一种复合型超声测厚仪及其测厚方法技术

本发明专利技术公开一种复合型超声测厚仪及其测厚方法，属于电磁超声测厚技术领域，包括核心处理单元，核心处理单元连接有高压脉冲发射控制单元、超声波探头、数据存储单元和数据显示单元，所述高压脉冲发射控制单元连接有信号通道选择控制单元，高压脉冲发射控制单元通过信号通道选择控制单元连接所述超声波探头，所述超声波探头将电信号转换成超声信号，通过超声信号在被测物体上表面进入被测物体，所述信号通道选择控制单元还连接有ADC模数转换单元和FPGA处理单元，并通过探头识别芯片技术，自动识别探头类型，根据探头类型通过测厚仪内部算法和硬件电路切换，实现自动匹配对应的发射电路。解决了现有技术中存在的问题。解决了现有技术中存在的问题。解决了现有技术中存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型超声测厚仪及其测厚方法


[0001]本专利技术涉及一种复合型超声测厚仪及其测厚方法，属于电磁超声测厚


技术介绍

[0002]常规测厚目前主要包括压电式测厚仪和电磁超声式测厚仪。
[0003]测厚仪原理主要是测量声束脉冲在材料内部的传播时间，并使用被测材料的声速，根据以下公式计算出材料的厚度。
[0004][0005]在这个公式中，D代表材料的厚度，t代表脉冲传播时间，V代表材料的声速。因为传播时间为完成往返声程所需的时间，因此传播时间与声速的乘积要除以2。压电式超声测厚的超声产生原理为负高压脉冲信号激发压电陶瓷晶片，产生超声信号，接收原理为超声压力信号作用在陶瓷镜片上产生脉冲电压信号。
[0006]电磁超声式测厚仪的超声产生原理为交流高压脉冲信号激发恒定磁场中的线圈，由电线圈产生的一个相对较高的频率(RF)场与由磁体产生的低频或静态场相互作用，以一种类似于电机的方式产生洛伦兹力。这种扰动被转移到材料的晶格上，产生超声波。接收原理为，在互反过程中，弹性波在磁场存在下的相互作用在接收线圈电路中产生感应电流。
[0007]由于两种测量方式的激发信号完全不同，所以需要不同的超声测厚设备驱动探头工作。造成了设备的浪费，而且增加了使用人员的学习成本，两台不同设备在实际使用是携带不方便。因此，怎样实现测厚仪能够识别探头类型，自动匹配对应的发射电路以及内部数据的切换控制成为目前迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合型超声测厚仪及其测厚方法，解决了现有技术中出现的问题。
[0009]本专利技术所述的一种复合型超声测厚仪，包括核心处理单元，核心处理单元连接有高压脉冲发射控制单元、超声波探头、数据存储单元和数据显示单元，所述高压脉冲发射控制单元连接有信号通道选择控制单元，高压脉冲发射控制单元通过信号通道选择控制单元连接所述超声波探头，所述核心处理单元用于读取超声波探头的内部数字识别码，通过数字识别码读取存储在数据存储单元中该数字识别码的探头信息，核心处理单元根据探头信息控制高压脉冲发射单元产生相应的发射信号，经信号通道选择控制单元选着控制的发射通道传输给超声波探头，所述超声波探头将电信号转换成超声信号，通过超声信号在被测物体上表面进入被测物体，所述信号通道选择控制单元还连接有ADC模数转换单元和FPGA处理单元，所述ADC模数转换单元和FPGA处理单元连接所述核心处理单元。
[0010]进一步的，信号通道选择控制单元还连接有模拟带通滤波器单元和可调增益运放单元，信号通道选择控制单元通过模拟带通滤波器单元和可调增益运放单元连接所述ADC
模数转换单元。
[0011]进一步的，核心处理单元还连接有数据传输单元，所述数据传输单元为USB/WIFI数据传输单元。
[0012]进一步的，核心处理单元还连接有系统缓存单元。
[0013]进一步的，核心处理单元还连接有基准时钟单元。
[0014]进一步的，超声波探头为电磁超声波探头或压电超声波探头。
[0015]本专利技术所述的一种复合型超声测厚方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：核心处理单元中的ID读写接口发送读取指令给超声波探头，超声探头接收到读取指令，将探头ID数据返回给核心处理单元，核心处理单元通过查询内部存储的数据获取超声波探头的具体信息；
[0017]步骤2：核心处理单元根据探头信息，控制高压脉冲发射单元产生相应的发射信号，经信号通道选着控制的发射通道传输给超声波探头，超声波探头将电信号转换成超声信号，超声信号在被测物体上表面进入被测物体，传播至下表面并返回至上表面，一部分信号再由上表面再返回至下表面，另一部分信号被超声波探头捕获；
[0018]步骤3：超声波探头将捕获的超声信号转换成电信号，核心处理单元接收信号经信号通道选着控制的接收通道传递给模拟带通滤波单元，模拟带通滤波单元将超声信号频率的干扰信号滤除，传递给可调增益运放单元。
[0019]步骤4：可调增益运放单元做信号放大，核心控制单元根据内部设定的阈值自动调整可调增益运放单元的信号放大倍数，以达到最佳的信号放大效果。
[0020]步骤5：放大后的信号经ADC模数转换单元把模拟信号转换成数字信号，再由高速并行总线传输给FPGA处理单元；
[0021]步骤6：:FPGA处理单元将数值信号做数值滤波处理，再经高数串行总线传输给核心处理单元；
[0022]步骤7：核心处理单元将数据先暂时存放在系统缓存单元中，再经数据处理提取出一次回波信号和二次回波信号，核心处理单元读取基准时钟单元中的P秒级别的时钟数据，计算出一次回波信号和二次回波信号的时间差，根据时间差计算出被测物体的厚度值。
[0023]进一步的，步骤1中读取的探头信息包括：探头频率、发射电压，发射电压脉冲宽度和脉冲类型。
[0024]进一步的，步骤2中通过识别码读取存储在数据存储单元中该数字识别码的探头信息的步骤具体包括以下：
[0025]步骤11：通过烧写器对超声波探头烧写固定ID；
[0026]步骤12：当超声波探头连接到超声测厚仪时，核心处理单元ID读写接口发送读取指令给超声波探头；
[0027]步骤13：超声波探头接收到读取指令，将探头ID数据返回给核心处理单元；
[0028]步骤14：核心处理单元通过内部存储的数据表获取超声波探头的具体信息，并根据相应的参数值输出匹配的发射信号。
[0029]进一步的，步骤7中还包括核心单元将接收到的数字信号经过DAC数模转换生成对应的模拟信号，并将模拟信号数据和厚度数据信息存储到数据存储单元中，并由数据显示单元显示，经数据传输单元传输给外部存储器或电脑。
[0030]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0031]本专利技术所述的一种复合型超声测厚仪及其测厚方法，本专利技术通过探头识别芯片技术，自动识别探头类型(压电式或电磁式)，根据探头类型通过测厚仪内部算法和硬件电路切换，实现自动匹配对应的发射电路。解决了现有技术中只能检测单一探头的技术问题。
[0032]本专利技术的测厚仪在连接超声波探头可实现超声波探头的自由切换，将压电超声发射电路和电磁超声发射电路集成到同一台测厚仪设备中，通过在ARM处理器芯片存储探头的数据，通过探头识别芯片技术，自动识别探头类型(压电式或电磁式)，根据探头类型通过测厚仪内部算法计算出导通时间，然后核心处理单元控制高压脉冲发射控制单元中不同的发射通道进行导通工作，对应输出不同的电压值，再通过信号选择选择控制单元中对应的发射通道导通，高压脉冲信号传输给对应的超声波探头，传感器内部电磁线圈在高频高压交流脉冲信号激励下，根据电磁感应定理，在试块上表面产生感生电场，根据产生的感生电场以及后续的电路输出数据传输给核心处理单元，核心处理单元将接收到的数据处理根据公式计算出试块的厚度，完成测厚作业。实现控制和硬件电路切换，自动匹配对应的发射电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型超声测厚仪，其特征在于：包括核心处理单元，所述核心处理单元连接有高压脉冲发射控制单元、超声波探头、数据存储单元和数据显示单元，所述高压脉冲发射控制单元连接有信号通道选择控制单元，高压脉冲发射控制单元通过信号通道选择控制单元连接所述超声波探头，所述核心处理单元用于读取超声波探头的内部数字识别码，通过数字识别码读取存储在数据存储单元中该数字识别码的探头信息，核心处理单元根据探头信息控制高压脉冲发射单元产生相应的发射信号，经信号通道选择控制单元选着控制的发射通道传输给超声波探头，所述超声波探头将电信号转换成超声信号，通过超声信号在被测物体上表面进入被测物体，所述信号通道选择控制单元还连接有ADC模数转换单元和FPGA处理单元，所述ADC模数转换单元和FPGA处理单元连接所述核心处理单元。2.根据权利要求1所述的一种复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的信号通道选择控制单元还连接有模拟带通滤波器单元和可调增益运放单元，信号通道选择控制单元通过模拟带通滤波器单元和可调增益运放单元连接所述ADC模数转换单元。3.根据权利要求1所述的一种复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的核心处理单元还连接有数据传输单元，所述数据传输单元为USB/WIFI数据传输单元。4.根据权利要求1所述的一种复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的核心处理单元还连接有系统缓存单元。5.根据权利要求1所述的一种复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的核心处理单元还连接有基准时钟单元。6.根据权利要求1所述的一种复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的超声波探头为电磁超声波探头或压电超声波探头。7.一种复合型超声测厚方法，应用于权利要求1
‑
6任一所述的复合型超声测厚仪，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：步骤1：核心处理单元中的ID读写接口发送读取指令给超声波探头，超声探头接收到读取指令，将探头ID数据返回给核心处理单元，核心处理单元通过查询内部存储的数据获取超声波探头的具体信息；步骤2：核心处理单元根据探头信息，控制高压脉冲发射单元产生相应的发射信号，经信号通道选着控制的发射通道传输给对应的超声波探...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆丽，任伟彬，路笃辉，孙恒颇，李守恒，
申请(专利权)人：济宁鲁科检测器材有限公司，
类型：发明
国别省市：