船舶柴油机轴系裂纹检测仪的研究

论文摘要

船舶柴油机轴系安全问题是一个系统工程。为了避免或者减少轴系事故的发生,准确了解轴系状况、维护轴系可靠运行,对轴系产生裂纹倾向进行提前预测是很重要的。本课题以船舶柴油机曲轴轴系为对象,研究裂纹磁记忆无损检测技术的原理和方法,用来实现对轴系裂纹的定性检测。在分析金属磁记忆原理的基础上,并将PIC单片机处理器应用于轴系裂纹定性检测中,研制出基于磁记忆原理,性价比优良的便携式轴系裂纹检测仪。在理论研究方面,分析了金属磁记忆检测技术、发展概况与特点等,综述了裂纹检测仪的研究现状,对比了磁记忆技术在各行业中的应用,指出了其应用中的优点和局限性。最后,对磁记忆检测原理进行了探讨。在检测仪器硬件设计方面,研制了由磁阻传感芯片HMC1001组成的磁记忆探头,并在此基础上,设计了弱磁信号滤波、放大的模拟信号处理电路和以PIC单片机为核心的数据处理电路,最后利用Protel软件平台绘制出电路原理图和印刷电路板图。软件设计方面,利用汇编语言分别编写了显示、采集处理、报警、通讯、打印子程序,通过主程序对子程序进行合理调用,同时利用编程器调试和软件修改,完成了磁记忆信号采集和数据处理。最后,利用编程器对制作的印刷电路板进行硬件和软件联合调试,通过多次调试、修改,研制出船舶柴油机轴系裂纹检测仪。同时通过与成熟仪器产品对同一试件的对比实验,证明了本仪器具有较高的精度和使用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 选题目的
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 金属磁记忆检测仪的发展现状和应用
• 2.1 常用无损检测方法概述
• 2.2 金属磁记忆检测技术概述
• 2.3 磁记忆检测仪的研究现状
• 2.4 金属磁记忆技术的应用
• 2.5 金属磁记忆技术的优点
• 2.6 金属磁记忆检测的局限性
• 2.7 小结
• 第三章 船舶轴系裂纹检测的磁记忆原理
• 3.1 磁记忆效应
• 3.2 磁记忆检测原理微观理论
• 3.3 磁记忆检测原理宏观理论
• 3.4 裂纹的量化
• 3.5 小结
• 第四章 船舶柴油机轴系裂纹检测仪的传感部分设计
• 4.1 仪器组成概述
• 4.2 传感部分的研制
• 4.2.1 传感器的选择
• 4.2.2 单个各向异性磁阻传感器（AMR）的工作原理
• 4.2.3 传感器的工作原理
• 4.2.4 HMC1001 技术参数
• 4.2.5 电桥偏置
• 4.2.6 用于磁阻传感器置位/复位脉冲电路
• 4.2.7 5V-20V 转换电路
• 4.2.8 灵敏度补偿电路
• 4.3 信号的放大电路-----测量放大器
• 4.3.1 测量放大器的特点
• 4.3.2 测量放大器的抗共模干扰能力
• 4.4 小结
• 第五章 船舶柴油机轴系裂纹检测仪的硬件设计
• 5.1 双二次型低通滤波器电路
• 5.1.1 双二次型低通滤波器电路的特点
• 5.1.2 双二次型滤波器电路的计算公式
• 5.2 电压转换电路
• 5.3 以PIC16F877A 为核心的数据采集系统
• 5.4 液晶模块
• 5.4.1 液晶模块的特点和结构
• 5.4.2 本系统设计的液晶模块的控制方式
• 5.5 PIC 单片机与PC 机串行通讯
• 5.6 数据的打印
• 5.7 本仪器的电路板的制作
• 5.8 电磁兼容性设计
• 5.9 裂纹检测仪的特点与功能
• 5.10 小结
• 第六章 船舶柴油机轴系裂纹检测仪软件设计
• 6.1 检测仪器软件设计原则
• 6.2 检测仪器主程序
• 6.3 中断处理程序
• 6.4 按键处理程序
• 6.5 单片机的模数转换程序
• 6.6 数据采集时的标度变换
• 6.6.1 磁场强度的标度变换
• 6.6.2 检测仪广义梯度的标度变换
• 6.7 显示部分
• 6.8 MPLAB-ICD 调试器和 MPLAB 软件
• 6.9 小结
• 第七章 船舶柴油机轴系裂纹检测仪的检测试验
• 7.1 裂纹检测仪对比试验
• 7.2 船舶柴油机曲轴的实际检测
• 7.3 轴系检测结果分析
• 7.4 误差分析
• 7.5 小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文目录