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1、涡流探伤仪模拟电路部分设计11 1、方案设计、方案设计设计方案如图 1 原理框图所示，通过模拟涡流传感器输出被测件与标准件的差动信号输出，然后经过后续处理输出的信号来检查所测得器件是否有缺陷，如果有缺陷就会发出红光警报，反之，如果安全则会发出绿光。图 1 方案原理框图2、电路工作原理及设计说明、电路工作原理及设计说明1、模拟涡流传感器电路设计模拟涡流传感器电路如图 2 所示，其原理是用电桥产生输出信号，上端输出模拟测量标准件产生的电信号，下端输出的是模拟测量被测器件产生的电信号。 图 2 模拟涡流传感器电路设计红光报警绿光安全模拟涡流传感器器第一级放大电路第二级放大电路精密整流电路滤波电路单限
2、比较器涡流探伤仪模拟电路部分设计2可计算出上端输出测量标准件电压有效值=9=4.5mv,下323 09RRRU111 端可以调节滑动变阻器输出不同的电信号，我所设的极限值为=919119 19RRRU=3.944mv 即当输出的信号电压值大于 3.944mv 时绿灯亮，反之就红灯亮 22. 01122. 011 报警。2、放大电路的设计该放大电路由两极放大电路组成，第一级放大电路三运放构成的精密放大器也叫仪表放大器。其特点具有稳定的、足够大的放大倍数，可以用于弱信号的发大，并且还具有高输入电阻和高共模抑制比。第二级放大器为反相比例放大器，第一级与第二级发大器为阻容耦合，有防止失真的作用。如图
3、3 所示。因此0201 566 212UURRRUUii即 = 0201UU 6521RR21iiUU且0201 49 03RRUUU所以输出电压)(21 (21 6549 03iiUURR RRU所以 1001221120)21 (16549 RR RRA第二级放大倍数倍601/6021516RRA因此总放大倍数为倍6000100*6002*1AAA涡流探伤仪模拟电路部分设计3图 3 放大电路3、精密整流电路设计如图 4 所示当输入电压 Ui0 时，D1 管导通，D2 管截止。因而输出电压Uo=Ui。当输入电压 Ui0 时，D1 管截止，D2 管导通。根据虚短、虚断可知 A1 为虚地。所以U
4、o=Ui, 因此 UO=|Ui|12011/0/0RURUi因而本电路可以实现全波整流。涡流探伤仪模拟电路部分设计4图 4 精密整流电路4、一阶有源滤波电路低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。为了使负载不影响滤波特性，可在无源电路与负载间加一个高输入电阻、低输出电阻的隔离电路。这样就构成一个有源滤波电路。如图 5 所示。其特点是可以再集成运放功耗允许的情况下，负载变化时放大倍数的表达式不变，频率特性不变。其电压放大倍数Au=1/(1+jf/f ) 0特征频率：f =1/2=7.96HZ0214CR图 5 一阶有源滤波电路5、单限比较器及报警电路由图可知当输入电压大于阈值电
5、压=3V 时红色二极管发光进21202112RRRUT行报警，若输入电压小于 3V 时，就会发出绿光，表示被测器件可以使用。由一iU个 UA748CP 运算放大器及两个电阻，两个发光二极管构成的比较及报警电路。如图 6 所示涡流探伤仪模拟电路部分设计5图 6 单限比较器及报警电路3电路性能指标的测试电路性能指标的测试1、放大电路的测试放大电路如图 3 分别输入为 600 Hz，有效值为 4.5m的信号，为 600 1 iU2iUHz，有效值 3.88m的信号，第一级仪表放大电路放大 100 倍，第二级反相比例放大 60倍。其波形仿真如图 7 所示。涡流探伤仪模拟电路部分设计6图 7 放大电路仿
6、真波形图此时测得值如右图 8理论值为600021iiUUU=60001088. 35 . 43=3.72V图 8 放大信号后的值通过计算可知放大效果达到了要求。2、精密整流电路的测试 精密整流电路如图4所示，精密整流仿真结果如图 9 所示，整流达到要求图 9 输入及整流后的仿真波形图3、一阶有源滤波电路的测试这次课程设计中采用的是一阶有源滤波电路，如上图 5 所示。当信号通过此低通滤波电路后，将交流分量滤掉而输出直流电压其仿真结果如下图 10涡流探伤仪模拟电路部分设计7图 10 有源滤波后的仿真波形图4、单限比较器电路的测试当输人的电压大于阈值电压 3V 时，二极管发出红光警报，其仿真结果如图
7、 11所示。当输入电压小于阈值电压 3V 时，发出绿光，表示安全。 涡流探伤仪模拟电路部分设计8图 11 单限比较器仿真波形图4结论、性价比结论、性价比通过测试，所设计的电路满足了设计任务及指标要求的我们将输出的差动信号放大到我们所设定的值，通过整流、滤波等手段得到相应的电压，并通过单限比较器判断是否进行报警。但是毕竟是第一次设计电路，最后的电路可能没有达到最优的性价比。设计思路简单易懂，电路图可读性好，测量精确度高。所用的器件比较普通、常见，在市场上都可以很很容易的买到，电路中只用到了常用的电阻和电容，运算放大器、普通的发光二极管，因此成本较低。而这个电路能达到任务书上的要求，满足其功能的需
8、要，所以性价比比较高，很有实用价值。参考文献参考文献1童诗白，华成英主编者. 模拟电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006 年年 9 月第 4 版；2李秀人主编. 电子技术实训指导. M北京：国防工业出版社，2006 年 9 月3吴正光、郑颜主编. 电子技术实验仿真与实践. M北京：科学出版社，2008 年 8月4 美 赛尔吉欧.佛朗哥 著 .刘树棠 朱茂林 荣玫 译.电路设计. M西安：西安 交通大学出版社，2004 年 8 月5李万臣主编. 模拟电子技术基础设计 仿真 编程与实践. M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2005 年 5 月涡流探伤仪模拟电路部分设计9附录附录 I 总电路
9、图总电路图涡流探伤仪模拟电路部分设计10附录附录 II 元器件清单元器件清单序号编号名称型号数量1U1 -U7运算放大器72U8运算放大器UA748CP13V2理想电源9mv,600HZ 14R19电位器1K15R1-R4、R6、R8 电阻1K66R11、R12、R15电阻1K37R17、R22、R24电阻1K38R5、R7、R13电阻2K39R14、R18、R21电阻2K310R9、R10电阻20K211C1、C2固定电容10 F212R16、R23电阻60K213D1、D2二极管214R20电阻6K115LED1发光二极管红色116LED2发光二极管绿色117Vcc12V 电源118VEE-12V 电源1涡流探伤仪模拟电路部分设计5
