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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2．2 控制系統硬件設計
2．2．1 超聲波傳感器發射接收電路
超聲波傳感器發射接收電路原理圖如圖6所示，單片機采用ATM89S51，超聲波脈沖由單片機ATM89S51的P11口輸出，74HC04對超聲波脈沖進行功率放大后推動超聲波傳感器發出脈沖超聲波。電子開關采用CD4066BE(是CMOS雙向模擬開關)，脈沖超聲波遇到管壁產生的回波被超聲波傳感器接收轉換成電信號。這個很微弱的信號經電子開關CD4066BE送到回波放大電路CX20106；CX20106是紅外接收專用集成電路，該集成電路有80 dB的增益。它包括前置放大器，ABLC，限幅放大器，帶通濾波器，檢波和比較器，積分器，施密特觸發器等。經過CX20106放大處理后的脈沖信號由7腳送到單片機的INT1口輸入。本文引用地址：http://www.104case.com/article/162487.htm
2．2．2 控制信號處理模塊
采用環形脈沖分配器L297和雙H橋功率集成電路L298的典型控制方式。單片機的P1．6，P1．7，P2．3分別接L297的CW，Clock，enable控制端，分別控制電機的正反轉、時鐘信號及啟停。
2．3 系統軟件設計
單片機控制程序框圖主程序流程圖如圖7所示。系統加電啟動是由檢測筒底部碰觸開關執行，當檢測筒由牽引纜繩下放到井底，碰觸開關接通，系統檢測各組件正常，發出指令使牽引電機勻速向上運動，同時主軸電機工作使探頭筒勻速轉動，徑向電機工作將探頭推出，供液閥門打開，耦合液向探頭噴出，這就是系統組件準備完備。這時單片機發出指令檢測的數據和內部存儲器的標準數據輸入進行比較，若相同，出口1和出口2都無信號輸出，徑向電機不動作，保持原有間距e。又進行第二輪的檢測。若標準數據e0大于被檢測數據e，則出口1有控制信號通過控制信號處理模塊使徑向電機反向轉動，增大間距e。又進行檢測，若標準數據e0小于被檢測數據e，則出口2有控制信號通過控制信號處理模塊使徑向電機正向轉動，減小間距e。
3 結語
該設計方案利用單片計算機控制徑向電機的運動，使探頭與被檢測筒壁有一層均勻厚度的耦合液，較好地解決了低速采樣的超聲波無損檢測成像中的超聲波回波有效傳輸的關鍵問題。同時也使旋轉的探頭得到有效的保護。但只能用于超聲波頻率小于1 MHz的系統，對于超聲波頻率為2．5～5 MHz的系統，應設計工作于更高頻率的超聲波發射和接收電路及電子開關電路。
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