Реферат: Разработка блока возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Разработка блока возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 24 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Техническое задание к курсовому проекту. Разработать: Блок возбужд ения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов. Устройство включает в себя : 1. Генератор дискретной (синусоидальной) частоты с параме трами: макс. диапазон ча стот:1КГц-2,5МГц (рабочий диапазон частот задает оператор в пределах макс имального); ток: 10 мА; число дискретов в диапазоне: от 10 до 20; коэффициент гармоник не более 1 % : 2. Нагрузкой дл я генератора служит катушка размещенная на объекте контроля: число витков возбуждающей катушки: 20; число витков изм ерительной катушки: задается оператором от 10 до 20; диаметр возбуж дающей катушки: от 4 до 20 мм; диаметр измерит ельной катушки: задается оператором от 4 до 20 мм; длина катушек: от 2 до 15 мм: Свойства объе ктов контроля: m =1-10; s =5-10 MCм/м; Площадь контролируемого участка S=5 см 2 ; Основные т ехнические характеристики и условия эксплуатации: o габариты: 100х50х100 (мм); o масса: не более 0,3 кг; o диапазон рабочих температур: от 5 до 45 о С; o влажность: от 30 до 90%; o давление: от 700 до 800 мм.рт.ст.; 1.Введение. Вихретоковые методы контроля основаны на анализе взаимо действия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вих ревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объе кте контроля. В качестве преобразователя используют обычно индуктивны е катушки. Синусоидальный ток, действующий в катушках ВТП, создает элект ромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводяще м объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измери тельную катушку преобразователя, наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушк и, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразовател я относительно него. Особенность вихретокового преобразователя в том, ч то его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Получени е первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автомати зации вихретокового контроля. Одна из особенностей ВТМ состоит в том, чт о на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение п оверхности объекта контроля непроводящими веществами. Однако им свойс твенна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновен ия электромагнитного поля в контролируемую среду. Сильное влияние на по лученные результаты оказывают нелинейные искажения сигнала, подаваемо го на задающую катушку. Для обеспечения универсальности, установка нача льных условий, а также обработка полученной информации современных пре образователей должна осуществляться при помощи компьютеров, тогда каж дый режим работы преобразователя будет обрабатываться отдельной прогр аммой. В данной работе разрабатывался генератор синусоидального сигна ла для накладного вихретокового преобразователя, амплитуда тока в кото ром порядка 10 мА, а нелинейные искажения порядка 1%. Частота сигнала должна задаваться программным путем, с использованием микропроцессорной техн ики. Ниже приводятся типы уже существующих преобразователей: Тип Частота тока возбуждения, кГц Скорость контроля Объект контроля Вид дефекта ВД-30П ВД-31П 4; 16; 64; 300 0,5-3 0,5-4 Ферро- и неферро-магнитные п рутки и трубы 1-47 мм Трещины, раковины, плены и т.д. ВД-23П 130; 1000; 20000 0,5-5 Проволока 0,02-5мм Расслоения, трещины заусенцы Дефектомат 2.189 0,2; 2,5; 10; 30; 90 1,2; 5; 15 Трубы и прутки 3- 135 мм Трещины, раковины, плены 2. Структурная схема разрабатываемого устройства. · БВ - блок возбуждения; (нужно разработать в этом семестре) · ВТП - вихретоковый преобразователь; · БО - блок обработки; · АЦП - аналого-цифровой преобразовате ль; · ОК- объект контроля; 3. Блок возбуждения (БВ). Блоком возбуждения в данном устройстве является широкоп олосный генератор напряжения синусоидальной формы. БВ состоит из синте затора частот (СЧ) и формирователя сигнала (ФС) заданной формы. Рассмотрим их с труктурные и электрические схемы более подробно. Блок возбуждения 3.1. Структурная схема СЧ. f c - частота сигнала подаю щегося на вход формирователя сигнала 3.1.1. Опорный генератор (ОГ). В качестве ОГ выбираем генератор с кварцевым резонато ром на 16 МГц микросхема РК374 . 3.1.2. Счетчики -делители частоты M и N. Счетчик М служит для задания шага изменения частоты. С четчик N необходим для обеспечения сетки частот изменяющихся с заданным шагом f ог /M . Предполагается что счет чики управляются цифровым кодом с ЭВМ. Выбираем счетчики серии КР1554ИЕ10 (аналог -74ALS161AN фирмы National ,USA). Микросхема КР 1554ИЕ10 - это четырехразрядный двоичный синхронный счетчик. Счетчик запуск ается положительным перепадом (фронтом) тактового импульса на входе С. С брос всех триггеров счетчика в нулевое состояние осуществляется по общ ему входу R(инв.). Режим параллельной загрузки информации устанавливаетс я подачей напряжения низкого уровня на вход разрешения параллельной за грузки PE(инв.) , при этом предварительно установленная на входах D0...D3 информа ция по фронту импульса на входе С записывается в триггеры счетчика. Для с инхронного каскадирования микросхема КР1554ИЕ10 имеет вход разрешения сче т ЕСТ , вход разрешения переноса ЕСR и выход переноса CR. Счетчик считает так товые импульсы , если на входах ECT и ECR подано напряжение высокого уровня. Вх од ECR последующего счетчика соединяется со входом CR предыдущего счетчика . Условно-графическое обозначение КР1554ИЕ10 Таблица назначения выводов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 R(инв.) С D0 D1 D2 D3 ECT OV PE( инв .) ECR D03 D02 D01 D00 CR Ucc вход установки в состояние “лог. 0” вход тактовый вход данных вход данных вход данных вход данных вход разрешения счета общий вывод вход разрешения парал. загрузки вход разрешения переноса выход данных выход данных выход данных выход данных выход переноса напряжения питания Предполагается что цифровые входы данных D0...D3 , а также входы R(инв.) , ECT , ECR и PE(инв .) будут управляться с ЭВМ , соответствующим программным и аппаратным обе спечением . 3.1.3. Фазово-частотный детектор (ФЧД). Если на схему ФЧД приходят равные частоты f ог /M и f вых /N то из условия равенства этих частот получаем . В качест ве ФЧД выбираем ИМС исключающее “ или ” серии К155ЛП5 (Аналог 74ALS86). 3.1.4. Генератор управляемый напряжением (ГУН). ГУН - генератор , частота которого пропорциональна упр авляющему напряжению. Выбираем ИМС К531ГГ1 (Аналог 74S124N). Микросхема 531ГГ1-представляет собой два генератора. Частота каждого гене ратора управляется напряжением. Каждый генератор представляет собой а втомультивибратор , имеющий вход управления частотой (УЧ) выводы 1 и 2 и диа пазоном частоты (Д) выводы 14 и 3. К выводам 12 и 13 подсоединим кварцевый резона тор КР374 на 16МГц. 16,15 - Uп; 9,8-общий вывод. Для обеспечения заданного диапазона ча стоты ко входам 4-5 присоединяем конденсатор емкостью с=2 пФ ( КД-1-2пФх100В ). 3.1.5. Интегратор. Для управления работой ГУН служит интегратор на опера ционном усилителе Параметры R и С выбираем из условия , что постоянная времени интегрирован ия должна быть больше максимальной длительности сигнала в 10 раз. т.е. RC>10 мс. t и =R*C >10*T ; T=1/f=1/1КГц=1мс ; Выбираем R=100 КОм (МЛТ-0.25-100 кОм ± 5%) ; С=1 мкФ ( К50-6-1мкФх6.3 В ); Таким образом постоянная времени интегратора будет t и =R*C=100 мс; Интегратор выполним на основе быстродействующего ОУ 544 УД2 : Ku=20000; Uсм=30 мВ; Iвх=0.1 нА; f1=15 МГц Выходное напряжение интегратора будем рассчитывать по формуле: (1) , где (2) Посчитаем погрешность интегрирования, связанную с дополнительным напр яжением на входе ОУ из-за неидеальности его свойств. D Uвх=IвхR=1.10-3 В d Uвх= D Uвх/Uвх=2.10-4% Относительная ошибка интегрирования: g =tи/2 t C=10 -5 Найдем частоту wв : wв=1/(Ku+1)RC=2.10- 4 Гц. 3.2. Формирователь сигнала (ФС). Формирователем сигнала заданной формы является вось миразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллел ьной выгрузкой КР1533ИР8 (Аналог 74ALS164). М икросхема КР1533ИР8 представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой. Наличие двух вх одов последовательной загрузки A и B позволяет использовать один из них в качестве управляющего загрузкой данных: низкий уровень напряжения хот я бы одном из них по положительному фронту тактового импульса устанавли вает первый триггер регистра в состояние низкого уровня напряжения , в т о же время высокий уровень напряжения на управляющем входе позволяет по другому входу осуществлять ввод данных в последовательном коде. Частот а следования импульсов по входу С - не более 50 МГц , т.е. вполне пригодно т.к. м аксимальная частота дискретного синусоидального сигнала будет на выхо де f вых = 50/16 » 3МГц , что соответствует т ехническому заданию. Таблица назначения выводов A B CL К CLR QA QB QC QD QE QF QG QH Vcc GND вход информационный вход информационный вход тактовый вход сброса выход выход выход выход выход выход выход выход напряжение питания общий вывод КР1533ИР8 формирует дискретный период ический сигнал аппроксимированный функцией , где - период ; 16-16 дискретов на периоде ; n - номер текущего дискрета ; При однополярном питании данный сигнал сдвинут относительно нулевой т очки на постоянную составляющую E п /2 . 3.2.1. Расчет н оминалов резисторов. Данная схема может обеспечить R вых =5КОм ; Запишем систему уравнений для нахождения номиналов резисторов: (3) После расчета и округления до ближайших номинальных значений получаем: R1=R8=150КОм (МЛТ-0.25-150 кОм ± 5%); R2=R7=47КОм (МЛТ-0.25-47 кОм ± 5%) ; R3=R6=33КОм (МЛТ-0.25-33 кОм ± 5%) ; R4=R5=27КОм (МЛТ-0.25-27 кОм ± 5%); 3.2.2 Анализ сигнала на выходе ФС. Полезный сигн ал на выходе регистра аппроксимируется ступенчато, что соответственно вносит свои погрешности и искажения. Возьмем сигнал для примера с частотой f=1000 Гц и числом дис кретов N=16 ; Рассмотрим погрешность на половине периода Для аппроксимации данного сигнала рассмотрим функцию: , где floor(x) - функция , возвращаю щая ближайшее целое число меньшее или равное аргументу (х вещественный). Относительную погрешность пронормируем по истинному значению сигнала (4) Изобразим в п роцентном отношении Рассмотрим спектр сигнала на выходе ФС. Для этого применим разложение в ряд Фурье для периодического сигнала dcos(t). Найдем коэффициенты для разлож ения в ряд по косинусам: b k = 0 (5) Так как значение напряжения на выходе ФС между отсчета ми времени постоянно , то заменим интеграл на сумму : (6) (7) (8) Где k - номер гармоники в сигнале Определим коэффициент гармоник в процентах : (9) Спектр сигнала на выходе ФС выглядит следующим образо м: Таким образом видно , что коэффициент гармоник достаточно велик и нужно применить ФНЧ, отсекающий высшие гармоники спектра сигнала. 3.2.3. Перестраиваемый фильтр управляемый цифровым кодом. Электрическая схема ФНЧ: Коэффициент передачи К(f) такой схемы равен: (11) R1=1КОм ; R2=R1 ; C=5 нФ. ЛАЧХ фильтра Рассчитаем подавление гармоник спектра сигнала в децибе лах Kпод : где к -номер гармоники ; Найдем коэффициент гармоник после ФНЧ , амплитуды гармон ик станут соответственно: (12) % (13) что соответствует техническому задания (К гарм < 1 %) Но нам нужен перестраиваемый фильтр следовательно вмест о резисторов будем использовать токовый ЦАП 572ПА1 . 1 - аналоговый выход 1 2 - аналоговый выход 2 3 - общий 4 - цифров ой вход 1 5 - цифровой вход 2 6 - цифровой вход 3 7 - цифровой вход 4 8 - цифровой вход 5 9 - цифровой вход 6 10- цифровой вход 7 11- цифровой вход 8 12- цифровой вход 9 13- цифровой вход 10 14- питание Uип (+) 15- опорное напряжение Uоп 16- вывод резистора обратной связи Для реализации д инамических свойств ЦАП на выходе нужно использовать быстродействующи й ОУ с коэффициентом усиления по напряжению не менее 10 4 . В качестве ОУ выбираем быстродействующий К544УД2 Ku fmax, МГц Uвых, В Uпит, В Iпот, мА 20000 15 10 ± 15 7 Схема фильтра управляемого цифровым кодом: R=10 КОм ; n=10 (разрядность ЦАП). Rmin=10 КОм (14) Rmax=10 МОм (15) Так как время установления выходного напряжения после подачи кода на вход ЦАП t уст равно 5 мкс, соответственно частота дискретизации fдискр дол жна быть не более 200 кГц, а с учетом того что по теореме Котельникова синусо иду можно восстановить лишь при наличии двух дискретов на период, то мак симальная частота не может быть выше 100 кГц. То есть С равно: ; С= 1нФ ( К50-6-1нФх6.3 В ); Данный фильтр управляется цифровым двоичным кодом N (э тот код соответствует коду из синтезатора частот) следовательно изменя я код N будет изменяться частота сигнала f c , сопротивление ре зистивной матрицы ЦАП , постоянная времени интегратор t и и соответственно частота среза фильтра f ср . 4. Вывод. Т.о. блок возбуждения для вихретокового преобразовате ля обеспечивает подачу на накладной вихретоковый датчик синусоидально го сигнала амплитудой 10 мА во всем диапазоне частот 1КГц-2.5 МГц , коэффициен т гармоник сигнала при этом около 0.6%, что соответствует техническому зада ния. 5. Список используемой литературы. 1) Справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микр осхемы", Москва, "Радио и связь" 1989 г. 2) Справочник "Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросх емы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП", Москва, "Радио и связь" 1994 г. 3) Справочник "Резисторы", Москва, "Радио и связь" 1991 г. 4) Справочник "Расчет индуктивностей", Ленинград, "Энергия" 1970 г. 5) Справочник "Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий" том 2, Москва, "Машиностроение" 1986 г. 3) В.Н. Гусев, Ю.М. Гусев "Электроника", Москва, "Высшая школа" 1991г.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Кто в армии служил, тот знает, что такое седьмая вода на киселе - третье на обед.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Разработка блока возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru