论文摘要
超声波防垢技术具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠、无环境污染、运行费用低等优点,是工业管道防除垢技术的发展方向。超声波换能器作为一种能量转换器件,是超声防除垢设备的主要部件,其性能直接影响着防除垢的有效性和可靠性,因此对于超声波换能器性能检测系统的研究具有重要的现实意义。目前工作在大功率下的超声波换能器的性能评价缺乏标准,一直以来是凭经验、靠手感来评价其性能,本课题对应用于工业管道防除垢的超声波换能器进行性能检测研究,提出了最大振幅,平均振幅和基波频率这3项性能检测指标,旨在评价超声波换能器能量发射的有效性和稳定性,提供较为科学和合理的品质分类依据。超声波换能器性能检测系统的设计,采用高精度压电加速度传感器进行信号采集,加速度信号经信号调理后用高速A/D转换器AD9201进行模数转换,采用Xilinx公司的FPGA芯片XC2S50为主控制器,用Verilog硬件描述语言实现对数据采集、数据缓存和数据预处理的控制,利用高速通用串行总线(USB)所具有的传输速度快、支持热插拔、易于扩展和占用资源少等优点,将其与数据采集技术相结合,设计了以USB2.0专用接口芯片CY7C68013为核心的数据传输方式,以Slave FIFO的接口模式来实现FPGA与PC机之间的高速数据传输,并结合驱动程序完在LabVIEW开发环境下完成主机应用程序设计。最后将系统的硬件和软件设计相结合,进行了对系统的调试和与性能测试。经过大量实验,验证系统检测平台稳定运行,性能检测结果实现了超声波换能器的性能评价,在品质合格检验中具有良好的效果。