基于FPGA的連桿超聲波缺陷檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，它在工作過程中承受高頻脈動(dòng)負(fù)荷，特別是當(dāng)連桿小頭與襯套過盈量不足時(shí)，易發(fā)生連桿游移、活塞銷與小頭襯套產(chǎn)生干摩擦、造成連桿小頭的斷裂等故障。為了安全和成本考慮，需要對連桿小頭進(jìn)行定期檢測。目前，對連桿小頭處缺陷的檢測主要依靠傳統(tǒng)的人工抽檢方式，但這種檢測方式可靠性和檢測效率低。而超聲波檢測是五大常規(guī)無損檢測方法之一，具有使用方便，可靠性高和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。并且，超聲波檢測可以檢測出工件內(nèi)部的缺陷、

2、對缺陷定位準(zhǔn)確以及穿透能力強(qiáng)和靈敏度高。因此，本文采用超聲波檢測對連桿小頭與襯套處的缺陷進(jìn)行檢測。
　　本文根據(jù)超聲波檢測技術(shù)的基本原理，以及被檢工件連桿小頭與襯套處的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的特性，設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的連桿超聲波缺陷檢測系統(tǒng)，設(shè)計(jì)與制作了專用的一發(fā)一收雙直超聲波探頭和模擬試塊，并且對超聲波缺陷信號進(jìn)行小波去噪分析，最后對連桿進(jìn)行了超聲波缺陷檢測實(shí)驗(yàn)分析，以及對缺陷進(jìn)行評價(jià)。其主要內(nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)超聲波檢測的

3、理論和連桿的特性，分析了連桿小頭與襯套處的缺陷特征與性質(zhì)，設(shè)計(jì)了一套針對連桿小頭與襯套處缺陷的超聲波檢測的整體方案，并確定超聲波檢測方法為穿透式的液浸檢測法。
　　其次，搭建了超聲波檢測系統(tǒng)的硬件電路，以及設(shè)計(jì)了基于EP4CE15F17C8N型號的FPGA軟件控制部分。并對硬件電路的信號傳播進(jìn)行了調(diào)試，以及對FPGA的邏輯模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了Modelsim仿真測試。此外，設(shè)計(jì)和制作了專門用于連桿小頭與襯套處超聲波缺陷檢測的探頭，并最終

4、確定超聲波探頭采用頻率為5MHz，晶片尺寸為Φ10mm的一發(fā)一收式雙直探頭。
　　然后，對檢測到的超聲波缺陷信號進(jìn)行了小波去噪分析。選用小波閾值去噪法對本系統(tǒng)檢測到的連桿小頭與襯套處的超聲波缺陷信號進(jìn)行去噪處理，并確定了小波閾值去噪法的具體參數(shù)指標(biāo)，當(dāng)選用db5小波基、5層分解層數(shù)和rigrsure閾值準(zhǔn)則以及軟閾值函數(shù)時(shí)去噪效果最佳。
　　最后，分別制作了含有氣泡孔和裂縫缺陷的模擬試塊，對標(biāo)準(zhǔn)連桿和模擬試塊進(jìn)行了超聲波缺陷