AT89S52单片机金属构件无损探伤系统设计(3)
（5）超声检测（Ultrasonic Testing，简称UT）：作为五大常规的检测技术之一，以其独特的优势得到了广泛的应用和完备的发展。超声波无损探伤技术有如下五个优势：
①方向性好
超声波在介质中可沿直线传播，具有良好的指向性，能在被检测工件中进行有效的探测，易于发现缺陷。
②能量大
超声波是一种振动频率在20000Hz以上的声波，而振动的能量与振动频率是成正比的，且超声波在传播过程中可以定向直线传播，因此能量比较集中。
③ 穿透能力强
超声波的振动频率高、波长短、能量集中，使其具有较强的穿透能力，在一些金属材料中，穿透能力能达到数米。
④异质界面上丰富的波形转换
超声波垂直入射至异质界面时，会发生反射、透射和绕射现象，而当超声波倾斜入射时，则会产生反射、折射和波形转换，如产生横波和纵波，这两种波形的性质是不一样的（如在介质中的传播声速），超声波的这一特性决定了超声无损探伤方法的多样性。
⑤超声波对人体无害，检测设备轻巧、探伤的速度快，能够及时得到探伤的结果。
所以，超声波无损探伤，作为一种有效的无损探伤手段，已被广泛应用于改进产品质量、产品的设计加工和制造、成品工件的检验以及设备服役的各阶段。以避免安全隐患为立足点，深入应用于影响国民经济发展的各领域，如铁路轨道、车辆制造、航空航天以及建筑工程等重要的领域。
1.2 超声波无损探伤国内外研究应用现状
（1）国外研究应用现状
（2）国内研究应用现状
1.3 本课题的主要研究内容
本设计系统采用超声波无损探伤技术，选用B5S单晶纵波直探头（德国K.K公司）实现对超声波信号的发射与接收，选用AT89S52单片机作为核心处理器，，选用ADC0809芯片对接收到的超声波信号进行A/D转换，将其转换为数字信号，送给单片机分析处理。本系统上位机管理软件选用LabVIEW虚拟仪器技术平台，对下位机传送来的数据进行进一步的算法分析与显示。本系统对于信号的滤波处理采用软硬结合的方式进行，硬件电路设计为带通滤波电路，软件滤波则利用LabVIEW中的模拟滤波器，实现对超声波无损探伤系统的设计。
2 超声波无损探伤技术对比分析论证
2.1 超声波无损探伤的检测机理
（1）超声波的产生
超声波换能器是一种能量转换器件，通过材料的压电效应可将电信号转换为机械振动，也可将输入的电功率转换为机械功率（即超声波）。在无损探伤领域，一般也称其为超声波探头。
利用超声波探头中压电晶片的压电效应可以实现超声波的发射与接收。压电效应指的是正压电效应和逆压电效应[6]，晶片受力的作用（拉应力或压应力）产生变形时，在晶片的表面产生电荷的效应称为正压电效应；而在电荷或电场的作用下，晶片发生变形的效应称为逆压电效应。超声波是利用压电晶片的逆压电效应产生的，超声波的接收则是利用正压电效应[7]。
（2）超声波的发射与接收
超声波的发射即是利用微处理器产生的激励信号，将此信号加在发射电路中，由发射电路产生一个高压的尖脉冲，当高压的尖脉冲瞬间加到探头中的压电晶片时，由于压电晶片的逆压电效应，使得晶体产生高频振动，这个高频振动就是超声波。超声波在被检工件中传播时,在工件的前后表面或遇到缺陷时,会反射形成反射回波，当接收回来的反射波作用于晶片时，发生正压电效应，使得晶片受迫振动，引起形变的同时转换为同频率的电信号。这就是超声波的发射与接收的原理。