基于CNG地下儲氣井檢測用的自動懸浮式超聲波探頭設計
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1．2 探頭系統工作原理
由結構知：超聲波探頭固定于徑向導軌的精細絲桿上(對稱的兩只)，圖中只畫出了一只。因前面有最大位置限制銷，只可沿導軌作徑向運動。其運動受徑向電機控制，當旋轉開始時，徑向電機將探頭送出。設超聲波接收探頭接收到的波形如圖3所示，t=t0時，發射超聲波；t=t1時是遇到管內壁時，由于潤滑液與鋼管的波阻抗不同而形成的反射回波；t=t2時，遇到管外壁的反射回波，對徑向電機的控制信號是t=t1的反射回波。設超聲波在潤滑液中速度為v，潤滑液厚為e，則：
接收探頭將探頭離管壁距離信息送入單片機處理后，控制徑向電機的運動，當探頭離管壁距離為e時(設計值)，徑向電機停止轉動。只要探頭離管壁距離偏離設計值e，徑向電機都會運動，使探頭離管壁距離保持設計值e不變。本文引用地址：http://www.104case.com/article/162487.htm
1. 3 供液系統結構及工作原理
當探頭未旋轉時，離心力潤滑液開關中的滑塊受彈簧力F2作用，方向指向圓心，如圖4所示，離心力開關關斷，無潤滑液輸出。設滑塊質量為m，轉動半徑為R，當探頭旋轉時，受慣性離心力F1作用(分析中忽略了滑塊所受摩擦力的影響)。
當達到額定轉速時，彈簧被壓縮x，此時彈力F2為：
設計中使F1=F2時，離心力潤滑液開關被完全打開，有最多的潤滑液流入探頭與管壁之間形成厚為e的簿膜，起到潤滑和超聲波的有效傳遞作用。
2 自動懸浮式超聲波探頭控制電路設計
2．1 控制系統硬件組成
2．1．1 系統硬件組成的方案
系統硬件組成的方案如圖5所示。
2．1．2 各功能塊作用
取樣信號：工作頻率為12．5 kHz的方波信號，控制電子開關的工作。
超聲波振蕩器：由單片機輸出的具有一定幅度的，頻率為O．5 MHz的超聲波等幅信號。
電子開關：在1／10周期內關閉回波通道，而將超聲波振蕩信號送入超聲波探頭(進入探頭的是超聲波脈沖)；當超聲波振蕩信號通道關閉時，將超聲波回波通道接通，將回波信號送入回波放大電路。
超聲波探頭：電聲轉換和聲電轉換器件。
回波放大器：將反射回的微弱回波信號進行放大，使其具有一定幅度。
單片機接口：將回波放大器放大的模擬信號進行模擬一數字轉換，使其符合單片機輸入的要求。
單片機：對輸入的信號進行轉換、計算、處理、控制等操作，輸出控制信號。
控制電路：對單片機輸出信號進行處理。
步進電機：帶動渦輪渦桿使探頭與管壁保持恒定距離。
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