[發明專利]一種能精確測量超薄工件厚度方法及儀器

有效

• 申請號: 200810012029.6
• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101614533A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 蔡桂喜;韓曉華;劉暢;徐華;董瑞琪;賈中青
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 任玉龍

技術領域

本發明涉及無損檢測領域，特別提供了一種能精確測量超薄工件厚度方法及儀器。?

背景技術

超聲波測厚技術是無損檢測技術領域的重要部分，廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。國內外現有的超聲測厚儀都是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量，超聲探頭發射的超聲脈沖波經耦合劑進入被測物體，在被測物體內傳播至底面時發生反射，反射回來的超聲波(回波)被超聲探頭接收，超聲脈沖在被測物體兩表面之間多次往返形成多次回波，測得相鄰兩次回波之間的時間間隔t，根據超聲波在材料中的傳播聲速c，即可計算出被測物體的厚度d＝ct/2。國內外按回波原理設計的超聲測厚儀一般只能測量0.75mm以上的材料厚度，在實際測量過程中，厚度越薄，其測量的準確性越低。而且顯示分辨率一般為0.1mm，常常不能滿足實際應用中測量精確度的要求。當被測物體較厚時，相鄰兩次回波之間的距離寬；當被測物體較薄時，相鄰兩次回波之間的距離窄。當被測物體的厚度薄到一定程度時，相鄰兩次回波發生重疊，二者的時間間隔無法測量，也就無法得到被測物體的厚度。大曲率工件由于曲率大，超聲反射回波信號弱，不能形成回波系列，工件的厚度無法測量。因此對于超薄工件尤其是大曲率的超薄工件，現有的超聲回波儀器無能為力。而這?樣的工件，例如小口徑薄壁管，在現代飛機和核技術中不僅是不可缺少的，而且需要一定的批量。?

發明內容

本發明的目的是為了測量超薄工件尤其是大曲率的超薄工件的厚度，提供一種能精確測量超薄工件厚度方法及儀器。?

本發明提供了一種能精確測量超薄工件厚度方法，其特征在于：能精確測量超薄工件厚度方法為采用信號處理的方法來提取表征工件厚度的超聲波信息，既適合于測量超薄大曲率工件厚度也適合于測量普通工件厚度的超聲測厚技術，它的核心是對接收到的回波信號進行快速傅里葉變換(FFT)從而獲得測量結果；超聲脈沖有一定的頻譜范圍，見圖3，當被測物體較薄時，相鄰的回波重疊在一起，必然產生干涉現象，某些頻率的超聲波振動相互加強，而另一些頻率的超聲波振動相互減弱或完全抵消；通過快速傅里葉變換將接收到的時域信號轉換為頻域信號，也叫做頻譜曲線，此時頻域信號就會顯示出周期性的峰值和谷值；在頻率為基頻f₀＝v/4x的奇數倍時出現周期性極小值，偶數倍時出現周期性極大值，其中x為被測物體的厚度，v為超聲波在被測物體中的傳播速度，因此測出頻域信號達到極大值的頻率f_n可以計算出被測物體的厚度x，x=nv2fn]]>n＝1，2，3，Λ式中，f_n?是頻譜曲線上第n個極大值所對應的頻率。?

所述的能精確測量超薄工件厚度方法，超聲波經被測物體底面反射的?一次回波用f₁(t)表示，二次回波用f₂(t)表示，f2(t)=αf1(t-2xv),]]>α＜1；?