空气耦合超声波测距的讨论

1、Evaluationof measuring displacement by Non Contact Air Coupled Ultrasonic Testing常俊杰JUNJIE CHANG日本探头株式会社JAPAN PROBE CO., LTD.非接触空气中数十毫米以内的工作的距离和位移测定方法是激光的主流。然而，用激光测定的工作也是有困难的，比如光吸收的黑色橡胶和透明的东西是表面反射小的测量困难，并有半透明的东西是表面反射背面反射等重叠的测量困难。对此，运用空气耦合超声波的反射法测量的话，任何工作都只需在表面反射测量。这次工作使用2MHz的聚焦型超声波探头，采用空气耦合超声波反射法测量，

2、可以实时准确测量确定距离。引言现在市面上销售的位移测量仪器：超声波和激光的长处和短处传感器方式原理分辨率备注超声波反射发最高1mm程度400kHz以下的超声波利用高分辨率目标激光调制光外差干涉方式超高分辨率20pm光的反射率不好的话测量困难激光共焦点高分辨率测定距离范围狭窄激光三角测量分辨率设置角度测量可否产生研究的意义超声波测定距离的需求黑色橡胶狭窄的空间利用点聚焦空气探头的精度确认Fig.2Photograph of experimentalsetup 环境和实验设置的照片Fig.1Photographsofenvironment and experimentalsetupFig.3A-m

3、ode Scope (2MHz :2K15 R15)测量环境的情况：通常环境下 短时间的测定温度变化0.1以内无风PC温度计点聚焦空气探头反射板sus304轴前后移动热点对(外）热点对（内）点聚焦空气探头发送波形反射波 第一次反射波 第二次数码微量仪表表示温度计表示画面pc测定画面数码千分尺点聚焦空气探头反射板ss304数码微量仪表发射接收器Fig.4 B-mode Scope and its example of A-mode Scope (2MHz :2K15 R15)详细测量的例子Fig.5 Relationship between displacement of reflector a

4、nd propagation timeTable2 Relationship between displacement of reflector and propagation time 从平坦的反射面的测量精度可以看清。数显千分尺的位置变化B模式测量非常高的相关，直线性B模式检测出最高峰 第一回检测出最高峰 第二回第一回最高峰第二回最高峰26.5度15毫米的位置作为中心 0.100毫米上下0.5mm移动，测量反射波（B模式表示)误差的探讨Fig.6 Influenceofpropagationtimebytemperature of chamber10个小时连续测量温度的高峰时间的变动温度测

5、量结果是连动的。短时间的测量温度影响很少温度矫正可以减少误差第一回的最高峰经过时间（分）应用测量的例子（样品和测量系统的说明）Fig.7Configuration of focused air probes Fig.8Photograph of experimental setup丙烯管道外径磁带等级差别（1枚、2枚、3枚）1张60m的东西宽25mm外侧，从内侧偏心及落差进行测量。用镜子，细小的地方也可以进行测量。旋转舞台2 rpm测量外侧周囲220毫米内侧周囲207毫米一周215点的测量，约1毫米的间距z台探头2k15 R15X Y微调台探头0.8k20 R40旋转台楔块（45度镜面）丙烯管

6、道 外径 70磁带阶梯差测量用（内测黏贴外侧）电缆探头外观形状探头外观形状安装板安装螺丝45度楔块（镜面）丙烯管道外径 70 内经66应用测量结果Fig.10 Outside displacement profile of pipe(2MHz:2K15 R15）Fig.11 Inside displacement profile of pipe（800kHz: 0.8K20 R40）Fig.9B-mode Scope and its example of A-mode Scope(2MHz :2K15 R15)舞台一边旋转一边进行B模式测量。这次是内测与外侧分别测量。（从内测的测量）用镜面测量可能！位移换算没有（从外侧的测量）等级差别响应测量（从外侧开始的测量）B模式波形的例子 A模式传播时间传播时间总结根据超声波反射法，利用2MHz点聚焦超声波空气探头，在0.1的温度变化范围内的话，0.01毫米（10m）超过精度位移测量的是可以确认的。特别是，考虑到楼梯等测定时候相邻测量短时间内有落差测量精度数m的可能为了满足您的要求，制作原型探头，由反射镜面进行的测量精度验证也已经在计划中。另外，通过使用聚焦超声空气探头测量点聚长焦距时，通过45度镜面发现从管子内部进行位移测量步骤。根据这个，达到了在狭小的空间进行测量的目标。参考文献）堀内正