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原文传递金属复合材料超声波测厚仪

专利名称：	金属复合材料超声波测厚仪
摘要：	本发明是针对现有技术中无法测量金属复合材料的单层金属的厚度也无法测量金属复合材料整体厚度的问题，提供一种能够测量金属复合材料的各层材料厚度的金属复合材料超声波测厚仪，它包括电压可调电源、超声波发射模块，超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统,由电源为超声波发射模块、超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统提供电源，采用本发明提供的一种金属复合材料超声波测厚仪，精度和可靠性都能保证，即使在一些耦合不良的情况下仍可以精确测出厚度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	葫芦岛探克科技有限公司
发明人：	柏立省;张卫永
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910325096.1
公开号：	CN110006997A
代理机构：	北京一格知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	赵俊宏
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	125000 辽宁省葫芦岛市绥中县辽宁东戴河新区海韵星城小区105#2单元1002室
主权项：	1.一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，包括电压可调电源、超声波发射模块，超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统,由所述电源为超声波发射模块、超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统提供电源；由所述超声波发射模块发射经降噪、隔离处理的高压脉冲信号并将多余的脉冲信号释放掉，由经降噪、隔离、短路处理的高压脉冲信号激励产生超声波脉冲；由所述超声波接收模块接收金属复合材料的底面反射波及层间介面反射波，并将接收到的反射波进行放大和滤波处理，滤除反射波信号中的与超声波探头的固有频率不同频率的杂波信号，并对滤除杂波后的反射波进行增益放大或衰减，使层间界面反射波信号可被采集到并达到设定的高度；由所述的数据采集模块将经滤波处理和放大处理的反射波模拟信号转换为相应的超声波数字信号，并将转化得到的超声波数字信号存入到数据存储电路中；由数据处理系统控制超声波发射模块发射高压超声波信号并控制超声波发射模块在发射完高压脉冲信号后释放掉多余的脉冲信号；控制超声波接收模块对反射波进行增益放大或衰减，使反射波信号幅度满足信号处理计算的要求；控制数据采集模块将接收到的反射波模拟信号转换为相应的数字信号，并将转化得到的超声波数字信号预存入数据采集模块中，将预存储的波形数据经过数字滤波、反射波波形信号自相关运算后，根据内设的时间闸门自动计算出底波、界面波的回波时间。 2.如权利要求1所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，由高压产生电路对所述高压可调电源进行升压；所述的数据处理系统包括数据处理模块、人机交互模块和通讯模块，通过所述人机交互模块输入声速信息、进行材料选择，由所述数据处理模块完成所述的将预存储的波形数据经过数字滤波、反射波波形信号自相关运算后，根据内设的时间闸门自动计算出底波、界面波的回波时间，由人机交互模块中的显示模块直接显示各层材料的厚度及复合材料的总厚度等信息；所述的超声波发射模块包括超声波激励电路和超声波发射探头，所述超声波激励电路包括超声波输入激励控制电路、功放电路、隔离电路、短路电路，所述数据处理系统产生的脉冲信号经超声波输入激励控制电路输入到功放电路，由功放电路对脉冲信号进行放大得到高压脉冲信号，由隔离电路隔离掉小的脉冲信号得到纯的高压脉冲信号后向超声波发射探头发射高压脉冲信号，激励超声波发射探头发射超声波脉冲信号，发射完高压脉冲信号后由所述短路电路在数据处理模块的控制下把多余的高压脉冲信号释放掉；所述超声波接收模块包括超声波接收探头、限幅电路、前置放大电路、模拟滤波电路和程控增益放大电路，由所述限幅电路对超声波接收探头接收到的纯的高压脉冲信号进行限幅，由所述前置放大电路对接收到的反射波信号进行预放大，由模拟滤波电路滤除反射波信号中的与超声波探头的固有频率不同频率的杂波信号，保留与超声波探头的固有频率相同频率的有效信号，在所述数据处理模块的控制下通过程控增益放大电路对滤除杂波后的反射波进行程控放大使层间界面反射波信号可被采集到；所述数据采集模块包括A/D转换电路和数据存储电路，在所述数据处理系统的控制下由A/D转换电路将经滤波处理和增益放大处理的反射波模拟信号转换为反射波数字信号，并将转得到的反射波数字信号预先存入到数据存储电路中。 3.如权利要求2所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，所述电压可调电源在10-200V连续可调，由所述高压产生电路将直流6-15V电源电压升到直流200-400V电压，所述功放电路将脉冲信号放大得到200-400V高压脉冲信号，所述前置放大电路的放大倍数为7-15倍，所述程控增益放大电路的放大倍数为0.1-1万倍，经限幅后的高压脉冲信号小于等于0.7V。 4.如权利要求1-3各项之一所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于：在用闸门捕捉底面反射波波形时，设定一个波形高度值，根据材料选定捕捉底面反射波所用的初始增益值dB初，使底面反射波进入闸门捕捉范围并使底面反射波到达设定高度，此时底面反射波的增益值为dB′，读取底面反射波的传播时间Tn；上调增益值使层间界面反射波升高，通过闸门依次捕捉底面反射波一次回波前的层间界面反射波并逐个将各层间界面反射波调至设定波高，逐一读取底面反射波的传播时间Tk，此时增益值为dBk。 5.如权利要求4所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，所述的波形高度为60-90％，所述层间界面反射波的增益值dBk与所述底面反射波的增益值dB′间的差值为大于等于15-40。 6.如权利要求3所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，所述的200-400V高压脉冲信号为窄高压脉冲信号。 7.如权利要求1-4各项之一所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，所述数据处理系统包括FPGA和ARM，由FPGA实现信号输入、输出、内部连线和高速运算，分析超声信号特性，抑制干扰波；由所述ARM进行数据处理，完成实时任务管理，人机交互参数设定，功能选择，数据存储，对外通信管理，回波信号甄别判断，数学统计，去除虚假的干扰波信号。 8.如权利要求1所述的金属复合材料测厚仪，其特征在于，数字滤波为FIR巴特沃斯256阶滤波。 9.如权利要求2所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，采用高速开关电路对超声波激励电路进行通断控制。
所属类别：	发明专利