[实用新型]超声波测厚仪

说明书

本实用新型涉及一种物理测量装置，是一种利用超声波对工件进行厚度测量的仪器。

目前利用超声波测厚的一般方法是采用超声波脉冲反射法，根据超声波在已知材料工件中的传播时间来测量被测工件的厚度。该种测量方法，只要接触被测工件的一个面就可进行测量，故特别适于测量有腐蚀性材料的容器壁厚度。

图1示出一种超声波测厚仪的原理性结构，包括探头101、超声波发射电路单元102、超声波接收电路单元103、厚度方波成形电路单元104、高频振荡器电路单元105、计数器电路单元106、单片微处理器电路单元107、液晶显示器电路单元108、和键盘电路单元109。将探头101与被测工件100表面接触，超声波发射电路单元102在单片微处理器电路单元107的控制下通过探头101向工件100发射超声波，到达工件100的底面后反射，反射波被超声波接收电路单元103接收，由厚度方波成形电路单元104获得超声波从发射到接收间的时间间隔；一高频振荡器电路单元105产生高频振荡脉冲，由计数器电路单元106通过在厚度方波成形电路单元104输出的波形时间间隔内计算高频振荡脉冲的个数而计量出该时间间隔，最后由单片微处理器电路单元107将时间间隔乘以工件材料的声速常数，得到被测工件的厚度，并输送至液晶显示器电路单元108显示。键盘电路单元109设置有若干常用的功能键。

由于测量时探头101需紧密接触工件，天长日久势必造成探头表面磨损，从而引入测量误差。解决的办法是在每次测厚前对超声波测厚仪进行人工校零，如图2中所示。通常在测厚仪面板上设置一校零块200，是一已知厚度、已知材料声速且表面光滑的金属块，将探头101前端的延时块1011与该校零块200接触，发射的超声波经延时块1011至校零块200，反射的底波(如图中实线所示)被测厚仪的超声波接收电路单元103接收，而获得发射到接收之间的时间间隔，由于校零块200的厚度已知，校零块200的声速常数已知，据此就可换算出延时块1011的厚度，再在正式测厚时减去该延时块1011的厚度，就可测得真正的工件厚度。由于每次测厚前都需作校零操作，很不方便。

本实用新型的目的是设计一种超声波测厚仪，对传统结构的超声波测厚仪作出改进，在测试的同时即能实现自动校零，从而彻底消除人工校零过程。

申请人注意到，在探头发射出超声波后，在延时块1011及被测工件(可将图2中校零块200视作被测工件)中传播，超声波将先、后接触被测工件的表面及底面，会先、后反射产生介面波(如图2中虚线所示)和底波(如图中实线所示)两种反射波信号，如果能测出超声波自发射至接收到介面波的第一时间及接收到底波的第二时间，将第二时间减去第一时间，就可以得到真正的超声波通过工件厚度的时间，就可自动校正因探头磨损而引入的测量误差，即不必作人工校零操作。本实用新型的技术方案就是利用该原理设计的。

实现本实用新型目的的技术方案是这样的：一种超声波测厚仪，包括超声波探头、单片微处理器电路单元，和与单片微处理器电路单元连接的超声波发射电路单元、超声波接收电路单元、计数器电路单元、厚度脉冲形成电路单元，和高频振荡器电路单元；超声波发射电路单元及超声波接收电路单元分别连接超声波探头，厚度脉冲形成电路单元的输出端及高频振荡器电路单元的输出端分别连接计数器电路单元，其特征在于：还包括有一衰减/放大电路单元，衰减/放大电路单元的输入端与超声波发射电路单元的输出端连接并同时连接超声波探头，衰减/放大电路单元的输出端与厚度脉冲形成电路单元的第一输入端连接，衰减/放大电路单元的衰减/放大控制端与单片微处理器电路单元连接，超声波接收电路单元的输出端与厚度脉冲形成电路单元的第二输入端连接。

所述的衰减/放大电路单元是一电流型宽带放大器。

还包括有一接收增益控制电路单元，接收增益控制电路单元的增益切换控制端与所述的单片微处理器电路单元连接，所述接收增益控制电路单元的输出端连接所述的超声波接收电路单元。

所述的接收增益控制电路单元由集成电流型放大器连接由晶体管驱动的继电器构成，所述的增益切换控制端连接所述的单片微处理器电路，继电器触点连接所述超声波接收电路单元的增益控制端。

所述的计数器电路单元由逻辑与门、计数器和并/串变换器顺序连接构成；逻辑与门的第一输入端连接所述的厚度脉冲成形电路单元输出端，逻辑与门的第二输入端连接所述的高频振荡脉冲电路单元输出端，并/串变换器输出端连接所述的单片微处理器电路单元。

还包括有一标准RS-232串行通讯接口，与所述的单片微处理器电路单元连接。