[發明專利]一種超聲波測厚方法

有效

• 申請號: 201210593458.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103075981A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 謝曉宇;謝錦深;李棉龍
• 申請（專利權）人: 汕頭市超聲儀器研究所有限公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 汕頭市潮睿專利事務有限公司 44230
• 代理人: 林天普;丁德軒

技術領域

本發明涉及無損檢測領域，尤其涉及一種超聲波測厚方法。

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。國內外現有的超聲波測厚儀大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（界面）時發生反射，反射回來的超聲波（回波）被超聲探頭接收，測得發射開始到工件底面（界面）回波時間T_j，超聲回波在工件中兩次底面（界面）的回波時間間隔ΔT，根據超聲波在材料中的傳播聲速c，通過如下公式即可計算出被測物體的厚度：

d=cTj2]]>

或

d=cΔT2]]>

如何獲得發射開始到工件底面（界面）的回波時間T_j，或超聲回波在工件中兩次底面（界面）的回波時間間隔ΔT，以及得到的數據的精度，決定了測量結果的精度。

如何獲取精度較高的發射開始到工件底面（界面）的回波時間T_j，或超聲回波在工件中兩次底面（界面）的回波時間間隔ΔT，其中一種常用的方法就是通過模數轉換器（ADC）對超聲回波進行模數轉換，通過數字信號處理的方法，得到發射開始到工件底面（界面）的回波時間T_j，或超聲回波在工件中兩次底面（界面）的回波時間間隔ΔT，模數轉換器（ADC）的采樣周期T，即為T_j和ΔT的精度，模數轉換器（ADC）的采樣周期T越小，T_j和ΔT的精度越高，計算得到的結果精度也就越高。通常，模數轉換器（ADC）的采樣頻率越高，價格越高，功耗越大，如目前一些高端超聲波測厚儀，精度為0.01mm，針對聲速5920m/s的工件（標準鋼材料），要求模數轉換器（ADC）的采樣周期T約3ns，即采樣頻率為333MHz，如此高采樣率的模數轉換器（ADC）價格非常昂貴，而且功耗相當大，不利于實現。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種超聲波測厚方法，這種超聲波測厚方法能夠在采用較低采樣頻率的模數轉換器條件下，獲得較高的測厚精度。采用的技術方案如下：

一種超聲波測厚方法，包括步驟（1）連續發射及接受超聲波，步驟（2）獲得工件底面回波時間T_j，步驟（3）根據厚度計算公式計算出工件的厚度d，其中C為超聲波在材料中的傳播聲速，其特征在于所述步驟（2）中，獲得工件底面回波時間T_j包括如下步驟：

（2）-（1）按模數轉換器的采樣周期T，通過模數轉換器將工件表面或底面的模擬回波信號轉換為一組代表幅度的回波數據D_i，其中i=1、2、3、…N，D_i對應的時間為T_i，相鄰兩個回波數據D_i、D_i+1之間的時間間隔為采樣周期T；

（2）-（2）將各個回波數據D_i依次進行比較，得出工件底面回波零點T₀的前一個回波數據D_b,以及零點T₀的后一個回波數據D_a,同時獲得D_b所對應的時間T_b；

（2）-（3）根據回波信號近似正弦波、零點T₀附近近似線性的特點，構建相似三角形，依據相似三角形判定原理，得出零點