Материал: Kursovaya

Цифровой дефектоскоп состоит из следующих основных блоков:

• Передающее – приемное устройство

• Устройство обработки.

• Панели управления и индикации.

В электронном блоке также размещается блок питания со встроенным аккумулятором, стабилизатором напряжения, схемой защиты и преобразователем напряжения, который из постоянного напряжения 12В формирует необходимые напряжения питания для микропроцессора (2,4В; 5В); для микросхем (5-12В) и для генератора развертки (80В). Для обеспечения работоспособности матричного дисплея используется напряжение (ЖК индикатор - до 30В; электролюминесцентный индикатор - до 300В).

Для формирования зондирующих импульсов используются сигналы тактового генератора устройства обработки. Сигналы тактового генератора в ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема) делятся в определенное число раз и вырезается всего лишь 2-3 периода – цуг колебаний. Эти сигналы поступают в ГИВ и через коммутатор (мультиплексор) подаются на ПЭП. В цифровом дефектоскопе ГИВ практически как усилитель. Мощность зондирующего импульса может быть изменена путем изменения количества периодов и питающего напряжения. Период следования зондирующих импульсов также задается с ПЛИС. Приемный тракт дефектоскопа реализуется с помощью высокоточных усилителей АD-600,605 с общим коэффициентом усиления до 80 дБ и с линейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) от 0,3 до 30 МГц. Управление параметрами этой схемы осуществляется программно тем же самым ПЛИС через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Рисунок 3. Структурная схема типового цифрового ультразвукового дефектоскопа.

Отраженные эхо-сигналы из контролируемого объекта поступают на приемную пластину и через коммутатор на вход приемного тракта. Оцифрованные по времени и амплитуде эхо-сигналы через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) подвергаются обработке в ПЛИС по заданной программе. В устройстве обработки в зависимости от режима работы дефектоскопа из перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) кодовых программ, выбирается та или иная программа, которая реализуется в центральном модуле процессора (ЦМП). Например: демонстрация на экране закона ВРЧ; представление сигналов в виде «А-скан» или «В-скан»; индикация координат дефекта. При расчете координат дефекта коэффициенты пересчета (скорость ультразвука, угол ввода луча и время задержки в ПЭП) выбираются из ППЗУ кодов данных. Оперативные данные о текущих параметрах сигнала берутся с оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Запоминающими устройствами управляет ЦМП. Матричный дисплей, состоящий из множества пикселей, формирует необходимые изображения (графические, текстовые, цифровые) по сигналам, проступающим с управляющего контроллера дисплея. При выборе дисплея необходимо учитывать:

• геометрические размеры прибора;

• организация (число точек, знаков, строк);

• функциональные возможности (сенсорный ввод);

• оптические (яркость, контрастность, угол обзора);

• температурный диапазон (рабочая и температура хранения);

• быстродействие;

• энергопотребление;

• стоимость.

Так как прибор разрабатывается для использования в вагонных/вагоноремонтных депо, для контроля обода цельнокатаного колеса, то температурный диапазон не будет иметь большого разброса, потому что контроль и работа прибора будут производиться в отапливаемых помещениях. Контроль обода – стационарный процесс, не требующий постоянной работы прибора от аккумулятора, поэтому энергопотребление дисплея не играет большой роли. Но нужно быстродействие, адекватные габариты прибора и, желательно, дешевизна дисплея. Из сказанного выше можно подобрать необходимый дисплей – ЖК. Достоинства ЖК-индикаторов заключаются в следующем:

• малая потребляемая мощность (110 мкВт/см²);

• работа при высоком уровне внешней освещенности;

• простота конструкции и технологии изготовления;

• низкая стоимость,

• низкое рабочее напряжение.

4. Разработка «Технического задания» на дефектоскоп

Разработка и постановка на производство приборов НК включает этапы:

1. Разработка исходных требований и оформление заявки на разработку.

2. Разработка технического задания (ТЗ) (см. Приложение 1), его согласование и утверждение.

3. Разработка технического предложения (ТП).

4. Разработка эскизного, технического и рабочего проектов.

5. Изготовление опытных образцов и их испытание.

6. Корректировка документации по результатам испытания.

7. Выпуск первой (установочной) партии.

8. Организация серийного производства (ГОСТ 15.001)

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 15.001 – «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения"

2. ГОСТ 23049-84 – «Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Основные параметры и общие технические требования»

3. ГОСТ 15150-69 – «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды»

4. ГОСТ 14254 – «Степени защиты обеспечиваемые оболочками (код IP)»

5. ГОСТ 10791-89 – «Колеса цельнокатаные. Технические условия»

6. ГОСТ 30237-96 ИСО 1005-3-82. – «Оси чистовые для подвижного состава колеи 1524 мм. Технические условия»

7. ГОСТ 12.0.003-74 – «Системы стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»

8. ГОСТ 12.2.007.0-75 – «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности»

9. ГОСТ 12.4.026-76 – «ССБТ. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытания»

10. ГОСТ 12.1.001-89 – «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности»

11. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»

12. Конспект лекций по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»

Приложение 1

Дефектоскоп ультразвуковой

УДС2 - 07

Техническое задание

№ 01 – 2021 ТЗ

2021 г.

1. Наименование и область применения

1.1 Наименование и условное обозначение изделия

Дефектоскоп ультразвуковой специализированный УДС2-07 (в дальнейшем – дефектоскоп).

1.2 Краткая характеристика и область применения

1.2.1Дефектоскоп предназначен для ультразвукового контроля по действующим и вновь разработанным методикам ободьев цельнокатаных колес, а так же узлов и деталей технических средств железнодорожного транспорта.

1.2.2 Дефектоскоп должен реализовывать эхо-импульсный, и другие методы контроля на частоте 2.5 МГц. Количество независимых каналов контроля – 8.

1.2.3 Дефектоскоп предназначен для поставки в страны с умеренным климатом.

Вид климатического исполнения дефектоскопа У5 по ГОСТ 15150-69 (но для работы при температуре окружающего воздуха от минус 30С до плюс 50С и относительной влажности до 98 при температуре плюс 25С и более низких температурах без конденсации влаги) По защищенности от воздействия окружающей среды исполнение дефектоскопа обеспечивает защиту электронного блока от попадания внутрь его твердых тел. Степень защиты 1Р30 по ГОСТ 14254.

1.2.4 Дефектоскоп должен комплектоваться всеми необходимыми ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), а также сканерами для контроля элементов колесных пар. Дефектоскоп должен соответствовать требованиям ГОСТ 23049, ПЭП – требованиям ГОСТ 23266 в части требований к специализированным дефектоскопам (преобразователям) 2-й группы.

1.2.5 Индикация сигналов, зон контроля, а также буквенно-цифровой и символьной информации настройки и контроля должна производиться на экране дисплея. Индикация сигналов при контроле может быть представлена в виде А-развертки и в виде С-развертки. В дефектоскопе должна быть предусмотрена возможность индикации срабатывания АСД в двух временных зонах. Выявление сигналов в ЗОНЕ 1 должно сопровождаться световыми и звуковыми сигналами.

1.2.6 В дефектоскопе должна быть предусмотрена возможность запоминания и хранения результатов контроля объекта в виде С - развертки и в виде А – развертки отдельных сечений с отображением основных параметров настройки дефектоскопа. Должна быть также предусмотрена возможность передачи информации на компьютер.

1.2.7 Для реализации действующих и вновь разработанных методик контроля деталей в дефектоскопе необходимо предусмотреть не менее 2 настроек с запрограммированными для каждого из этих режимов значениями основных параметров контроля с возможностью их отображения на дисплее дефектоскопа.

1.2.8 Дефектоскоп должен обеспечивать следующие уровни программирования:

- работа с запрограммированными настройками;

- при необходимости, создание новых настроек из числа свободных.

1.2.9 Частота следования импульсов возбуждения ПЭП должна быть 250 Гц.

2 Основания для разработки

2.1 План НИОКР 2021

3 Цель и назначение разработки

3.1 Целью настоящей работы является создание программируемого переносного многоканального ультразвукового дефектоскопа для контроля элементов колесных пар, узлов и деталей

3.2 Внедрение прогрессивных технологий неразрушающего контроля с документированием результатов контроля.

3.3 Разработка многоканального дефектоскопа нового поколения для реализации вновь разработанных методик для ручных, механизированных и автоматизированных систем неразрушающего контроля.

4 Источники разработки

4.1 ГОСТ 15150-69, ГОСТ 23049

4.2 ГОСТ 10791-89 Колеса цельнокатаные. Технические условия

4.3 ГОСТ 30237-96 ИСО 1005-3-82. Оси чистовые для подвижного состава колеи 1524 мм. Технические условия.

4.4 Дефектоскоп ультразвуковой УДС2-32. Руководство по эксплуатации.

4.5 ИТМ-1В. Классификация неисправностей вагонных колесных пар и их элементов

4.6 Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов РД 07.09-97.

5 Технические требования

5.1 Состав изделия и требования к конструктивному исполнению.

5.1.1 Состав дефектоскопа и назначение его составных частей приведен в табл.1

Таблица 1.