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球铁管壁厚和球化率超声检测系统设计

范恩增  
【摘要】: 离心铸造的球铁管具有强度高、韧性好、耐腐蚀、管壁薄等优点,因而被广泛应用于输水、输气、输油管道中。为了保证输送的安全,必须对离心球铁管的质量进行检测,以防止出现管道爆裂现象。在离心球铁管的各项参数中壁厚和球化率对质量的影响最大,其中壁厚直接影响球铁管的承载能力,若壁厚不均匀或局部过薄极易引起局部的承载能力下降,很容易出现管道爆裂事故;球化率直接影响球铁管的机械性能,如韧性、抗拉性等,球化率过低会降低球铁管的力学性能。 目前市场上常见的无损检测设备主要有无损探伤仪、无损测厚仪、超声波球化率测试仪器等,这些仪器大都主要检测一项参数,而且只适用于单点手工测试,无法对球铁管的厚度和球化率实现在线、快速的自动检测。 在对传统超声无损的壁厚和球化率检测原理深入研究,对离心球铁管特性及其生产线流程深入分析的基础上,提出了利用超声波对球铁管壁厚和球化率实现在线、自动、快速的检测,并将壁厚和球化率检测结果形象化显示,同时对测量结果评判,若出现异常,自动对出现异常部位的球铁管进行打标记。本系统主要分为上位机和下位机子系统,分别从硬件和软件两方面实现了该系统,并进行了实际测试。 在软件方面,以VC6.0为开发平台,对采集的超声回波数据进行了滤波、差分、谱估计等处理,分别提取了超声透射回波和反射回波的时延信息,进而求取了超声波声速及球铁管的球化率和壁厚。另外编写了上位机用户操作显示界面,实现测量结果和评判结果的形象化显示、超声卡参数设置、串口通信等功能。在硬件方面,采用工业上常用的超声卡实现超声的发射与采集。其他控制部分以CPLD为核心,实现对直流电机、测距器、打标记器、测温等模块的控制,同时以串口方式与上位机通信。 从现场测试结果来看,该系统能够对球铁管壁厚和球化率实现全长、自动、快测量,并能准确对测量结果进行自动评判,而且测量结果的精度和稳定性满足测量要求。


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