球墨铸铁球化率超声检测系统

　　在铸造行业,球墨铸铁件的球化率是产品的一个重要质量指标,它反映了产品的合格率。球化率的检测方法有金相法、超声波法等。金相法需要人工操作,不适应于生产线上的检测,只能进行小批量的样品检测。超声法则是一种理想的无损检测方法,适于生产线上的快速检测。

　　在铸造生产线上,炉后快速无损检测铸件球化率是很必要的,球化率的检测就更需要自动检测系统来进行。为此,采用超声波法,同时引进计算机系统以实现自动检测、自动控制,以实现生产线上的快速自动检测。本文介绍的球墨铸铁球化率的超声检测系统就是这样一种实用的自动检测系统。该系统既可显示球化率的等级,又能对废品进行报警显示。

　　1 系统的工作原理

　　超声波在球墨铸铁件中的传播速度与球铁本身的球化程度有一定的线性关系,即球化程度越好,超声波传播速度越高,反之则低。因此通过测量球墨铸铁的超声波传播速度就可以检测其球化率。本检测系统原理见下图。

　　由图可见,该系统由超声发射、超声接收放大、数据采集、厚度偏差接收电路、A/D转换、时序控制及计算机系统组成。整个系统由计算机控制,通过采集及数据分析检测出球化率。计算机控制时序信号,一方面触发超声发射电路发出脉冲信号,以激励发射换能器发射超声波,另一方面产生同步信号,使超声波接收电路开始采集接收的超声波信号,厚度偏差接收电路开始测出试样厚度误差,同时送往计算机进行数据分析、计算,以判断其球化率。计算机将其声速、球化率等级和不合格报警等信息显示在显示器上,也可以送往打印机打印。

　　2 系统的硬件组成

　　2.1 超声发射部分

　　发射部分主要作用是产生高压脉冲激励超声波换能器作超声发射,发射脉冲电压高于1.5kV时,大多数换能器承受不了,但是电压过低,能量又不够,所以我们选取1kV的脉冲电压作发射电压。

　　发射电路是将系统的稳压电源输入的+12V电压经升压变换器变换,再整流产生1kV的直流高压送往大功率开关管,由时序控制电路产生周期可调的振荡信号来定时启动开关管,形成1kV的脉冲信号激励超声波换能器作超声发射。

　　2.2 接收部分

　　接收部分由声波接收和厚度偏差接收两部分组成。声波接收换能器将接收的超声信号,变换成电信号,经放大、滤波、高速A/D转换器送计算机指定内存存储,以便于分析计算。放大电路增益在0~80dB范围内可调,高速采集电路采用8bit、40MHz的A/D转换器TLC5540芯片进行实时方式高速采集,经PCI口送往计算机指定内存存储。