1 作品介紹

    1模塊，上位機(jī)觸控模塊，信息處理模塊，結(jié)果多樣化顯示模塊（ 語音播報(bào)模塊，波形寬度數(shù)值顯示模塊，觸摸屏顯示模塊，蜂鳴報(bào)警模塊） 。

    功能： 本作品是通過驅(qū)動帶有傳感器的敲擊頭輕輕敲擊被檢測工件的表面，根據(jù)傳感器返回的信號來判斷材料是否存在缺陷，并將將此過程作出準(zhǔn)確的定量顯示（ 包括波形的采集與數(shù)值顯示、語音播報(bào)檢測結(jié)果、蜂鳴報(bào)警、LED 顯示） 。

    2 工作原理

    核心思想： 敲擊檢測方法的核心思想是，當(dāng)被檢測對象中存在某種缺陷時(shí)，結(jié)構(gòu)整體的某些振動特征也會隨之改變，將此變化經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過調(diào)理送入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，以判斷其是否存在缺陷和脫粘等情況。

    組成： 本作品以所選STM32F107VCT6 單片機(jī)為核心，對所采集信息進(jìn)行分析處理。大體上可分為兩部分，前期是選擇合適驅(qū)動電路驅(qū)動探頭敲擊，以及設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)理電路，然后將信號送入單片機(jī)處理； 后期是單片機(jī)與各終端的通訊； 整個過程可通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)觸摸控制。

    模塊劃分： 探頭，驅(qū)動開關(guān)電路模塊，調(diào)理電路模塊，信息處理模塊，觸控顯示模塊，語音播報(bào)模塊。

    2. 1 敲擊頭驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

    敲擊頭采用電螺線管，帶動敲擊錘，錘頭帶有壓電傳感器，敲擊錘落下時(shí)需要保證足夠快的速度，以保證完全體現(xiàn)被測材料的特性，因此需要設(shè)計(jì)適合的驅(qū)動電路。

    2. 2 調(diào)理電路

    調(diào)理電路的作用的對敲擊頭產(chǎn)生的信號進(jìn)行初步處理，以便單片機(jī)進(jìn)一步采集處理。其主要包括兩部分： 信號的放大和比較。

    調(diào)理電路圖如圖1 所示。

    圖1 調(diào)理電路框圖

    2. 3 觸控顯示模塊

    電磁鐵的敲擊頻率被設(shè)計(jì)為通過觸控屏可調(diào)，通過按下設(shè)置按鈕，可以更改敲擊頭的頻率為2 /4 /8 /16 Hz，初始化設(shè)置采樣頻率為2Hz。采樣平均數(shù)設(shè)置按鈕，對敲擊取樣的到的數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均，和頻率一樣可以通過觸控屏來設(shè)置為每1 /2 /4 /8 次求一次平均，初始化設(shè)置為不取平均值。本設(shè)計(jì)可以通過觸控屏來更改工作的模式，工作模式分為兩種，分別是脫沾模式和內(nèi)核模式，脫沾模式是檢測蜂窩復(fù)合材料的脫沾缺陷，內(nèi)核模式則是檢測材料的內(nèi)核狀態(tài)，上電默認(rèn)為脫沾缺陷檢測； 顯示控件分為采樣值、參考值、采樣次數(shù)實(shí)時(shí)顯示，采樣控件將壓電傳感器采集的脫粘值實(shí)時(shí)顯示； 參考值控件為檢測標(biāo)準(zhǔn)蒙皮表面參考點(diǎn)，為了保證參考數(shù)值取得穩(wěn)定正確，在獲取參考值時(shí)會對參考的正常目標(biāo)器件進(jìn)行多次取樣，并對每次取得的參考數(shù)值進(jìn)行分析，拋去過于不正確的值，同時(shí)對有效的參考值進(jìn)行計(jì)數(shù)，在獲得足夠的數(shù)量的樣本后對總體進(jìn)行求和取平均從而得到較為準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，采樣次數(shù)為記錄傳感器實(shí)際測量的點(diǎn)數(shù)； 界面上可以實(shí)時(shí)顯示電池電量和蜂窩表面的脫沾程度，脫沾程度將用進(jìn)度條顯示，脫沾程度大小用綠色、黃色、淺紅色、深紅色分別表示蜂窩表面的脫沾程度正常、警告、缺陷、嚴(yán)重缺陷。

    2. 4 信息處理及結(jié)果顯示（ 包括語音播報(bào)、波形寬度數(shù)值顯示、LED 顯示及蜂鳴報(bào)警）

    經(jīng)調(diào)理電路處理后的信號輸入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，隨后用語音播報(bào)、波形寬度數(shù)值顯示、LED 顯示模塊來完成結(jié)果顯示，這些顯示功能都是同步的。儀器上的LED 指示燈是用來顯示材料的脫粘程度，根據(jù)脫粘程度的不同，數(shù)據(jù)指示燈分為綠色，黃色，橙色，紅色三個階段（ 相對應(yīng)的是顯示屏中的四個階段） 。

    當(dāng)有缺陷時(shí)，僅有一個蜂鳴器報(bào)警，嚴(yán)重缺陷時(shí)兩個蜂鳴器會同時(shí)響起。

    2. 5 語音工作提示
   

表1 顯示結(jié)果匯總表

    3 結(jié)語

    本作品以所選STM32F107VCT6 單片機(jī)為核心，對所采集信息進(jìn)行分析處理。大體上可分為兩部分，前期是選擇合適驅(qū)動電路驅(qū)動探頭敲擊，以及設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)理電路，然后將信號送入單片機(jī)處理； 后期是單片機(jī)與各終端的通訊。整個過程可通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)觸摸控制。

    目前我們做到了演示階段，本產(chǎn)品的目的是做一款便攜式的敲擊檢測儀，所以需要外形設(shè)計(jì)，只用開關(guān)來進(jìn)行控制，以達(dá)到檢測目的。特色：

    （ 1） 該儀器作為無損檢測的一種手段，具有其他無損檢測不能取代的特點(diǎn)，比如在蜂窩復(fù)合材料中，蒙皮已經(jīng)脫粘但是仍然和內(nèi)部貼在一起，這種缺陷是超聲無法檢測到的，而該儀器可以測到。

    （ 2） 傳統(tǒng)的敲擊檢測，對于熟練的操作人員，他們可以通過輕輕敲擊被檢測工件的表面，通過工件不同部位所發(fā)出的不同聲音來判斷材料是否脫粘，缺點(diǎn)是嚴(yán)重依賴于操作人員的敲擊和主觀判斷，易造成誤判和漏判。與傳統(tǒng)的敲擊檢測方法不同，本作品可將材料的脫粘程度進(jìn)行量化并顯示出來，而且不受周圍環(huán)境噪聲的影響，對操作人員也沒有特殊的要求。

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