超声测厚仪设计PPT课件

-,1,超声反射法测厚仪的智能化设计,-,2,目录,超声测厚方法超声反射法测厚仪的基本原理超声波探头的结构及系统框图测厚仪研制中几个关键问题超声反射法测厚仪的智能化设计超声波测厚仪实现的主要技术指标,-,3,超声测厚方法,超声测厚方法,共振法：,干涉法,脉冲反射法,最受用户欢迎,要求：测试件上下面较平，腐蚀程度不一致的部位几乎就不能产生共振。应用：适用于维修检查的测厚。,原因：脉冲反射法并不涉及共振机理，与被测物表面的光洁度关系不密切。,优点：简单可行、成本低，在测量1mm厚度以上的材料是精度很高。,主要应用：具有晶体结构的金属材料和非金属材料。不适合粗晶材料和符合材料的测量。,缺点：在材料厚度小于两倍波长时，容易产生混叠，造成测量无法实现,原理：在用频率在一定范围内连续变化的正弦波电信号激励压电晶片时，晶片向试件内所发射的声波其频率也是连续变化的。,公式：,-,4,测厚仪的工作原理,由发射电路产生的高压冲击波激励探头，产生超声发射脉冲波，脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收，通过单片机计数处理后，经液晶显示器显示厚度数值，它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。即,-,5,1、由电路产生的高电压窄脉冲T输送给超声波探头、超声波探头将高压电脉冲转变成同频率的超声波脉冲,通过耦合剂传播至被测物体表面。2、反射波B又被超声波探头接收并转换为电信号送入电路,经放大后同发射脉冲一起送入闸门电路产生闸门脉冲。3、将闸门脉冲和12.8MHz的时钟脉冲送给与门电路。4、将与门输出的脉冲数经标度变换后送给显示电路,显示被测物体的实际厚度。,-,6,超声波探头的结构,压电陶瓷声电转换特性,做为发射使用：把电路送入的电脉冲转变成超声波脉冲。做为接收使用：又可将接收到的超声波变成电信号送回电路。压电陶瓷晶片两侧的电极分别与同轴电缆的内导体和外导体连接。,-,7,系统框图,系统主要由超声波发射电路及接收电路、单片机控制电路、显示驱动电路等。,-,8,测厚仪研制中几个关键问题,往返时间的测量2.高速数据采集（仪器的精度）3.计数问题,-,9,(1)厚度信号的采集和输出显示：由二输入端与门74HC00、256分频的CD4520及ICM7224计数、译码后直接驱动4位液晶片(LCD)。,(2)键盘接口：K1K4分别是声速设定、厚度标定、声速增、声速减4个功能键,功能键采用中断扫描方式。,(3)开机和关机控制：模拟开关CD4066和按键K5。,超声反射法测厚仪的硬件图,-,10,(4)声速设定及声速调整：声速设定键选出,然后由单片机的P1.7口采集发射脉冲对其进行减法计数,来控制闸门打开的次数。,(5)小数点控制：单片机的P3.1口用于小数:点控制,显示声速时呈高电平,显示厚度时呈低电平,在异或非门CD4077的作用下,控制个位前小数点的有无。,（6）上电复位电路：C1、R5的作用是完成单片机的上电复位。,-,11,主要技术指标,可实现的主要技术指标如下:显示方式:4位液晶显示。厚度测量范围:001.0200.0mm测量精度:0.1mm声速调整范围:1009990m/s工作电压:DC5V工作电流:8mA自动关机延时:60s,-,12,影响测量精度的原因,覆盖层厚度大于25m时，其误差与覆盖层厚度近似成正比；基体金属的电导率对测量有影响，它与基体金属材料成分及热处理方法有关；任何一种测厚仪都要求基体金属有一个临界厚度，只有大于这个厚度,测量才不会受基体金属厚度的影响；涡流测厚仪对式样测定存在边缘效应，即对靠近式样边缘或内转角处的测量是不