1.儀器概況

1.1產品描述

沈陽宇時先鋒研發生產的PR10是一款由計算機控制的性能優良的超聲波脈沖發生接收器。

產品包含一個基于Windows平臺的控制程序軟件，可以選擇觸發源、發射電壓、重復頻率和脈沖寬度，也可以切換接收器的單/雙晶模式，調節阻尼和增益，滿足用戶不同的使用需求。用戶還可以在各種主流的Windows系統下使用開放的SDK軟件開發包自主開發應用軟件。

連接超聲探頭和示波器使用，可以幫助進行超聲波探傷、厚度測量、探頭檢測等，在無損檢測、材料分析等領域有著廣泛的用途。

1.2結構組成

產品包含儀器本身和對應的控制軟件，儀器的參數設置在控制軟件中進行。

該超聲波脈沖發生接收器為獨立儀器，外形尺寸為長140mm，寬88mm，高30mm。

圖1.1 脈沖發生接收器示意圖

除圓形電源開關按鈕外，儀器機身有6個接口，見圖1.1 超聲波脈沖發生接收器示意圖：

? 2個BNC連接器（Q9接口）：依次為信號輸出接口用于連接示波器，顯示接收波形；另一個為外部觸發的輸入端。

? 2個C5接口：單晶探頭連接接口（T/R），雙晶探頭則需要連接兩個接口（T/R和R）；

? 1個半月型通訊接口：通過USB - 四芯半月型數據線連接計算機；

? 1個3.5*1.35DC電源接口：連接5V 1A 電源適配器。

2.控制軟件

超聲波脈沖發生接收器控制軟件界面如下圖所示：

圖2.1 控制軟件界面

2.1發射區參數

發射部分用于調節超聲波脈沖的各項發射參數。

? 發射電壓

發射電壓共有4個檔位，60V、110V、150V、200V可選（當阻尼為34Ω時，發射電壓200V檔位不可選），用于選擇需要的脈沖幅度。

? 脈沖寬度

脈沖寬度可以1至40倍調節（1倍約28ns）。

? 重復頻率

重復頻率是儀器作為發生器時，每秒發出的超聲波脈沖次數，有4Hz、8Hz、16Hz、20Hz、100Hz、500Hz、1kHz、2kHz八個檔位可供選擇，以滿足不同的應用需求。

? 觸發源

觸發源可以選擇內部觸發和外部觸發，當選擇內部觸發時，儀器本身作為超聲波脈沖發生器，當選擇外部觸發時，需要外接專門的設備或者信號發生器。

2.2接收區參數

接收區參數用于控制超聲波脈沖接收器功能。

? 單/雙晶

儀器支持脈沖回波模式和一發一收模式。

單晶代表脈沖回波模式，通過接口1進行脈沖傳輸和回波接收；雙晶代表一發一收模式，通過接口1進行脈沖傳輸，通過接口2進行接收。

? 阻尼

阻尼控制有34Ω、50Ω、90Ω、510Ω四個檔位。

? 增益

增益控制接收信號的放大和衰減，選擇范圍從-4dB到55dB，可以滑動調節，也能夠以1dB的步進值加減調節，能滿足絕大多數情況下的使用需求。

2.3軟件連接和使用

1.使用電源適配器連接儀器和電源，打開儀器開關；

2.將數據線USB端口連接至計算機端口，另一端插入儀器的半月型插座；

3.在計算機上打開軟件程序；

4.選擇儀器對應串口，點擊打開串口；

5.點擊獲取參數，可以同步儀器的設置，如果連接不當或未開啟電源，會彈出提示“請檢查連接”；

6.點擊保存，軟件會將參數配置保存至文件；

7.點擊打開文件，可以打開之前保存的文件，同步當時的參數設置。

3.功能應用

3.1探頭檢測

工作原理：

通過對超聲波脈沖的回波信號進行快速傅里葉變換，得到其頻譜圖，從而確定其中心頻率，與探頭的標稱頻率進行對比，即可實現探頭檢測的目的。

★要進行探頭檢測，需要示波器帶有FFT或Math功能，以下操作步驟以帶FFT功能的示波器為例。

操作步驟：

1.儀器連接電源，打開開關；

2.將待測探頭連接至儀器接口；

3.連接示波器，調節示波器顯示；

4.使用待測探頭測量標準試件，同時調節示波器使屏幕顯示一個測量波形，此時可以暫停示波器；

5.打開FFT模式，根據需要設置頻率范圍和中心頻率；

6.調節頻譜波形，定標3dB，檢查中心頻率。

圖3.1 探頭檢測實例

如圖3.1實例所示，探頭中心頻率測量值為(X1+X2)/2=10.245MHz。

3.2厚度測量

工作原理：

利用超聲波脈沖反射原理，對波形進行測量，通過計算可以得到工件厚度。

操作步驟：

1.儀器連接電源，打開開關；

2.將探頭連接至儀器接口；

3.連接示波器，調節示波器顯示；

4.使用待測探頭測量待測試件，同時調節示波器使屏幕顯示合適的測量波形；

5.得到想要的波形后暫停示波器，調節測量光標得到兩個回波之間的時間間距；

6.通過材料聲速 即可求得工件厚度。

圖3.2 厚度測量實例

如圖3.2實例所示，試塊厚度為，此處計算使用材料聲速為鋼的聲速5900m/s，并非該試塊精確聲速，故而計算結果有誤差，在實際應用中應當選取待測物確切的聲速。

同理，也可以利用已知的材料厚度求得材料聲速。

4.技術指標

4.1控制參數

4.2技術參數

注1：選擇更高的發射電壓，會對應更長的下降時間和上升時間。

注2：脈沖寬度越寬，發射電壓越小。

注3：重復頻率升高，發射電壓也會有輕微下降。

4.3主機規格

4.4標準配置

5保養與維修

5.1環境要求

嚴格避免碰撞,儀器使用和保管過程中應當注意防塵、防潮、防酸堿物質，儀器應當遠離強電磁場。如有質量問題請與生產廠家聯系

由于本裝置為高科技產品，所以維修工作應由受過培訓的維修人員完成，請用戶不要自行拆卸修理。