一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统.pdf

本发明公开了一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统，现如今的超声气蚀损伤检测，多以人工肉眼观测为主。偶而有自动检测装置，多为用分立元件拼凑构搭或部分采用单片机进行控制系统电路设计，使得整个控制系统显得庞大臃肿、线路复杂且人工维护成本高、难度大。该系统包括空气开关、熔断器、交流接触器、熔断器、系统急停开关、启动按钮、交流接触器、启动按钮、交流接触器常开辅助触点、变频器、电机、控制仪表、重力传感器、中间继电器、水泵、开关电源、液位传感器、液位控制器、常开按钮、温度控制系统和超声驱动电源，本发明所涉及的控制系统电路具有设计简单、操作方便、易于人工维护等特点。

1.   一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统，其特征在于：控制系统电路实施方式为三相四线制，外部供电电压380V；从空气开关Qs的负载端引出的三相线U、V、W分别接在熔断器的一端，熔断器另一侧直接与交流接触器主触点一端相连，交流接触器主触点另一端与变频器输入端R、S、T相连，变频器输出端与电机三相输入接线端相连接；
空气开关Qs负载任一端引出一相火线接至两匹熔断器的一端，熔断器另一端引出一线与系统急停开关的一对常闭触点端相连，常闭触点另一端接至启动按钮端常开触点的一侧，启动按钮上常开触点的另一端与交流接触器的线圈端的一个触点相连，同时，启动按钮的常开触点两侧与交流接触器常开辅助触点的两端并联，交流接触器线圈端的另一触点则回接至两匹熔断器的剩下输出端，两匹熔断器的输入端接回火线中的另一相；
从系统急停开关的输出端引出一相火线接至控制仪表的一个输入端，再从零线端引出接至控制仪表的另一输入端；控制仪表输出侧的传感接口则分别与重力传感器的输入端对应相连，控制仪表其中一输出信号与零线接往中间继电器的输入信号端，中间继电器输出端引线与水泵相连；控制仪表另一输出信号端与温度控制系统输入端连接，同时，零线侧与温度控制系统另一输入端串一个常开按钮，通过该常开按钮实现温度控制系统的通断；
从交流接触器主触点KM1端的某一主触点上引出一相火线，与零线N一同接至超声驱动电源的供电端；
从熔断器FU1输出端引出一相火线与零线，接至开关电源输入端，开关电源的正极输出端与液位传感器一信号端相连，负极输出端经液位控制器与液位传感器另一信号端连接；此外，开关电源输出触点与电磁阀相连。

一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统
技术领域
本发明涉及一种系统控制电路，具体涉及到一种超声波气蚀损伤检测装置的控制系统电路，属于超声波工业控制领域。
背景技术
目前，超声波已广泛应用于各声化学工业控制现场。但是超声波换能器纵向振动产生的纵向波将在液体中形成“空泡”，当空泡因工件表面压力升高而内向压缩爆破会导致工件表面材料不断损伤和冲蚀，工件逐渐变得粗糙，继而产生裂纹导致产品失效。气蚀破坏对机械工件产生的影响是巨大的，为了评估材料的抗冲蚀性能，研究开发抗气蚀性能优良的保护层材料，通过实验研究其气蚀效果显得尤为必要。
现如今的超声气蚀损伤检测，多以人工肉眼观测为主。偶而有自动检测装置，多为用分立元件拼凑构搭或部分采用单片机进行控制系统电路设计，使得整个控制系统显得庞大臃肿、线路复杂且人工维护成本高、难度大。
发明内容
本发明只是提供一种控制系统电路，实现超声波气蚀损伤检测装置中升降平台系统、温度控制系统、液位检测系统以及超声波驱动电源系统的控制。该控制系统电路简单、安全系数高、易于维护，能有效控制该气蚀检测装置正常工作，满足检测精度等要求。
升降平台控制系统，即控制主控试验平台的升降，主控平台上放置有重力传感装置以及平置于装置上方的玻璃反应釜，反应釜内装有一定深度的测试液和测试样品。由于气蚀实验的高精准要求，需满足换能器振动工具头前端离测试样品的最佳距离不大于5mm，同时中心垂直偏差应不大于1mm。另外，移动过程中样品表面的波幅位移不得高于50μm ± 5%，为了控制距离和幅度位移达到试验要求，通过电机带动升降平台的升降并在手动微调装置辅助下可较好的满足试验所需的距离要求。
温度控制系统，即通过构建第二恒温场控制反应釜内部反应液的温度在允许范围内动态恒定。由测试液温度对材料气蚀率影响的相关研究表明，冲蚀率峰值介于测试液凝固点和沸点之间的中间温度区。比如，在标准大气压下水温为25℃时，温度每增加1℃，冲蚀率增加1%~2%。因此，对于待检测材料，测试液温度保持在25 ± 2℃，如果没有将温度维持在指定温度，会严重影响气蚀检测试验结果。
变量检测控制系统，包括液位检测和重力检测。液位检测即通过外接液位传感器，把与液位深度成正比的液体静压力量测量出来，经过高精度的智能化变送器处理电路和非线性修正技术转换成标准电流信号输出，从而建立起输出信号与液体深度的线性关系，实现对罐体内液体深度的度量。当补液罐内液面低于设定下限而无法进行补液时自动断电，防止系统继续运行出现问题。重力检测通过应变片的形变程度反映物体重量大小，经过信号转换电路输出4~20mA信号控制电磁阀开合，实现反应釜内液体减少时自动从储液罐抽取补液。
该系统不仅可以替代现有补液设备中由人工手动添加测试液的功能，而且经济节约、精度高，可实现全自动控制。
超声波驱动电源控制系统，即具有特定功率的超声频段电源，实际超声应用中，为了得到较大的振幅和功率，要求包括换能器、变幅杆在内的振动系统工作在机械谐振状态，从而保证有较高的能量转换。本发明可自适应跟踪超声振子的谐振频率，即自动调整驱动信号频率匹配当前状态下振动子的频率，从而保证输出功率、振幅恒定。
本发明一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统，其中控制系统电路实施方式为三相四线制，外部供电电压380V；从空气开关Qs的负载端引出的三相线U、V、W分别接在熔断器的一端，熔断器另一侧直接与交流接触器主触点一端相连，交流接触器主触点另一端与变频器输入端R、S、T相连，变频器输出端与电机三相输入接线端相连接；
空气开关Qs负载任一端引出一相火线接至两匹熔断器的一端，熔断器另一端引出一线与系统急停开关的一对常闭触点端相连，常闭触点另一端接至启动按钮端常开触点的一侧，启动按钮上常开触点的另一端与交流接触器的线圈端的一个触点相连，同时，启动按钮的常开触点两侧与交流接触器常开辅助触点的两端并联，接触器线圈端的另一触点则回接至两匹熔断器的剩下输出端，该熔断器的输入端接回火线中的另一相。当供电后闭合空气开关，启动按钮按下可实现交流线圈的自动吸合。
从系统急停开关的输出端引出一相火线接至控制仪表的一个输入端，再从零线端引出接至控制仪表的另一输入端。控制仪表输出侧的传感接口则分别与重力传感器的输入端对应相连，控制仪表其中一输出信号与零线接往中间继电器的输入信号端，中间继电器输出端引线与水泵相连。控制仪表另一输出信号端与温度控制系统输入端连接，同时，零线侧与温度控制系统另一输入端串一个常开按钮，通过该常开按钮实现温度控制系统的通断。
从交流接触器主触点KM1端的某一主触点上引出一相火线，与零线N一同接至超声驱动电源的供电端。该驱动电源采用交流220V供电，工作过程中可实现对换能器自动搜频与跟频、并可手动调节输出功率。
从熔断器FU1输出端引出一相火线与零线，接至开关电源输入端，开关电源的正极输出端与液位传感器一信号端相连，负极输出端经液位控制器与液位传感器另一信号端连接。此外，开关电源输出触点与电磁阀相连。通过传感器端的4~20 mA电流信号反馈出当前液面高度，进而自动控制电磁阀的开合，实现自动补给功能。
本发明的有益效果是：在整套系统工作过程中，四个控制系统可同时并行工作且能自适应跟频保证输出功率最佳。本发明所涉及的控制系统电路具有设计简单、操作方便、易于人工维护等特点。
附图说明
图1为本发明电气示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式
如图1所示，一种基于超声波气蚀检测装置的控制系统，控制系统电路实施方式为三相四线制，外部供电电压380V；从空气开关Qs1的负载端引出的三相线U、V、W分别接在熔断器2的一端，熔断器2另一侧直接与交流接触器3主触点一端相连，交流接触器3主触点另一端与变频器9输入端R、S、T相连，变频器输出端与电机10三相输入接线端相连接；
空气开关Qs负载任一端引出一相火线接至两匹熔断器4的一端，熔断器另一端引出一线与系统急停开关5的一对常闭触点端相连，常闭触点另一端接至启动按钮6端常开触点的一侧，启动按钮上常开触点的另一端与交流接触器8的线圈端的一个触点相连，同时，启动按钮的常开触点两侧与交流接触器常开辅助触点7的两端并联，交流接触器线圈端的另一触点则回接至两匹熔断器的剩下输出端，两匹熔断器4的输入端接回火线中的另一相。当供电后闭合空气开关，启动按钮按下可实现交流线圈的自动吸合。
从系统急停开关5的输出端引出一相火线接至控制仪表11的一个输入端，再从零线端引出接至控制仪表11的另一输入端。控制仪表输出侧的传感接口则分别与重力传感器12的输入端对应相连，控制仪表11其中一输出信号与零线接往中间继电器13的输入信号端，中间继电器输出端引线与水泵14相连。控制仪表另一输出信号端与温度控制系统19输入端连接，同时，零线侧与温度控制系统19另一输入端串一个常开按钮18，通过该常开按钮实现温度控制系统的通断。
从交流接触器主触点KM1端的某一主触点上引出一相火线，与零线N一同接至超声驱动电源20的供电端。该超声驱动电源采用交流220V供电，工作过程中可实现对换能器自动搜频与跟频、并可手动调节输出功率。
从熔断器FU1输出端引出一相火线与零线，接至开关电源15输入端，开关电源15的正极输出端与液位传感器16一信号端相连，负极输出端经液位控制器17与液位传感器16另一信号端连接。此外，开关电源输出触点与电磁阀21相连。通过传感器端的4~20 mA电流信号反馈出当前液面高度，进而自动控制电磁阀的开合，实现自动补给功能。