一种无线无源超声波测厚设备及方法技术

本发明专利技术公开一种无线无源超声波测厚设备及方法，涉及超声测厚技术领域。所述设备中发射端线圈分别与脉冲发射单元、电信号检出单元和接收端线圈连接；接收端线圈与压电传感器连接，压电传感器与被检物体连接。本发明专利技术设备在使用过程中更容易操作，提高发射端和接收端空间容错性。间容错性。间容错性。

【技术实现步骤摘要】
一种无线无源超声波测厚设备及方法


[0001]本专利技术涉及超声测厚
，特别是涉及一种无线无源超声波测厚设备及方法。

技术介绍

[0002]测厚在工业中作用重大，特别是对压力容器、压力管道等高温、高压条件运行的设备。通过测厚确定被检测对象壁厚，从而确认设备是否处于规定的安全操作条件之内，保障其安全运行。超声测厚是工业中最广泛使用的测厚方法。当前常用的超声测厚方法包括：压电超声测厚和电磁超声测厚。
[0003]目前大部分超声测厚实现方式仍然需要将探头同主机通过有线的方式进行连接，有线连接的方式，需要人工抵达测试区，将探头接触到被测对象表面才能实施。对于保温层下或者高空区域的检测，存在人员很难抵近作业或者很难接触被测对象表面等限制；因此将探头预先埋到被测对象表面，进行无线测厚十分必要。
[0004]目前发展的无线测厚主要是将探头和主机集成在一起，并通过无线通讯的方式同外部保持联系，这种做法的问题包括：单点实现复杂度和成本较高，很难大规模使用，单点使用寿命受主机供电方式局限，当外部供电不方便时寿命将大大缩减；单个传感器体积较大，在保温层下较难埋设，现有的无线超声波测厚系统可以克服上述缺点，但是该系统的主要问题在于使用2个发射端线圈，其主要问题包括：2个发射端线圈和1个接收端线圈组成的复杂互感不利于发射端的频率匹配并提高震荡的品质因数；要求在使用过程中发射端和接收端空间能很好地对准，使得在使用过程中操作过程不方便，发射端和接收端空间容错性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种无线无源超声波测厚设备及方法，在使用过程中更容易操作，提高发射端和接收端空间容错性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种无线无源超声波测厚设备，包括：
[0008]脉冲发射单元、发射端线圈、电信号检出单元、接收端线圈和压电传感器；
[0009]所述发射端线圈分别与所述脉冲发射单元、所述电信号检出单元和所述接收端线圈连接；所述接收端线圈与所述压电传感器连接，所述压电传感器与被检物体连接；
[0010]所述脉冲发射单元用于发射脉冲激励电信号以在所述发射端线圈产生脉冲电磁场，所述接收端线圈用于根据所述脉冲电磁场产生感应脉冲电信号，并将所述感应脉冲电信号加载在所述压电传感器上使所述压电传感器产生机械脉冲，所述机械脉冲耦合到所述被检物体内，并在所述被检物体内部进行多次反射，所述压电传感器还用于捕获被所述被检物体反射的各机械脉冲，并将被所述被检物体反射的各机械脉冲进行转换得到多个电脉冲，各电脉冲加载在所述接收端线圈上时产生多个脉冲电磁场，所述发射端线圈还用于根
据所述接收端线圈上产生的多个脉冲电磁场产生多个感应脉冲电压信号，所述电信号检出单元用于获取并显示所述脉冲激励电信号和所述发射端线圈产生的各感应脉冲电压信号。
[0011]可选的，所述无线无源超声波测厚设备，还包括：用于存储所述压电传感器编号的身份识别单元。
[0012]可选的，所述身份识别单元为RFID标签。
[0013]可选的，所述脉冲发射单元为高压脉冲发生电路。
[0014]可选的，所述无线无源超声波测厚设备，还包括：发射端谐振电路；所述发射端谐振电路与所述发射端线圈连接；所述发射端谐振电路用于同所述发射端线圈产生谐振，提高发射功率并放大所述接收端线圈上产生的多个脉冲电磁场。
[0015]一种无线无源超声波测厚方法，应用于上述所述的无线无源超声波测厚设备，所述方法包括：
[0016]获取电信号检出单元显示的脉冲信号；所述脉冲信号为脉冲发射单元发射的脉冲激励电信号以及发射端线圈产生的各感应脉冲电压信号；
[0017]根据所述脉冲信号计算被检物体的厚度。
[0018]可选的，所述根据所述脉冲信号计算被检物体的厚度，具体包括：
[0019]根据所述脉冲信号得到相邻脉冲的间隔时间；
[0020]根据相邻脉冲的间隔时间得到被检物体的厚度。
[0021]可选的，所述根据相邻脉冲的间隔时间得到被检物体的厚度，具体包括：
[0022]根据公式Δt
×
v＝2
×
l计算被检物体的厚度，其中，
Δt
表示相邻脉冲的间隔时间，
v
表示机械波传输速度，l表示被检物体的厚度。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术设置了一个接收端线圈和一个发射端线圈，相比设置两个发射端线圈，本专利技术发射端更加简单，发射端振荡调节更容易，对使用过程中发射端和接收端空间容错性更好。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的无线无源超声波测厚设备结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的电信号检出单元显示脉冲激励电信号和发射端线圈产生的各感应脉冲电压信号的示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0029]如图1所示，本专利技术提供了一种无线无源超声波测厚设备，包括：外部发射测量机100、无源无线传感器200，其中外部发射测量机100包括：脉冲发射单元102、发射端线圈101和电信号检出单元103；无源无线传感器200包括：接收端线圈201和压电传感器202，所述发射端线圈101分别与所述脉冲发射单元102、所述电信号检出单元103和所述接收端线圈201连接；所述接收端线圈201与所述压电传感器202连接，所述压电传感器202与被检物体301连接；所述脉冲发射单元102用于发射脉冲激励电信号401以在所述发射端线圈101产生脉冲电磁场402，所述接收端线圈201用于根据所述脉冲电磁场402产生感应脉冲电信号403，并将所述感应脉冲电信号403加载在所述压电传感器202上使所述压电传感器202产生机械脉冲404，所述机械脉冲404耦合到所述被检物体301内，并在所述被检物体301内部进行多次反射，所述压电传感器202还用于捕获被所述被检物体301反射的各机械脉冲，并将被所述被检物体301反射的各机械脉冲进行转换得到多个电脉冲405、406和407，电脉冲405、406和407加载在所述接收端线圈201上时产生多个脉冲电磁场408、409和410，所述发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线无源超声波测厚设备，其特征在于，包括：脉冲发射单元、发射端线圈、电信号检出单元、接收端线圈和压电传感器；所述发射端线圈分别与所述脉冲发射单元、所述电信号检出单元和所述接收端线圈连接；所述接收端线圈与所述压电传感器连接，所述压电传感器与被检物体连接；所述脉冲发射单元用于发射脉冲激励电信号以在所述发射端线圈产生脉冲电磁场，所述接收端线圈用于根据所述脉冲电磁场产生感应脉冲电信号，并将所述感应脉冲电信号加载在所述压电传感器上使所述压电传感器产生机械脉冲，所述机械脉冲耦合到所述被检物体内，并在所述被检物体内部进行多次反射，所述压电传感器还用于捕获被所述被检物体反射的各机械脉冲，并将被所述被检物体反射的各机械脉冲进行转换得到多个电脉冲，各电脉冲加载在所述接收端线圈上时产生多个脉冲电磁场，所述发射端线圈还用于根据所述接收端线圈上产生的多个脉冲电磁场产生多个感应脉冲电压信号，所述电信号检出单元用于获取并显示所述脉冲激励电信号和所述发射端线圈产生的各感应脉冲电压信号。2.根据权利要求1所述的无线无源超声波测厚设备，其特征在于，还包括：用于存储所述压电传感器编号的身份识别单元。3.根据权利要求2所述的无线无源超声波测厚设备，其特征在于，所述身份识别单元为RFID标签。4.根据权利要求1所述的无线无源超声波测厚设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞跃，胡斌，邹希岳，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：