[發明專利]金屬復合材料超聲波測厚儀

有效

• 申請號: 201910325096.1
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110006997B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 柏立省;張衛永
• 申請（專利權）人: 葫蘆島探克科技有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01N29/44;G01B17/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙俊宏

1.一種金屬復合材料測厚儀，其特征在于，包括電壓可調電源、超聲波發射模塊，超聲波接收模塊、數據采集模塊、數據處理系統,由所述電源為超聲波發射模塊、超聲波接收模塊、數據采集模塊、數據處理系統提供電源；由所述超聲波發射模塊發射經降噪、隔離處理的高壓脈沖信號并將多余的脈沖信號釋放掉，由經降噪、隔離、短路處理的高壓脈沖信號激勵產生超聲波脈沖；所述高壓脈沖信號加到超聲波探頭壓電晶片的兩端，引起壓電晶片的周期性機械變形，從而形成超聲波脈沖,

由所述超聲波接收模塊接收金屬復合材料的底面反射波及層間介面反射波，并將接收到的反射波進行放大和濾波處理，濾除反射波信號中的與超聲波探頭的固有頻率不同頻率的雜波信號，并對濾除雜波后的反射波進行增益放大或衰減，使層間界面反射波信號可被采集到并達到設定的高度；

由所述的數據采集模塊將經濾波處理和放大處理的反射波模擬信號轉換為相應的超聲波數字信號，并將轉化得到的超聲波數字信號存入到數據存儲電路中；

由數據處理系統控制超聲波發射模塊發射高壓超聲波信號并控制超聲波發射模塊在發射完高壓脈沖信號后釋放掉多余的脈沖信號；控制超聲波接收模塊對反射波進行增益放大或衰減，使反射波信號幅度滿足信號處理計算的要求；控制數據采集模塊將接收到的反射波模擬信號轉換為相應的數字信號，并將轉化得到的超聲波數字信號預存入數據采集模塊中，將預存儲的波形數據經過數字濾波、反射波波形信號自相關運算后，根據內設的時間閘門自動計算出底波、界面波的回波時間；在用閘門捕捉底面反射波波形時，設定一個波形高度值，根據材料選定捕捉底面反射波所用的初始增益值dB_初，使底面反射波進入閘門捕捉范圍并使底面反射波到達設定高度，此時底面反射波的增益值為dB′，讀取底面反射波的傳播時間T_n；上調增益值使層間界面反射波升高，通過閘門依次捕捉底面反射波一次回波前的層間界面反射波并逐個將各層間界面反射波調至設定波高，逐一讀取底面反射波的傳播時間T_k，此時增益值為dB_k；所述的波形高度為60-90％，所述層間界面反射波的增益值dB_k與所述底面反射波的增益值dB′間的差值為大于等于15-40。

2.如權利要求1所述的一種金屬復合材料測厚儀，其特征在于，

由高壓產生電路對所述電壓可調電源進行升壓；

所述的數據處理系統包括數據處理模塊、人機交互模塊和通訊模塊，通過所述人機交互模塊輸入聲速信息、進行材料選擇，由所述數據處理模塊完成所述的將預存儲的波形數據經過數字濾波、反射波波形信號自相關運算后，根據內設的時間閘門自動計算出底波、界面波的回波時間，由人機交互模塊中的顯示模塊直接顯示各層材料的厚度及復合材料的總厚度信息；

所述的超聲波發射模塊包括超聲波激勵電路和超聲波發射探頭，所述超聲波激勵電路包括超聲波輸入激勵控制電路、功放電路、隔離電路、短路電路，所述數據處理系統產生的脈沖信號經超聲波輸入激勵控制電路輸入到功放電路，由功放電路對脈沖信號進行放大得到高壓脈沖信號，由隔離電路隔離掉小的脈沖信號得到純的高壓脈沖信號后向超聲波發射探頭發射高壓脈沖信號，激勵超聲波發射探頭發射超聲波脈沖信號，發射完高壓脈沖信號后由所述短路電路在數據處理模塊的控制下把多余的高壓脈沖信號釋放掉；

所述超聲波接收模塊包括超聲波接收探頭、限幅電路、前置放大電路、模擬濾波電路和程控增益放大電路，由所述限幅電路對超聲波接收探頭接收到的純的高壓脈沖信號進行限幅，由所述前置放大電路對接收到的反射波信號進行預放大，由模擬濾波電路濾除反射波信號中的與超聲波探頭的固有頻率不同頻率的雜波信號，保留與超聲波探頭的固有頻率相同頻率的有效信號，在所述數據處理模塊的控制下通過程控增益放大電路對濾除雜波后的反射波進行程控放大使層間界面反射波信號可被采集到；

所述數據采集模塊包括A/D轉換電路和數據存儲電路，在所述數據處理系統的控制下由A/D轉換電路將經濾波處理和增益放大處理的反射波模擬信號轉換為反射波數字信號，并將轉得到的反射波數字信號預先存入到數據存儲電路中。