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(多图) 基于CNG地下储气井检测用的自动悬浮式超声波探头设计

现代电子技术 四川理工学院理学院 王明灼 王晶?? 2011年02月10日 ?? 收藏0

  2.2 控制系统硬件设计

  2.2.1 超声波传感器发射接收电路

  超声波传感器发射接收电路原理图如图6所示,单片机采用ATM89S51,超声波脉冲由单片机ATM89S51的P11口输出,74HC04对超声波脉冲进行功率放大后推动超声波传感器发出脉冲超声波。电子开关采用CD4066BE(是CMOS双向模拟开关),脉冲超声波遇到管壁产生的回波被超声波传感器接收转换成电信号。这个很微弱的信号经电子开关CD4066BE送到回波放大电路CX20106;CX20106是红外接收专用集成电路,该集成电路有80 dB的增益。它包括前置放大器,ABLC,限幅放大器,带通滤波器,检波和比较器,积分器,施密特触发器等。经过CX20106放大处理后的脉冲信号由7脚送到单片机的INT1口输入。

超声波传感器发射接收电路原理图

  2.2.2 控制信号处理模块

  采用环形脉冲分配器L297和双H桥功率集成电路L298的典型控制方式。单片机的P1.6,P1.7,P2.3分别接L297的CW,Clock,enable控制端,分别控制电机的正反转、时钟信号及启停。

  2.3 系统软件设计

  单片机控制程序框图主程序流程图如图7所示。系统加电启动是由检测筒底部碰触开关执行,当检测筒由牵引缆绳下放到井底,碰触开关接通,系统检测各组件正常,发出指令使牵引电机匀速向上运动,同时主轴电机工作使探头筒匀速转动,径向电机工作将探头推出,供液阀门打开,耦合液向探头喷出,这就是系统组件准备完备。这时单片机发出指令检测的数据和内部存储器的标准数据输入进行比较,若相同,出口1和出口2都无信号输出,径向电机不动作,保持原有间距e。又进行第二轮的检测。若标准数据e0大于被检测数据e,则出口1有控制信号通过控制信号处理模块使径向电机反向转动,增大间距e。又进行检测,若标准数据e0小于被检测数据e,则出口2有控制信号通过控制信号处理模块使径向电机正向转动,减小间距e。

单片机控制程序框图主程序流程图

  3 结语

  该设计方案利用单片计算机控制径向电机的运动,使探头与被检测筒壁有一层均匀厚度的耦合液,较好地解决了低速采样的超声波无损检测成像中的超声波回波有效传输的关键问题。同时也使旋转的探头得到有效的保护。但只能用于超声波频率小于1 MHz的系统,对于超声波频率为2.5~5 MHz的系统,应设计工作于更高频率的超声波发射和接收电路及电子开关电路。


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CNG地下储气井检测? 超声波探头? ATM89S51?

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