基于γ射線管材壁厚連續測量系統設計(已修改)

　

【正文】 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文）基于射線管材壁厚連續測量系統設計摘 要由于管材的局部嚴重減薄會對管道的安全運行構成威脅，所以在管材的使用過程中，需要定期對管材的厚度進行檢測。作為同位素儀表的一個分支，γ射線測厚儀在工業測量中也越來越多地發揮重要作用。γ射線測厚儀由γ放射源、探測器、信號處理電路這三部分組成。本設計是對管材的壁厚進行連續檢測，其中采用虛擬儀器對γ射線測厚儀進行控制，取代了傳統的單片機控制。主要有這兩方面的內容：其一、γ射線連續測厚系統的硬件設計。由于電流電離室出來的信號很微弱，需要運用信號放大電路對其進行放大后送給數據采集卡。其二、基于虛擬儀器的軟件設計。其中信號的處理將采用LabVIEW來完成。主要考慮信號的濾波和放大，接著再進行標度變換，最后的管材壁厚值分別用波形圖和具體數值顯示。關鍵詞：同位素儀表；γ射線；虛擬儀器；數據采集卡； 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文）γraybased measurement system for pipe wall thickness designAbstractAs a result of severe local thinning pipe pipeline would pose a threat to the safe operation, so the use of tubes, the need to regularly test the thickness of pipe. Instrument as a branch of the isotope, γray thickness measurement in industry is also increasingly playing an important role. γ by γray thickness gauge sources, detectors, signal processing circuit which is posed of three parts.The design of the wall thickness of pipe for continuous detection, in which the use of virtual machines on the γray Thickness Gauge control to replace the traditional singlechip control. There are two aspects: first, γray thickness measurement system for hardware design. As the current from the ionization chamber signal is very weak, need to use their signal amplification circuit to the data acquisition card. Second, based on virtual instrument software design. Signal processing which will be used to plete LabVIEW. The main consideration signal filtering and amplification, and then scaling to transform, the final value of the pipe wall thickness, respectively, and specific numerical waveform display.Key words: Isotope Instrumentation。 γray。 virtual instrument。 data acquisition card。內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文）目 錄摘 要 IAbstract II第一章 引 言 1 課題研究的背景和意義 1 研究背景 1 研究意義 1 無損檢測技術 1 無損檢測的概述 1 無損檢測的方法 2 無損檢測技術的發展趨勢 4 管材壁厚測量的方法 4 射線測厚儀 4 超聲波測厚儀 5 射線測厚儀 5第二章 透射式射線測厚儀 7 射線的簡述 7 射線與物質相互作用的形式 7 光電效應 7 康普頓效應 8 電子對效應 8 射線測厚儀 9 透射式射線測厚儀 9 散射式射線測厚儀 10 透射式射線測厚儀的組成 10 放射源 11 探測器 11 透射式射線測厚儀的工作原理 12第三章 基于射線連續測厚系統的硬件設計 14 硬件基本結構 14 Cs放射源 14 電流電離室 15 信號放大電路 16 PCI6221數據采集卡 17 數據采集卡的概述 17 PCI6221數據采集卡的組成 18 PCI6221數據采集卡的規格及其引腳圖 18 數據采集卡與計算機的通信 19 本章小結 20第四章 基于射線連續測厚系統的軟件設計 21 虛擬儀器簡介 21 虛擬儀器的組成 22 硬件結構 22 軟件結構 23 虛擬儀器的基本工作原理及特點 24 基于射線連續測厚系統的軟件框圖 24 基于射線連續測厚系統的前面板設計 25 基于射線連續測厚系統軟件框圖程序 27 數據采集 27 濾波 28 放大 29 顯示及報警 29 數據存儲 30 數據讀取 31 本章小結 32第五章 調試與總結 33 調試 33 總結與展望 33 總結 33 展望 34參考文獻 35附錄 虛擬射線連續測厚系統框圖程序 37致謝 38 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文）第一章 引 言 課題研究的背景和意義 研究背景2006年1月31和2月15日某熱電廠B4水冷壁管連續發生破裂事故，事后對水冷壁管進行化學成分分析、宏觀分析、斷口微觀分析及硬度檢驗，結果表明，水冷壁管的破裂是由于向火面管內側發生蒸汽腐蝕和氫腐蝕，使得管壁減薄所致。根據介質特性及工藝條件的不同，金屬管道在使用過程中，其整體或局部可能受到腐蝕、沖蝕、磨損等破壞性作用，使管壁逐漸減薄。緩慢的均勻減薄對管道的安全運行影響不大，局部的非均勻減薄會影響管道的強度，嚴重的局部減薄則會對管道的安全運行構成威脅。因此對在役金屬管道、尤其是壓力管道進行定期檢測時均把壁厚檢測作為主要的檢測項目之一。 研究意義對在役金屬管道進行壁厚檢測的主要目的是為了探測管道在使用過程中壁厚的減薄程度，并依此推測壁厚減薄速度、在一定時期內的減薄總量，通過計算分析判定剩余壁厚能否滿足強度及使用壽命的要求。 無損檢測技術 無損檢測的概述隨著監督檢測手段的不斷完善，檢測儀器的不斷發展，質量監督檢測工作的科技含量也在不斷增加。無損檢測就是建立在現代科學基礎之上監督檢測技術。無損檢測技術(NDT)是在不損害材料/工件使用性能的前提下，用于檢測其特征質量，確定其是否已達到特定的工程技術要求，是否還可以繼續服役的方法，它是檢驗產品的質量、保證產品安全、延長產品壽命的必要的可靠技術手段。它有著比常規檢測方法更為突出的特點：非破壞性、隨機性、遠距離探測、現場檢測，且檢測數據可連續性采集，并通過數理分析和邏輯判斷，能夠比較準確地推定出質量的狀況，從而彌補了以往質量監督檢測中單純以“查、看、審、量”的觀感檢查和外形質量控制偏差來推及工程質量優劣的做法，使監督檢測的結果更具有真實性、科學性和權威性。 無損檢測的方法經過各國科技工作者的不懈努力，無損檢測技術得到了很大的進展，目前形成了五種常規的無損檢測的方法，即超聲檢測(Ultrasonic)、射線檢測(Radiographic)、渦流檢測(EddyCurrent)、磁粉檢測(Magnetic Particle)、滲透檢測(Penetrant)。1）超聲檢測超聲檢測利用的是超聲波在介質中傳播的特點。當超聲波在介質中傳播超聲時，在不同性質的介面將發生反射、折射和復雜的波型轉換，使超聲波被吸收和散射，檢測、分析反射信號后透射信號即可實現對缺陷的檢測。超聲檢測具有很多優點：具有很強的穿透力，并且對于很小的傷痕，也能夠準確地檢測出并進行定位，同時，配以一些自動掃描裝置及微處理器計算機的設備，這項技術的應用則更為完善和豐富。但該技術對操作者有較高的要求，對于一個很大的檢測，一次只能檢測很小的一部分。2）射線檢測射線的種類有很多，如x射線、γ射線等。選擇什么樣的射線取決于待測物體材料的厚度。檢測時，射線靠近試樣，射線與物質的原子將發生復雜的相互作用，導致透射射線強度衰減，而缺陷部位對射線的衰減不同于無缺陷的部位，由膠片捕捉記錄透射射線的強度。膠片經過處理得到了圖像，進行靈敏的實時監測，但射線對人體有害。因此操作者除了必須懂得操作規程外，還應有有效的保護措施及警告信號。3）渦流檢測渦流檢測有一定的局限性，僅能用于導體的電磁技術。渦流檢測是根據電磁感應原理，導電材料在變交磁場作用下將產生渦流，導電材料的表面層和近表面層的缺陷會影響產生渦流的大小和分布。當電磁線圈移到金屬物的表面，渦流就導入試樣中。這種由電流所建立起來的磁場剛好與原磁場的方向相反。由于損傷的存在以及材料內部的缺陷，渦流必將發生畸變，線圈的阻抗將因此而發生變化。通過儀器測量阻抗的變化，進一步分析并研究材料的缺陷和損傷。4）磁粉檢測磁粉檢測的原理是利用損傷會改變磁力線的分布情況，從而顯現材料的缺陷。當磁性材料工件磁化時，在工件表面和近表面的缺陷處將產生漏磁場，這