前言：中文期刊网精心挑选了电路基本原理范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
电路基本原理范文1
【关键词】多分层试井仪的基本原理；井下电路；DSP技术
多分层试井仪是一种新型的电缆式地层测试仪，通过它我们可以取得、地层产物、油层静压、渗透率等许多的井下及其附近地区的动态资料；为堵水、增产、分注、分采以及三次采油提供较为可靠的依据。
多分层试井仪是集合试井技术、地层测试、测井技术于一体，能够完成地层参数测试的仪器。在完井之后或钻井过程中，多分层测试仪通过对井下油气层进行测试，取得在动态环境下地层流体样本的地层压力、流速以及特性随着时间变化的数值。再经过对这些资料的处理得到地层平均有效渗透率、油气层大小、原始压力、平顶半径和油气所藏流体物的性质，从而及时对油气层进行准确的评估，得出其产能，并制定出合理的开发方案。地层测试仪经过不断的代换更新，其技术也越趋完善。
1.多分层试井仪的仪器组成及其试井原理
1.1 多分层试井仪井下部分的仪器组成
多分层试井仪的井下部分是由：电缆头、自然伽马仪、电子短节、上封隔器、磁定位器、液压装置、下封隔器、加重短节、进液器和测试短节等组成。井下电路部分的核心是TMS320F2812处理器，仪器坐封于射孔套管之上，分层式的对测试层进行试井。信号的采集、控制、传输和处理都是由DSP来完成的。
1.2 多分层试井仪的试井原理
测试时，试井仪到达预定深度的射孔后，液压装置会使得套管坐封和上下封隔离形成一个测试段。与测试段中的液体相连通的为测试射孔段的地层流体，而测试段以外的液体无法影响测试段中的液体。测试时，液压装置将促使测试室的容积从零逐渐增大，使得由测试套管孔眼进入的地层流体和测试段的液体进入测试室，形成一个很小的油层产生环境；测试出在其过程中压力的变化，并计算出地层渗透率和地层静态压力等动态参数。测试完之后，用液压装置推动活塞返回，使得测试室内的流体排空，然后用上面所述的方法，进行另外一层的测试。
2.TMS320F2812的特点
(1)支持JTAG边界扫描接口；
(2)高性能的32位CPU：高效的代码转换功能；哈佛总线结构；统一寻址模式；
(3)片上存储器：最多达128KB×16bit的ROM；最多达128KB×16bit的FLASH存储器；
(4)时钟和系统控制：看门狗定时模块；支持动态改变锁相环的倍频系数；片上振荡器；
(5)外设中断扩展模块(PIE)支持45个外设中断；
(6)三个外部中断；
(7)串口通信外设：多通道缓冲串口；两个UART接1：2模块(SCI)；同步串行外设接口(SPI)；
(8)12位模数转换模块：两个采样保持电路单／连续通道转换；可以使用两个事件管理器顺序触发8对模数转换；2×8通道复用输入接口；
(9)高达56个可配置通用目的I／O引脚。
3.多分层试井仪井下电路系统的结构
多分层试井仪井下电路系统主要是由：电源模块、模数转换和数据采集模块、通信模块和数据处理模块组成的。
3.1 电源模块
电源模块式为井下个运行模块提供电压的模块。其包括有：井下电磁阀的+50V电压，样品应变压力计的±15V直流电压，井下电机的+75V直流电压，自然伽马的+24V直流电压以及泵压传感器和石英压力传感器的±12V直流电压，电机控制板的±5V直流电压等。
3.2 模数转换和数据采集模块
这一模块是经过泵压传感器、石英压力传感器和样品应变压力计来完成的。主要是将传感器采集的电流信号经过转换，变成电压信号。然后用DSP将其转换结果在相应的单元中存储。
3.3 数据处理与控制模块
它主要是通过DSP来完成对模拟信号的数字化处理、电磁阀的控制以及井下各种信号的传输，井下电机的起、停和电机转速的控制以及串行信号的处理和存储等。
4.井下模拟信号处理和串行信号的仿真
4.1 模拟信号的DSP处理
弹性元件受到挤压的作用力之后，会在一定范围内产生形变。然后应变压力计经过测量弹性元件受力的作用后，变形的多少取得压力的数值。在测量弹性元件受力变形数值时，可以采用在弹性元件的表面贴附应变电阻金属丝，在弹性元件受到作用力变形的时候，应变电阻金属丝也将跟着一起变形。再通过应变电阻丝的形态的变化引起其电阻本身的变化，最后根据电阻的变化来计算出弹性元件所受压力的大小。应变压力计的特点是，拥有很高的固有频率，因此，能够非常快速的测量压力的变化。所以，只需要弹性元件在受力之后产生微笑的形变，应变压力计就能够测量出其压力的大小。
在多层试井仪的组件中，泵压传感器和样品压力传感器就是采用上面这种压力计。泵压传感器和样品压力传感器分别测量的是油气井中井中泵的压力以及所采集的样品的情况；所以，传感器所得到的数据的精确程度，直接影响着多分层试井仪是否能在井中的真实情况。应变压力变送器输出的电流信号一般在：20mA—40mA之间，由模数转换模块把这个电流信号转换成0V—3V的电压信号，而该电压信号为DSP的模数转换所需要的输入电压，DSP由程序对该压力信号进行采集处理。在温度相同的条件之下，不同的压力信号在DSP的模数转换后得到的相对误差和压力值。同时对上述的压力数据进行分析，如果经过DSP的A/D转换之后的电压数值的相对误差少于1%，那么它就满足了地层测试器的要求。
4.2 串口信号的仿真
石英压力传感器在多分层试井仪中最常采用的传感器，晶体压力计采用组装式石英谐振压力传感器，具灵敏度高、有体积小、使用方便、稳定性好等优点。在测量井下压力过程中，由于随着温度的变化温度也将跟着变化，由石英晶体制成敏感元件组装式石英谐振压力传感器在媒介压力的测量时，压力传感器的输出直接受到被测媒介温度变化的影响。这种变化是由石英自身固有的温度一频率特性所致，与石英晶体自身的切角和切型有关。
本次试验中选用了包括温度传感器和压力传感器的石英压力传感器，探测的过程中，它能够根据石英压力传感器在井中温度以及位置的不同，适时的调整石英压力传感器的输出，促使在同温的条件下压力的变化范围不会超过5‰。试验中石英压力传感器的输出信号格式为RS-232的串行信号。其中包括压力频率数据(P1、P2、P3)、数据头(96)、温度频率数据(T1、T2、T3)，还包括校验位(SS)和保留位(00)。根据所示的数据格式，分别可以得到温度频率值和压力频率，再根据石英压力传感器的标定数据查表可以得到实际的温度值和压力值。在同温的条件下用DSP对压力信号进行测量，所得到的压力的相对误差和得到的压力值，在室温条件下对压力计施以变压时所测的温度的相对误差和压力值。
5.小结
本文对多分层试井仪进行了介绍。多分层试井仪的井下电路采用DSP技术进行数据的采集和处理，对泵压传感器输出的模拟电压信号和样品压力传感器进行了A／D转换的仿真，结果表明，仿真结果满足实际要求，提高了多分层试井仪的系统精度。
参考文献
[1]胡长岭,张华,宋海涛,张鹏.多分层试井仪信息采集处理系统[J].计量与测试技术,2009年第02期.
[2]胡长岭,梁丹,马建国.DSP技术在多分层试井仪井下电路中的应用[J].石油仪器,2008年2期.
[3]胡长岭,梁丹,马建国,张华.多分层试井仪的压力测试方法分析The testing of pressure in the MSWT[J].石油仪器PETROLEUM INSTRUMENTS,2008年第22卷第1期.
[4]张涛,秦彦斌,马建国,杨俊科.多分层试井仪零部件的室内试验及测试The Essence of Multi-sublayer Well Tester Indoor Experiments[J].石油和化工设备PETRO & CHEMICAL EQUIPMENT,2011年第14卷第1期.
电路基本原理范文2
【关键词】LED点阵；串行输入；单片机；级联
0 前言
LED电子显示屏是20世纪80年代后期迅速发展起来的新型信息显示媒体，以易于维护、色彩丰富、亮度高、使用寿命长、易于操作等优点，逐步成为现在信息的一个主流载体。
本文研究的是双色LED点阵显示系统，该系统是由单片机控制，以74HC154作为行驱动、74HC595作为列驱动16×32双色点阵屏，通过软件控制可以以各种方式显示数字、汉字、图片。采用串口下载，可以根据要求级联成更大的屏、安装简单方便。
1 系统整体设计概述
本显示屏由STC12C5A32S2 单片机为核心，PC机通过RS-232串口把程序下载到单片机，单片机读到要显示的字模，对驱动电路发出控制命令，控制LED点阵屏对应的行和列，在LED点阵屏上显示相应的汉字。系统原理框图如图1所示。
2 系统硬件电路设计
系统硬件主要划分为两大部分：单片机控制部分、点阵屏接口。
2.1 单片机控制部分
单片机控制部分只需一个单片机最小系统，本设计选用的是STC12C5A32S2 单片机，它的执行速度比普通的单片机快很多，价格也相对便宜，大家也比较熟悉。
2.2 LED点阵屏接口电路
图2为本实验所用的双色8×8点阵（共阴）LED显示屏，LED显示屏的行与列电极相互垂直，在交叉点形成发光单元LED，每个点有红绿两种灯珠，点阵的驱动一般采取逐行扫描方式，行电极轮流将低电位接通各行线，使连接到各该行的全部LED的阴极接通低电平，但具体哪一个LED导通，还要看它的阳极是否接通，由列来控制。显示什么颜色取决于列选为红色数据线还是绿色数据线。
本论文的双色点阵屏是由8块图2所示的8×8点阵构成，有16行32列，为了有效的利用单片机资源，行驱动电路由1片74HC154组成，由单片机P1 口输出4bit二进制信号，经1个4/16 移码器74HC154，生成点阵16条行选通信号线，行选通低电平有效，每次从第一行扫描到第16行，每16行为一个扫描周期。行驱动电路如图3所示，由于单片机的TTL 输出口的驱动能力非常有限，所以增加了4953作为行驱动管来驱动LED 显示屏的行信号。
列驱动采用74HC595， 内含三态输出锁存器和内含移位寄存器，可以把串行输入的数据并行输出。用8个74HC595分别锁存红色、绿色列线数据。
3 系统软件设计
4 系统调试
编写程序，使其在LED屏上显示“点阵”两个字，一个红色、一个绿色。通电下载程序测试，字体显示正确，颜色显示正常。
5 结束语
本文设计的16×32双色点阵屏显示系统基本涵盖了LED 显示屏的电路基本原理和基本程序，不但可用于实验教学，也可用于科研和实践；把软件的功能加以修改和扩充，可显示更多样的画面。而且可以作为子模块进行不断级联、设计出符合要求的、更大的显示屏。应用面非常广，具有极大的推广价值。
【参考文献】
[1]李建忠.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.
[2]刘全忠.电子技术[M].北京：高等教育出版社，1999.
电路基本原理范文3
关键词：单片机电阻在线测试
在线测量技术是一种新颖的电子测量技术，亦称等电位隔离技术。在线电阻测量仪在无需焊开元器件的条件下，便可直接对电阻进行测量。该在线电阻测量电路的基本原理是由集成运放和电阻等简单元气件组成的电阻/电压变换器，且采用的器件数目少，易于集成化。它采用以往模拟式的电阻测量仪，单片机的控制进行数据采集，自动转换量程，数据处理和显示等，实现测量过程的智能化。为使在线电阻测量电路在生产生活中具有较好的实用性和较高的性价比，我们对该系统的硬件电路做了精心的设计。该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。按实现的功能来分，可分为：Rx/V转换器，单片机系统，A/D转化器，显示部分，多路模拟开关部分。（如图1-1）
被测电阻Rx经过Rx/V转换器转换成电压U，此电压经过双限比较器（0-5V），得出一个高低电平给单片机（P2.1），P2.1为高电平时，让单片机来控制量程转换。当转到适当的量程时，即P2.1为低电平时，此时被测电阻Rx转换成电压U1，单片机开启A/D转换，A/D转换器把IN0口模拟信号U1转换为数字信号，通过P0数据口传输给单片机。数字电压信号经过软件编程，换算成电阻数据，再通过P1数据口和P3控制口，进行LED动态显示。
1.Rx/V转换器
在线电阻测量仪的关键技术是Rx/V转换器，Rx即在线电阻。无论电路多么复杂，总可以把与Rx相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R1和R2，由此构成三角形电阻网络。此转换器的作用就是对R1，R2进行“电隔离”，消除R1，R2对Rx的影响。把输入的Rx转换成U信号，把电压信号输入到A/D转化器，并把模拟信号U转换成数字信号。
具体方案如下：如图1-3，R0为量程电阻，也就是我们要用的多路模拟开关所连接的参考电阻。只要使R1两端呈同电位，此时UR1=0，则R1相当于断路，又根据深度电压负反馈时，其输出电阻为0的特性，负载电阻R2对输出电压无影响。R1和R2就不起分流作用，这样即可直接测量Rx的阻值。E为测试电压，Is为测试电流。设流过Rx，R1的电流分别为Ix，I1。根据基尔霍夫定律可知：Is＝Ix＋I1
又根据“虚地”原理，Ucd=I1R1=0，故I1≈0，亦可忽略不计，由此得到：
Is＝Ix
再考虑到C点接地，D点虚地，因此
Is＝E／R0
进而推导出
Ux=Ix Rx=Is Rx=（E/ R0） Rx
显然，只要用数字电压表测出Rx两端的压降Ux，就能求出Rx值。这就是在线测量电阻的基本原理。
2.量程转换电路
由于本设计要求量程自动转换，所以选择CD4051模拟开关作为选择参考电阻R0。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用。本设计采用三路基准电阻1KΩ，100KΩ，1MΩ。根据Ux =（E/ R0） Rx，所以测量范围为0-1000Ω，1KΩ-100KΩ，100KΩ-10MΩ。范围覆盖常用电阻。根据CD4051的真值表可得，当管脚9、10、11为0、0、0时，系统选通13脚，即R0为1K；当管脚9，10，11为001时，系统选通14脚，即R0为100K；当管脚9，10，11为010时，系统选通15脚，即R0为10M。这里的管脚10、11是由单片机的P2.2，P2.3控制的。
3.量程显示电路
本设计的自动转换量程是经过具体的实物来表示所测量的电阻是哪一量程，所以采用了74LS138来驱动发光二极管。采用3中不同颜色的发光二极管，分别接与74LS138的9脚，10脚，11脚。用黄，红，绿分别表示，*1，*100，*10000三个量程。也就是说，当你读一个电阻时，先读出LED上显示的读数，再看发光二极管，乘以相应的数，这就是所测电阻的读数。控制位与单片机P2.2，P2.3相连，由软件判断给出。
4.单片机处理
本设计要求采用单片机的控制进行数据采集，自动转换量程，数据处理和显示等，实现测量过程的智能化。此分系统分三部分：数据采集部分，数据处理部分，数据显示部分。
选用ADC0809进行数据采集，选用ATMEL公司的AT8952单片机进行数据处理，选用LED数码管显示。
系统主要程序的设计。（程序清单略）
5.结束语
电路基本原理范文4
为了实现对学生全方位的考核与测试，我们将模拟电子技术课程基本理论、EDA软件设计以及电路实验操作进行综合，形成一套模拟电子考试体系，该体系主要包括基础理论考核、EDA仿真软件设计以及电路实验验证环节。具体考核形式如下：本课程通过测试学生能否在规定的时间内完成本课程主要知识点的电路原理的验证实验。该课程总评成绩的评定是结合综合测试和平时成绩两部分综合考核，各占成绩的50%。其中平时成绩给定方式为划分5个等级，分别为优、良、中、及格以及不及格。考核的内容分别为：上课缺勤率、教学互动情况、课堂作业完成情况、实验内容充实与完整性情况。其中综合测试成绩主要通过理论分析、仿真设计、现场调试操作以及数据测量与分析这几部分构成，最后根据完成电子系统的整体性能给定成绩。具体评分标准如下：1.每个学生需独立完成三个实验和仿真电路的搭建，每个电路原理图5分，完成电路搭建的学生，监考老师会在其上机测试的试卷上进行电路设计打分。2.在理论计算完成之后，根据每个电路原理图，完成相应要求的答题，仿真结果与实验测试结果分别写在测试卷上，其具体评分标准在上机实验测试卷注明。由于本课程涉及知识点多，知识面较广，故对学生在知识的融会贯通能力上要求较高，不但要掌握模拟电路基础理论，还要熟悉EDA仿真软件设计，最后还要熟悉实际电路操作，进行实验验证。
二、课程考试改革体系实际案例
以二级反馈电路设计考题为例，要求针对这一考试题目，学生掌握以下三点：1.掌握放大器基本原理；2.掌握基本放大器和负反馈放大器的放大倍数间的关系；3.掌握负反馈放大器能改善输出波形的原理。考试题目为：（1）当开关放在位置“1”时，请判断此电路中引入的反馈网络是哪些？反馈的信号是直流还是交流信号？是正反馈还是负反馈？哪种组态？对电路的哪些性能有影响？（2）首先，调节静态工作点，设置Vc1=5.2～5.6V，Vc2=4.5～4.8V，当输入电压设置在1～3mV时，分别求出开关放在位置“1”与位置“2”时的交流信号输出与输入的电压之比。（3）观察输入波形的失真并改善：输入信号的频率保持1KHz，逐步增大输入信号Vi，使输出波形出现失真，（Vi=10mV）（a）在无反馈的情况下（但有Rf的负载效应，即Rf与RL并联），记录此时的VO值，观察波形。（b）在上述情况下，接入负反馈回路，观察输出波形。然后增大输入信号使输出也为VO值，观察并比较两波形。通过上述三个问题，学生首先要对电路进行理论分析，综合所学基础理论，对反馈形式进行判定。然后再运用EDA软件，例如EWB软件，对电路进行设计，并完成仿真，得到两个开关位置下的交流信号电压放大比例，同时在实验平台上构建实际电路进行验证。最后，通过EDA仿真手段与实验电路验证组合的方法，结合EDA中模拟示波器与实际示波器输出波形，完成输入输出波形记录，理解反馈电路对于波形失真的改善原理与效果。综合上述操作，进行考试打分。各个子模块都有分值标定。经过三个模块的考核，综合测试学生的基础理论水平、EDA仿真软件设计能力以及实际电路搭建及操作能力。教师则针对新的考试体系出现的新情况、新现象进行总结，进一步提高学生的综合素质与专业水平，使得学生真正能够达到理论与实际结合，甚至能够提出富有创新意义的课程学习思路。
三、结论
电路基本原理范文5
电力线通信技术目前发展非常迅速，现在已经进入初步应用阶段。PLC系统充分利用电力系统的广泛线路资源，通过OFDM等技术可以在同一电力线不同带宽的信道上传输数据。但是由于电力线传输的无屏蔽性，电网的稳定性比传统的通信网差得多，使得电力线通信线路的电磁环境极为复杂，这就给电力线通信系统提出了更高的电磁兼容要求，电磁兼容技术也成了实现电力线通信所需的关键技术之一。本文在深入分析了电力线通信系统产生电磁干扰的主要原因的基础上，对EMI滤波电路进行了设计研究，并通过实验验证了该滤波网络对于抑制电力线载波通信EMI的可行性。
l电力线载波通信电磁兼容问题分析
1．1电磁兼容分析模型
一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容的工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与区环境电磁兼容。对于一般的电磁兼容问题的基本分析模型如图1所示。
对于PLC系统来说，干扰源要整体考虑。不仅包括PLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生不利影响。此外还要考虑多种PLC设备间的相互影响。PLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果。总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此PLC系统的电磁兼容问题涉及多个PLC系统的共存，以及与无线网络的共存等。
1．2PLC系统电磁干扰产生机理
由于电力线的特性和结构是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频(50Hz)电流来设计的，不具备电信网的对称性、均匀性，因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而PLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的。
电力线产生干扰的机理有两种(如图2)，一种是电力线中的信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线上的共模电流Ic产生的共模干扰。差模电流大小相等方向相反，因此一般近似认为由其产生的电磁场相互抵消。而共模电流的方向是一致的，其产生的电磁场相互叠加，所以电力线的干扰主要来自共模干扰。
1．3改善PLC系统电磁兼容性的主要措施
(1)充分利用或改善PLC系统电力线的对称性
PLC系统的辐射强度取决于PLC网络或其电缆的对称性。高度对称线路的特征是异模电流与共模电流的比值很大，故辐射非常小。可以选择对称性好的导线，例如4芯电缆，但此法不适用于室内网络，而且成本较高。
(2)减小PLC系统中高频信号的功率谱密度
减小PLC信号的功率谱密度(PSD)能降低辐射电平，但不影响总的发送功率。因此，PLC系统适宜采用宽带调制技术，但其扩频效率受电力线低通特性的限制。
(3)合理选择调制技术
OFDM是一种高效的调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落能力。
(4)合理设计EMI滤波网络
将滤波器安装在紧邻变压器和紧邻家庭用户的连接点上，或者直接在电力线调制解调器内部引入滤波器。这样既可以保持PLC信号的异模传播，又可以阻止PLC信号进入辐射效率高的导线或其他附接设备。本文将主要对EMI滤波网络进行研究设计。
2滤波电路设计
基于以上对于电力线通信电磁兼容性的分析，可以在电力线通信系统的收端接一个EMI滤波器，用以抑制系统所产生的共模干扰。由于两根电力线不可能完全重合，也就是说差模电流所产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时，也应考虑到差模干扰的抑制。
EMI滤波电路基本网络结构如图3所示。
图3中，差模抑制电容为Cl和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模电感为L，并将共模电感缠绕在铁氧体磁芯圆环上，构成共模扼流圈。共模扼流圈对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。由于干扰信号有差模和共模两种，因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理为：
(1)利用电容通高频隔低频的特性，将电源正极，电源负极高频干扰电流导入地线(共模)，或将电源正极高频干扰电流导入电源负极(差模)。
(2)利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。
3实验结果
在图3滤波电路中取差模电容C1，C2为7000pF，共模电容C3，C4为0．015μF，共模扼流圈磁芯采用锰一锌铁氧体，每路绕30匝，电感量为3．7mH。
3．1EMI滤波网络滤波性能仿真
图4为干扰噪声随频率关系的模拟仿真，由此可见干扰信号的频率越高，则干扰信号通过该滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2MHz以上，所以说该滤波电路能对共模干扰起到良好的抑制作用。
3．2EMI滤波网络输出结果分析
当采用输入为24V，输出为12V，功率为25W的开关电源模拟输入信号时，用带宽为20MHz的示波器测得滤波前后信号纹波分别为50mV和5mV。由此可见该滤波网络对干扰信号衰减了20dB，良好地抑制了电路中所产生的干扰噪声。
电路基本原理范文6
[关键词]超声波探伤仪；数字化；故障现象；维修方法
引言
数字化超声探伤仪以其智能化、自动化、图像化、小巧轻便等优点将逐渐替代传统的模拟超声探伤仪广阔的应用于无损检测行业中，本文从CTS-9002型数字超声探伤仪的设计原理出发，详细的描述了数字超声探伤仪普遍存在的故障现象和维修方法和技巧。
1 数字化超声探伤仪的基本原理
数字化超声探伤仪的电路基本构成如图1所示：
超声波的发射和接收主要由超声波换能器、尖脉冲产生电路及阻尼电路、前置模拟信号处理电路（检波、滤波及放大电路等）、增益控制电路、A/D转换电路、数字信号处理器（DSP）、数据存储电路、液晶显示器及其接口电路、报警及其接口电路、通讯和打印等组成。
前置放大器接收到发射电路产生的尖脉冲信号后经过前置滤波降噪、放大以及检波等处理后馈送到A/D转换电路上。
增益控制电路是超声波探伤仪的关键单元，包括放大器与衰减器两大部分，CTS-9002型采用了一种低噪声、高精度、低失真、宽带宽、双通道、线性dB可变增益放大器AD604，该器件具有增益的分贝数和增益控制电压成正比的特性，特别适合于超声仪器中的时间增益补偿电路的应用。
A/D转换电路由AD9012及其电路组成，该电路将放大器输出的模拟信号经过采样转换为8位数字信号并行输出到CPU中，CPU采用了DSP芯片TMS320C25，FPGA采用了XC2S50对采样后的数据进行处理后送至随机存储器中进行缓存。
显示器及其控制电路采用了高亮度的EL场致发光显示器及SED1335。
2数字超声探伤仪的维修思路
2.1先软后硬
数字超声探伤仪的的大多数功能是通过界面操作来完成的，所以仪器的正常使用与否与操作者对系统参数的正确设置有很大的关系，在实际的维修过程中，发现部分的送修原因主要是使用者对仪器使用熟悉程度不高，无法选择恰当的参数设置，或者没有正确操作造成，这种情况就是通常所说的软故障，这种情况只要与使用者做好沟通，协助其选准合适的的参数和正确的操作方法就能解决好仪器的故障。
2.2先初步判断后维修
当仪器送修时，先了解仪器的故障现象，初步判断产生这种故障的主要原因，最好在不打开仪器的情况下用有电流显示的直流稳压电源检查仪器的开机电流是否超出规定的指标范围，因为在大电流的情况下对仪器通电会对仪器造成二次故障并因此烧坏其它的器件，当确定了故障可能发生的范围和部位再进行维修，目前的大多数数字超声探伤仪已经采用了表面贴焊的形式，因此在维修的过程中，尽量准确的判断故障部位，力求做到无故障的部件不拆卸或少拆卸，避免故障扩大和二次故障的制造。
2.3先电源后负载
电源是仪器工作的动力系统，其输出的正常和稳定关系到仪器的工作状况，许多的故障往往就是由电源引起的，因此，在检寻故障时，应先检查电源电路，确认供电无异常后，再进行各功能电路的检查，根据几年来的维修统计，约60%仪器故障是由电源电路的故障引起。
2.4先主后次
随着仪器的小型化和功能的不断增强，以及多通道设备的产生，仪器在设计上更加紧凑、结构更加复杂，出现复杂故障的几率也会增加，有时仪器可能会不止一个故障现象，当出现两个或两个以上的故障现象时应该分清主要和次要的故障。
3 CTS-9002型数字探伤仪电路组成和工作原理
3.1电路组成
9002电路原理框图如图2，仪器主要由CPU板、T/R板、键盘、显示器、电池等构成。
3.2电源电路
K101：电池供电和稳压电源供电的切换；N101，K102，V103：高压自动断电保护电路；K103，V104，V106，D101，D102：电源开机电路和低压自动关机电路；N102，T101：电压变换电路；D104，T102，V109，V110：产生+600V高压。
3.3工作原理
CPU板通过对键盘和万能旋钮进行扫描，接受操作者的命令，执行监控程序控制各部分工作。发射电路在CPU控制触发下形成高压脉冲，激发换能器振动形成超声波，并在工件中传播，当声波传播至声阻抗变化界面时，将产生反射，反射波重被换能器接收，转换为电信号送至放大器输入端，放大后的信号经A/D转换并由CPU处理后送显示器显示。
4 CTS-9002型数字超声探伤仪的主要故障现象和维修方法
4.1无法开机
①12V供电电池电压低于10.5V，电池充电即可；②大部分的无法开机主要是薄膜面板的电源开关键失去作用引起的，只要更换薄膜面板故障就可以消除；③电流大造成，这主要是电源电路中的高压电容C25、C29、C30击穿，或者V109、V110振荡管损坏短路引起；④开机电路中的继电器无法吸合；⑤电解电容C132漏电，造成开机继电器无法吸合；⑥硬关机电路中的HC123集成坏造成P.OFF始终处于低电平，仪器始终处于硬关机状态；⑦4NIC-DC10模块没有没有输出；⑧集成CD4011或者开关三极管3904坏造成开机继电器无法动作。
4.2 花屏/显示乱码
①数据的器件UPD431000虚焊或者坏引起；②CPU（TMS320C25）和EPROM（27C202）插座和集成块接触不良引起；
4.3开机无显示
①FPGA（XCS50）虚焊或者坏；②液晶显示屏坏造成；③电源模块4N1C-DC10无输出；④40MHz晶振不起振；⑤AC32虚焊；⑥显示屏数据线接触不良；⑦器件UPD431000或者27C202坏。
4.4 数据无法存储或者数据丢失
①3V后备电池电压低；②后备电池与电池座接触不良；③MAX807集成坏；④集成DS1302或者晶振32.768KHz坏致后备电池无电，更换集成或者晶振和后备电池；⑤集成27C202与插座接触不良。
4.5实时钟无法调或者停止：主要是集成DS1302或者晶振32.768KHz坏。
4.6无反射回波/无始波
①探头插线孔内部接线断；②电源高压电容0.1u/1000v击穿，造成电流大；③电源变压器T102无输出；④电源模块MAX1658坏；⑤FPGA （XCS50）虚焊，补焊。⑥ 发射管MPT4N85虚焊或者坏；⑦L105（1mH）断，造成高压电路无输出600V；⑧震荡管IRFL014坏。
4.7始波异常：主要是发射电路的阻抗匹配二极管1N4148击穿。
4.8灵敏度低
①发射电路高压电容1500P/1500V漏电。造成发射电压不足600V；②发射管MTP4N85漏电，造成发射电压不足600V；③接收电路限流电阻R11（909Ω）烧断。
4.9有时死机
①40MHz晶振不起振；②EPROM（27C202）接触不良；③FPGA虚焊或者坏。
4.10增益不可调
①编码器内部线断或者编码器坏；②单稳态触发器74HC123坏。
4.11自动开机：主要是电源开机电路中的开关三极管3904坏没有导通。
4.12 检波异常
①2路四选一模拟开关74HC4052坏；②T1变换器输出不正常；③检波三极管3904或3906其中的某个没有导通。
4.13 万能旋钮失灵
①预置同步四位二进制向上/向下计数器AC191坏；②编码器坏；③编码器与CPU板连接线接触不良；④D触发器AC74输出不正常。
4.14 负载能力低：主要是电源模块4N1C-DC10性能差造成。
5 数字超声探伤仪维修后的校准
仪器修理完毕，需对仪器的探伤灵敏度余量、水平线性误差、垂直线性误差、动态范围等几个主要性能指标进行检查和校准，以确保仪器正常工作和检测结果的准确性。
总结
我国数字化超声波探伤仪的研制随大规模集成电路的发展已形成规模生产，并得到推广使用。其技术水平已趋于成熟和完善，大部分的线路、元器件和功能设计合理，因此设计完善合理的仪器故障率是比较低的。仪器维修工作只要结合电路基础知识和实践经验，依照一定的维修思路，再灵活的运用各种方法、技巧，一般的仪器故障都会迎刃而解。
参考资料：
1 《CTS-9002型超声探伤仪技术说明书》，作者：刘悟日；卢可金。
