掌上多功能超声波测厚仪

　　1.1超声波测厚仪是种高精度无损检测仪器由于钢铁航空运输化工压力容器等行业对厚度检测的边切需要。超声波测以的研究在内外广泛开展，超声波测厚仪能在不损坏设备零部件的情况下，准确测量钢材有机玻璃压力容器管道等陷，它对保证安全生产，节约原材料，提高产品质量等都起着很大的作用。掌上多功能超声波测厚仪以其检验区小检测范围宽精度高功能齐全体积小携带方便等优点而能广泛应用，在某些场合更是非其它测厚仪所能替代美英等西方发达国家都大力发展。

　　1.2超声波测厚仪有广泛的应用前景在十世纪的今天，科学技术是第生产力，测控，器的水平是科学技术现代化的重要标志，没有现代化测控仪器，国民经济是无法发展的，其发展趋势为高精度高效率高可靠性和智能化多样化，所以高效！梢度的超声波测厚仪必将是钢铁。航空运输化工压力容器等行业的，而超声波测厚仪的研制课正是朝着这个方向努力奋斗。

　　2超声波测厚的原理21基本原理超声波是种机械纵波，是由于机械振动在弹性介质中产生的波动。超声波在同均匀介质中传播时，真波速为常数超声波从种介质传播到另种介质时，在两介质的分界面上会产生反射，所心超声波脉冲自被测材料面发出到接收底面反射脉冲的间隔时间正比于材料厚度，将这个时间转化为厚度值，即为被测材料厚度，这就是超声波测厚的基本原理。超声测厚其原理有共振法，干涉法，脉冲反射法种。共振法干涉法，可测厚度为0.1！1以上的材料，精度很高，但对工件面光洁度要较高，且装置复杂，使用局限性大，难于自动检测，自动控制。脉冲反射法般只能测量厚度为以上的材料，精度较笔但对工件面光洁度要求不高，可测略粗糙的材料。如对影响仪的精度的主要误差源进行分析归纳，进而掌握其变化规律并设法加以控制，且进步减小其对仪测量精度的影响。非常适合工业生产使用。

　　2.2仪器原理掌上多功能超声波测厚仪主要采用脉冲反射式超声波测厚的原埋，所，卢其方法是将超声波短脉冲送入物体当遇到物体的边界时反回，得到回波，测量超声波脉冲通过被测件所需的时间间隔，然后根据脉冲在被测件中的传播速度求出被测件厚度。被测件厚度，可用下试求出试为被测材料的广速。为超声波脉冲在被测件两面之间往返次的时间。

　　脉冲反射式超声波测的原理简单以脉冲方小，速度快，精度高，耗电少。

　　3脉冲反射式超声波测厚仪的实现由2，该系统主要由超声波发射电路及接收电路单片机控制电路显驱动电路等组成。

　　由片机抒制发射屯路输出宽度很窄前沿艮陡的周期性电脉冲，通过电缆加到探头上，激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在被测件上下两面形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经放大滤波后，山十时电路测声波被测件上下两面之间的传播时间送入单片机，然后通过单片机计算处现后，换算成厚度。送入驱动屯路，由驱动屯路输出信号给以，显器进行厚度显。

　　发射波4测厚仪研制中几个关键问的讨论4.1往返时间的测景往反时间的测量有以下种方式测量发射波1与第次底波执之间的时间测量第次底波氏与第次底波叱之间测量其后任意两相邻波之间的时间，1发射波氏第欠底波氏第次底波1传播时间以上种测量方式的选择可以通过不同的电路来实现，但它们对仪器的性能有很大的影响，如果选择第种测量方法，则因发射脉冲幅度特别大，且脉宽也大，所以盲区影响就大，这就限制了仪器的测量下限，但仪器的电路简氧成本低。如果选择第种测量方法由于脉宽窄，能探测薄的材料，因而拓宽了仪器测量下限。如果选择第种测量方法，效果和第种不相上下，但数据采集较困难，且杂波较多。第和第种测量方法的测量电路较复杂，成本较高。我们在研制过程中，考虑到量程要求采用了第种测量方法。为了方便实现电路我们在发射超声波的电路设计了个计数门开关控制电路，它接受单片机的控制在单片机给出只的上升沿触发超声波，同时打开计数门允许计数，当超声波接收电路收到波。由控制电路关闭汁数，这样由门脉冲控制计数的起始位置。

　　4.2高速数据采集由于探头工作频率高为512，按照采样定理，数据采集速度需在10，2以上，通常选择为工作高频率的45倍，好。本系统中使用的采样频率为2爪，仪器的粘度也和数椐采集速度密切相关，例如，钢在声波纵波的传播速度为590在个周期内通过的折反距离为所以仪器的测量精度基木能满足要求。为了减小测量误差，提高仪器的测量精度，还需采取些其它补偿措施。例如用算术平均值求得测量1的办法，ix.i2，切为各次测量值；为测量次数则算求平均值为4.3计数问在硬件设计中，我们始终以小型化为标准，尽量减少硬忭数心计数器采用态输出的8位进制计数器741590片。但仪器要求测量上限为201.闪此计数上限为定程度上消除声速变化的影响。提高了仪器测量精度4.5硬件选择在硬件设计中。我们始终以小型化。低功耗为标准，尽量减少硬件数量，所以控制电路主要选用美国通过计算发现只用片8位进制计数器74出590是不能满足计数耍求的所以在设汁中为了避免741590的级联，设计中用单片机内部计数器10也参与计数。但单片机的计数器的高频率般仅为振荡频率的124即在单片机外接741590的进位信号为个与计数时钟同频的脉冲，因此单片机无法对其进行计数。为了解决这个问，把10脚接到74沉590的高输出端，对计数时凋进28分频后1数，这样，当了01作于方艾则总计数值可以到286=224，4.4设置校正具声波可在固体液体气体中传播，并且以固体中传播衰减小，根据前面介绍的公式，=，2可知，厚度测量的准确性的另关键问是声速，为常数，但实际上由于声波在介质中的传播速度与介质密度有关，而密度是温度和压力的函数，灿七。在测量中，温度变化时，声速，也要发生变化；所以在实际测量中必须对声速进行校准，以保证测量精度。为此我们采用设置校正具的方法标准试块加以实观。

　　入丁1公司生产的高性，巨189051片微型计算机。内有予1.采月她撺除方尤程序修改方便。内存容量足够。不增加任何外旧设备在电路中的除了选用低功耗的单片机外，器件尽量使用，影5集成电路。由于仪器中发射电路和接收电路很多儿件都有特殊要特别足频低噪等的特殊器件。尽使用公司的4.6多功能的体现20的软汴处理功能及相应硬件配合来体现。

　　由前面分析可知，要想得到的测量结果还必须进行校准，我们在仪器中采用自动设置补偿系数达到自动校准；的。自动校准后即叩则可通过显屏上的显符号可知当前测厚仪是处于哪种测量状态，提操作者。如果在测量操作中，测量探头和工件面藕合得不好，立即会有个符号提操考虑到测量显单位和国际仪器单位接轨，显单位4公英制转换。操作0可根执；的需要设置上下限报警值，若超出此值，仪器自动报警，每次仪器电源由1用的屯池，电路除了采用设才小准试块的以度为声脉冲从探头到标准试块的往返时间为丁，脉冲在标准试块的传播速度为，则由⑴式可写出测量标准试块的厚度为低功耗的器件外，屯源设成断纯小电流工作方式，保头未接触样品时，仪器仪作眠状态，1探头接触样品时，电路才开始工作。在使用段时间后，若电源电压不足时，为防止误操作，仪器自动提醒使由⑴式可写出测量被测件的厚度为困为标准试块和被测忭足同介质，所以两者则被测件的厚度又可为因为均为标准试块的已知值，这样便在用者，并自动关机。如果仪器在定时间内无任何操作，则自动关机。可实现不同材料的测1例钢板。有机玻璃等。

　　1潘荣宝。超广测厚仪及测厚，压力容器，131 2方佳音，过元恺。超声测厚仪改进的探讨，无损