專利名稱：音頻檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種音頻檢測儀。
目前，在國內(nèi)鑄造行業(yè)中，一直存在著鑄件產(chǎn)品質(zhì)量沒有一固定的、有效地和標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法，在已有的超聲檢測、金相法檢測又存在著許多缺點(diǎn)1.檢測時(shí)，只能切取或磨光鑄件的某一局部進(jìn)行檢測，其局部的檢測結(jié)果為整個鑄件的檢測結(jié)果(實(shí)際上每個鑄件因有的部位有損傷，有的部位沒有損傷，部位不同其檢測結(jié)果不一樣，局部檢測結(jié)果不能代替整個鑄件的檢測結(jié)果)。
2.因被測鑄件的檢測部位必須切取或磨光，這樣就要破壞該鑄件，所以一般在同一類產(chǎn)品中只抽檢幾個鑄件產(chǎn)品，其檢測結(jié)果為整個同一類產(chǎn)品的檢測結(jié)果，這樣大量的有問題的鑄件產(chǎn)品就會漏檢。
所以工廠中仍沿用過去老式手工業(yè)生產(chǎn)方式，即憑經(jīng)驗(yàn)觀察鑄件產(chǎn)品的外型，敲敲聽聽，憑人耳來判別鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。以上的檢測方法是非常不可靠的，產(chǎn)品的質(zhì)量得不到應(yīng)有的保證(不合格的鑄件產(chǎn)品內(nèi)部存在著損傷、裂紋、材料配比不合格等問題)，因而發(fā)生因質(zhì)量引起的事故(如汽車曲軸、排氣管等)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種音頻檢測儀。它主要利用音頻，自動準(zhǔn)確、迅速地判斷各類鑄件產(chǎn)品是否存在著損傷、裂紋及材料配比是否合格等，選出合格產(chǎn)品，淘汰不合格產(chǎn)品，而且對鑄件毫無損傷，可以逐件檢測，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，并大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
本實(shí)用新型提供的音頻檢測儀，它特別適用于鑄件產(chǎn)品的檢測，其特征在于它是由換能器探頭，比例衰減器、前置放大器、帶通濾波器、放大整形電路、倍頻器、計(jì)數(shù)顯示電路、顯示時(shí)間控制電路、電源組成，各單元的連接及單元之間的連接請見附圖
一至附圖三。
換能器探頭是將漆包線繞在小型磁鐵塊上制做而成。輸入的信號由換能器探頭接收后送入比例衰減器。
比例衰減器由電阻電容組成，為4級衰減。衰減比例為131030。第一檔不衰減，音頻輸入，信號直接輸送到前置放大器。第二檔是將音頻輸入，信號送至電阻R101、電容C101、(R101與C101為并聯(lián))進(jìn)行3倍的衰減。第三檔是將音頻輸入信號經(jīng)過電阻R102、電容C102、C103(R102、C102并聯(lián)再與C103的一端串聯(lián)，C103另一端與地聯(lián)接)進(jìn)行10倍的衰減。第四檔是將音頻輸入信號經(jīng)過電阻R103、電容C104、C105(R103與C104并聯(lián)再與C105的一端串聯(lián)，C105的另一端接地)進(jìn)行30倍的衰減。
前置放大器主要由運(yùn)算放大器U1、電阻R105、R106、R107、R109、可調(diào)電位器W1、電容C107和運(yùn)算放大器U2、電阻R110、R111、R112、R114、電容C109組成兩級高輸入阻抗前置放大器，將經(jīng)過比例衰減器的音頻信號進(jìn)行放大處理。由U1為主組成第一級前置放大器，U2為主組成第二級前置放大器，音頻輸入信號經(jīng)兩級放大后輸送到下一級的帶通濾波器。第一級前放中電容C107，它的一端與電阻R105、R106、R107的一端連接于A1點(diǎn)，它的另一端與U1的第3腳、電阻R109的一端連接于A2點(diǎn)，電阻R109的另一端與電位器W1的一端連接于A3點(diǎn)，第二級前放中電容C109、運(yùn)算放大器U2、電阻R110、R111、R112、R114的接法和電容C107、運(yùn)算放大器U1、電阻R105、R106、R107、R109的連接方法相同。當(dāng)有音頻輸入信號時(shí)，電容C107、C112為無容抗?fàn)顟B(tài)，電阻R109等效地與R106、R107連接，電阻R107的上端等效接地，電阻R107與電阻R106等效為并聯(lián)狀態(tài)，這樣電阻R109和W1、已并聯(lián)的電阻R106、R107形成一個分壓器，此時(shí)只有部分輸出信號反饋到反相輸入端，減小或增大電阻R109阻值可使電路的增益減小或增大，調(diào)節(jié)W1也可以調(diào)節(jié)輸入增益的大小。電阻R105的下端接于電容C107而不接地，保證了電路有很高的輸入阻抗。
帶通濾波器主要由運(yùn)算放大器U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10和雙T型T1、T2、T3、T4網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，帶通濾波器的帶寬為450Hz至650Hz，它具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，不需要阻抗匹配，輸入與輸出之間有良好的隔離等特點(diǎn)。U3、U4、U5、U6組成截止頻率為450Hz的高通濾器器，阻帶區(qū)衰減大于30dB，U3的反相輸入端和輸出端短接為跟隨器，使濾波器具有較高的輸入阻抗。電容C110為輸入耦合電容。電阻R115、R116組成U3的輸入衰減分壓電路。U4和T1、U5和T2組成的網(wǎng)絡(luò)為兩級有源高通濾波電路，其T1網(wǎng)絡(luò)由電容C113、C114、C115、電阻R119、R117、R118組成，T2網(wǎng)絡(luò)由電容C117、C118、C119、電阻R123、R124、R125組成。電容C121、電阻R129為U5的輸出負(fù)載，U6為跟隨器，起緩沖作用。U7、U8、U9、U10組成截止頻率為650Hz的低通濾波器，阻帶區(qū)衰減大于40dB，U7與電阻R130、R131、R132組成反相輸入跟隨器，起隔離作用。U8與T3網(wǎng)絡(luò)、U9與T4網(wǎng)絡(luò)組成兩級有源低通濾波電路，T3網(wǎng)絡(luò)由電阻R133、R134、R135、電容C123、C124、C122組成，T4網(wǎng)絡(luò)由電阻R139、R140、R141、電容C126、C127、C128組成。電阻R145、電容C130是U9的輸出負(fù)載，U10是跟隨器，使濾波器有較低的輸出阻抗。在U4、U5、U8、U9的輸入端分別接有雙T型T1、T2、T3、T4網(wǎng)絡(luò)，T1、T2、T3、T4網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)決定了輸出的頻率特性。帶通濾波器的高通、低通部份，都分別選用了兩級壓控電壓源型濾波電路。壓控電壓源型濾波電路的特性是對元件變化的敏感度較小，有利于提高濾波器的工作穩(wěn)定度，同時(shí)也便于調(diào)整，使之獲得較好的帶外衰減特性，T1型網(wǎng)絡(luò)的連接為U3的輸出端與電容C113、電阻R117的一端接于B1點(diǎn)，U4的輸入端與電容C114、電阻R118的一端連接于B2點(diǎn)，電容C113的另一端與C114、電阻R119的一端連接于B3點(diǎn)，電阻R117的另一端與R118的另一端、電容C115接于B4點(diǎn)。T2型網(wǎng)絡(luò)中電阻R123、R124、R125、C117、C118、C119、U5，T3型網(wǎng)絡(luò)中R133、R134、R135、電容C123、C124、C122、U8，T4型網(wǎng)絡(luò)中R139、R140、R141、電容C126、C127、C128、U9與T1型網(wǎng)絡(luò)中U3、電阻R119、R117、R118、電容C113、C114、C115接法相同。
放大整形電路主要由場效應(yīng)管Q1、晶體管Q2、電阻R149、R150、R151、電容C203、C204、C205組成高輸入阻抗自舉電壓跟隨器的復(fù)合電路，與U11的部分電路共同對帶通濾波器輸入的有用信號進(jìn)一步放大，U11的另一部份電路接為施密特觸發(fā)器，將有用信號變換為TTL邏輯電平，有用信號在Q4集電極由從計(jì)時(shí)電路來的控制信號選通。Q2集電極、U11的9腳與電阻R150、R151的一端接于C1點(diǎn)，電阻R150的另一端與電阻R149、電容C203(R149、C203為并聯(lián))連接地C3點(diǎn)，電阻R151的另一端，U11的10腳與電容C204、C205連接于C2點(diǎn)，電容C204、C205的另一端接地，場效應(yīng)管Q1的S腳與電阻R149、電容C203連接于C3點(diǎn)。
倍頻器主要是為了提高檢測精度，將整形后的有用信號由U25組成的倍頻電路對其進(jìn)行4倍頻處理，再送至U12的12腳。
計(jì)數(shù)顯示電路主要由晶體Y、U12、U13、U15、U16、U17、U18、U19、U20、U21、U22組成。晶體Y與U13的一部份組成晶體振蕩器，產(chǎn)生32768Hz的頻率信號，經(jīng)U15十二次分頻得0.125(即F＝1／0.125s＝8Hz)，再經(jīng)U16二分頻得到0.25秒(即F＝1／0.25＝4Hz)由U16的12、13腳輸出，去控制數(shù)碼顯示，U17、U18、U19為十進(jìn)位計(jì)數(shù)，U20、U21、U22組成鎖存、譯碼驅(qū)動器，將有用的信號送至4位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。
顯示時(shí)間控制電路主要由U23、U24、電阻R175、R176、電容C303、C304、電位器W2組成。調(diào)節(jié)電位器W2可使采樣速率在0.25至5秒范圍內(nèi)連續(xù)可變，取樣時(shí)間連續(xù)可調(diào)以便獲得適當(dāng)?shù)牟蓸訒r(shí)間，顯示時(shí)間控制器分兩組連接，第一組中電容C303為電解電容，其負(fù)端與U23第6腳接于D1點(diǎn)，電容C303的正端與U23第7腳、電阻R175的一端接于D2點(diǎn)，電阻R175的另一端與正5V電源連接于D3點(diǎn)。第二組電容C304為電解電容，其負(fù)端與U23第14腳連接于E1點(diǎn)，電容C304的正端與U23第15腳、電阻R176的一端連接于E2點(diǎn)，電阻R176的另一端與電位器W2的一端連接于E3點(diǎn)，電位器W2的另一端與正5伏電源連接于E4點(diǎn)。
電源部分是將220伏交流電用雙10伏電源變壓器降壓經(jīng)D4、D5整流，由穩(wěn)壓塊U26產(chǎn)生正8伏和正5V兩組直流電源供整個電路使用。
本實(shí)用新型具有測試靈敏度高，判斷準(zhǔn)確、檢測速率高(一般3秒可檢測一件產(chǎn)品)、穩(wěn)定性高、操作簡單、顯示直觀、體積小(240mm×100mm×200mm)，重量輕(2.5Kg)，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，可形成流水線檢測，并減輕工人勞動強(qiáng)度，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
以下結(jié)合附圖一至附圖三所表示的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
附圖一是音頻檢測儀的換能器探頭、比例衰減器、前置放大器，帶通濾波器電路圖。
附圖二是音頻檢測儀的整形放大器、電源電路圖。
圖三是音頻檢測儀的倍頻器、計(jì)數(shù)顯示電路、顯示時(shí)間控制器電路圖。
附圖一至附圖三是本實(shí)用新型音頻檢測儀優(yōu)先選用實(shí)施例的原理電路圖。
一般鑄造產(chǎn)品，由于其各類鑄件成份不同，均有其自身的固有頻率，即一定結(jié)構(gòu)零件的固有頻率取決于本身材料的配比，該固有頻率可以反映出材料的組織成份、鑄件各類物質(zhì)的含量、配比，鑄件的損傷、裂紋等，由于大多數(shù)鑄件的固有頻率都在音頻范圍內(nèi)，這就是我們選取音頻檢測鑄件的思想基點(diǎn)。通過一標(biāo)準(zhǔn)鑄件產(chǎn)品的自身固有頻率為一額定標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)敲擊同類其他鑄件產(chǎn)品時(shí)，其自身固有頻率參數(shù)應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)鑄件產(chǎn)品的固有頻率相同，或在規(guī)定的上下限范圍內(nèi)，如其固有頻率超過標(biāo)準(zhǔn)的上下限值，則說明該鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量或配比沒有達(dá)到指標(biāo)要求，即檢驗(yàn)不合格。
音頻檢測儀的工作過程如下將被檢測物體架起，將換能器探頭放置在被測物體的一端，用小錘敲擊被測物體的另一端，則物體的共振信號被換能器探頭接收，根據(jù)輸入信號的大小，將比例衰減器的旋扭撥放到適當(dāng)?shù)奈恢?，信號?jīng)衰減器后輸入到前置放大器進(jìn)行放大，放大后的信號，輸入帶通濾波器，對所需信號進(jìn)行拾取，對非所需信號和噪聲進(jìn)行最大限度的衰減，再將拾取的有用信號輸入放大整形電路進(jìn)行2次放大和整形，將正弦波改變成脈沖波，為提高檢測精度，使誤差不大于正負(fù)1Hz，又將脈沖波進(jìn)行4倍頻處理后送入邏輯電路內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由數(shù)碼顯示器顯示檢測結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種音頻檢測儀，特別適用于對鑄件產(chǎn)品的檢測，包括換能器探頭、比例衰減器、倍頻器，計(jì)數(shù)顯示電路、電源，其特征在于a.前置放大器主要由兩級運(yùn)算放大器(U1)、電阻(R105)、(R106)、(R107)、(R109)、可調(diào)電位器(W1)和電容(C107)，運(yùn)算放大器(U2)、電阻(R110)、(R111)、(R112)、(R114)和電容(C109)組成，電容(C107)的一端與電阻(R106)、(R105)、(R107)的一端連接于(A1)點(diǎn)，電容(C107)的另一端與運(yùn)算放大器(U1)的第3腳、電阻(R109)的一端連接于(A2)點(diǎn)，電阻(R109)的另一端與電位器(W1)的一端連接于(A3)點(diǎn)，電容(C109)、運(yùn)算放大器(U2)、電阻(R110)、(R111)、(R112)、(R114)的接法和電容(C107)、運(yùn)算放大器(U1)、電阻(R105)、(R106)、(R107)、(R109)、可調(diào)電位器(W1)的接法相同，b.帶通濾波器，主要由運(yùn)算放大器(U3)、(U4)、(U5)、(U6)、(U7)、(U8)、(U9)、(U10)和(T1)、(T2)、(T3)、(T4)型網(wǎng)絡(luò)組成，(T1)型網(wǎng)絡(luò)的連接方法為運(yùn)算放大器(U3)的輸出端與電阻(R117)、電容(C113)的一端連接于(B1)點(diǎn)，運(yùn)算放大器(U4)的輸入端與電阻(R118)、電容(C114)的一端連接于(B2)點(diǎn)，電容(C113)的另一端與電容(C114)、電阻(R119)的一端連接于(B3)點(diǎn)，電阻(R117)的另一端與(R118)的另一端、電容(C115)連接于(B4)點(diǎn)，(U5)與(T2)網(wǎng)絡(luò)中電阻(R123)、(R124)、(R125)、電容(C117)、(C118)、(C119)，(U8)與(T3)網(wǎng)絡(luò)中電阻(R133)、(R134)、(R135)、電容(C123)、(C124)、(C122)，(U9)與(T4)網(wǎng)絡(luò)中電阻(R139)、(R140)、(R141)、電容(C126)、(C127)、(C128)與(T1)網(wǎng)絡(luò)中(U3)、電阻(R119)、(R117)、(R118)、電容(C113)、(C114)、(C115)接法相同，C.放大整形電路主要由場效應(yīng)管(Q1)、晶體管(Q2)、電阻(R149)、(R150)、(R151)、電容(C203)、(C204)、(C205)組成，(Q2)集電極、(U11)的(9)腳與電阻(R150)、(R151)的一端接于(C1)點(diǎn)，電阻(R150)的另一端與電阻(R149)、電容(C203)(R149、C203為并聯(lián))連接于(C3)點(diǎn)，電阻(R151)的另一端，(U11)的(10)腳與電容(C204)、(C205)連接于(C2)點(diǎn)，電容(C204)、(C205)的另一端接地，場效應(yīng)管(Q1)的(S)腳與電阻(R149)，電容(C203)連接于(C3)點(diǎn)，D.顯示時(shí)間控制電路主要由(U23)、(U24)、電阻(R175)、(R176)、電容(C303)、(C304)、電位器(W2)組成，時(shí)間控制電路分兩組連接，第一組中電容(C303)為電解電容，其負(fù)端與(U23)第(6)腳接于(D1)點(diǎn)，電容(C303)的正端與(U23)第(7)腳、電阻(R175)的一端接于(D2)點(diǎn)，電阻(R175)的另一端與正5伏電源連接于(D3)點(diǎn)，第二組電容(C304)為電解電容，其負(fù)端與(U23)第(14)腳連接于(E1)點(diǎn)，電容(C304)的正端與(U23)第(15)腳、電阻(R176)的一端連接于(E2)點(diǎn)，電阻(R176)的另一端與電位器(W2)的一端連接于(E3)點(diǎn)，電位器(W2)的另一端與正5V伏電源連接于(E4)點(diǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種音頻檢測儀，它特別適用于鑄件產(chǎn)品的檢測，本檢測儀由換能器探頭、比例衰減器、前置放大器、帶通濾波器、放大整形電路、倍頻器、計(jì)數(shù)顯示電路、顯示時(shí)間控制電路組成。其特征在于采用音頻檢測，檢測靈敏度高，能自動、準(zhǔn)確、迅速地判斷各類鑄件產(chǎn)品是否存在損傷，裂紋及材料配比是否合格，選出合格產(chǎn)品，淘汰不合格產(chǎn)品，而且對鑄件毫無損傷，操作簡單，顯示直觀，體積小，重量輕，攜帶方便，可形成流水線檢測，減輕了工人勞動強(qiáng)度，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
文檔編號G01N29/04GK2123076SQ9222233
公開日1992年11月25日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者劉選武, 李倫軒, 白志強(qiáng), 楊松章 申請人:武漢科理技術(shù)開發(fā)公司