无光源笔式射线照相缺陷测高仪的研发

论文摘要

本文论述了缺陷高度测量在无损检测领域的重要性,针对钢焊缝不能从射线底片上直接测出缺陷高度的现状,在总结和分析当前国内外相关课题的研究动向基础上,提出开发一种新型X射线照相缺陷测高仪的总体设计:该仪器自身不具有光源,以观片灯为背景光源,用笔式的传感器采集射线底片相关部位的信号,进行去噪和数字滤波处理,利用构建的缺陷测高模型和编制的软件处理模块,直接显示出缺陷高度。该缺陷测高仪具有结构小巧、操作方便、测量准确、实时显示之特点。本文开发的系统自身不具有背景光源,而采用观片灯作为背景光源,因此需对观片灯照明区各点光强度的均匀性和同一点光强在时间上的稳定性作验证,本文对此做了研究,结果表明观片灯照明区的均匀性和稳定性可以满足本系统的测量精度要求,以观片灯作为背景光源是可行的。本文中对系统的电路设计和重要零部件的选取作了研究。经过比较筛选,选择了合适的光电传感器、微型单片机、液晶显示器等重要零部件,并在此基础上设计了光信号采集电路、系统电源、储存计算电路、系统的显示电路和键盘电路。本文在抗干扰方面做了多方面工作,以提高系统的可靠性。为了提高测量的准确性,本文采用了多种误差校正的方法,并做了实验验证,结果表明这些误差校正的方法提高了系统测量的准确性。本文在系统的整体设计中着重针对本系统研制了一种笔式探头,该探头结构合理,便于安装和拆卸,使用方便。另外本文中也对机体设计做了研究。本文最后对开发的以观片灯为背景光源的射线照相缺陷测高仪进行了实验验证及误差修正,同时对装置的重复性进行了实验,结果表明本系统达到了预定的研制目的。

论文目录

• 郑重声明
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 相关课题的国内外研究动向
• 1.3 课题的提出
• 2 系统的基本原理及背景光源的研究
• 2.1 系统的基本原理
• 2.2 背景光源的研究
• 2.2.1 第一档光源的均匀度测量
• 2.2.2 第二档光源的均匀度测量
• 2.2.3 第三档光源的均匀度测量
• 2.2.4 光源的随时间变化测量
• 2.3 本章小结
• 3 系统电路设计
• 3.1 信号采集电路实现
• 3.1.1 光电传感器的选择
• 3.1.2 光照度与光强度的关系研究
• 3.1.3 光信号采集电路设计
• 3.2.单片机的选择和外存储器扩展
• 3.2.1 微型单片机的选择
• 3.2.2 外部存储器的扩展
• 3.3 显示器键盘电路设计
• 3.3.1 显示器的选择及电路原理
• 3.3.2 键盘电路
• 3.4 电源的设计
• 3.4.1 稳压电路的设计与应用
• 3.4.2 电压变换
• 3.4.3 系统电源的整体设计
• 3.5 本章小节
• 4 系统的可靠性措施和误差校正
• 4.1 硬件电路的可靠性措施
• 4.1.1 复位电路设计
• 4.1.2 去耦电容的应用
• 4.1.3 印刷电路板设计
• 4.2 软件设计提高可靠性
• 4.3 系统误差校正设计
• 4.3.1 多项式拟合法校正系统固定误差
• 4.3.2 插值法校正系统非固定误差
• 4.4 本章小结
• 5 整体结构设计
• 5.1 笔式探头设计
• 5.2 机体设计
• 5.3 本章小结
• 6 实验验证
• 6.1 仪器测量误差验证
• 6.2 测量的重复性试验
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 （攻读学位期间发表论文目录）
• 附录2 （系统电路板PCB图）