、发射控制电路和信号放大电路3部分组成。脉冲发生电路包括起振部分、升压部分及脉冲发射部分。起振部分产生的方波信号经变压器升压至750 V左右加在可控硅SCR上，由于此时可控硅尚未导通，所以并无脉冲信号加至超声波探头上。当发射控制电路产生的发射信号T＿UT（高电平有效）加至T2（A1015）上时，可控硅SCR被瞬间导通，这样就在超声波探头上产生一超声波脉冲信号。在发射控制电路中应注意，发射控制信号T＿UT有效后稍有延时即应关断（变为低电平），以使可控硅SCR即时关闭。信号放大电路由3级放大部分组成。第1级由AD844组成，对输入信号进行10倍放大；第2级放大电路由AD603组成，放大倍数由数据采集卡上增益控制电路决定，增益大小可以在0～255之间任意写入；第3级放大电路由另一片AD844组成，其放大倍数由数据采集板上AD转换器件TLC5540输入电压范围决定。
接收电路的工作原理是：超声波的反射波回到探头中后，探头产生脉冲电信号，该信号进入接收电路后，进行高频滤波，耦合后送入数据采集卡。
3．2　高速数据采集卡
数据采集卡的结构框图如图3—1所示。高速数据采集卡由两个半闪烁式高速8位A／D转换器TLC5540构成的A／D通道、数据缓冲器、地址发生器和时序控制器等组成。采样频率为40 MSPS、20MSPS、10 MSPS、5 MSPS及2．5 MSPS可选，存储深度为32 KB、16 KB、8 KB及4 KB可选。
由软件启动数据采集后，时序控制器将按所选的采样频率产生A／D的读出时序和SRAM的写入时序，地址发生器产生SRAM的地址序列，实现两个通道同时进行数据采集，无需微处理器的干预。当存储深度达到选定值时自动停止采样，并产生数据采集结束信号。在采样过程中，可以通过查询采集卡的状态来判断采样过程是否结束。采样结束后，可通过一个端口读取保存在SRAM中的采样数据，地址发生器自动产生SRAM的读出地址序列，使数据的读取按采样的顺序进行。
本新闻共3页,当前在第1页 [1] [2] [3]

学习学习