[发明专利]超声测厚仪及其单晶探头和双晶探头识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波脉冲反射原理测量装置，尤其涉及超声测厚仪的单、双晶探头识别方法以及测量应用方法及识别和应用单、双晶探头的超声测厚仪。

背景技术

超声测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的仪器，当超声测厚仪的探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达二种不同材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。对于超声测厚仪的探头都具有延迟块，发射的超声波脉冲反射回探头的脉冲包括界面反射脉冲和底面反射脉冲。参照图1所示的超声波脉冲反射厚度测量原理，如果发射脉冲和界面反射脉冲的传播时间为t1，发射脉冲和底面反射脉冲的传播时间为t2，则超声波在测量工件中的飞行时间为t＝t2-t1，根据超声波在测量工件中飞行速度v，测量工件的厚度值为h＝t×v/2。

根据测量探头类型分为单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，单晶探头测量是发射和接收采用同一个晶片，双晶探头测量是发射和接收分别采用一个晶片。参照图2，单晶探头和双晶探头主要包括延迟块21，超声晶体22，电极23，引线24，连接器25。传统的单晶探头测量方式或双晶探头测量方式分别用两台超声测厚仪上实现。

图3所示为一种采用双晶探头测量方式的超声测厚仪，其包括有机身31，显示屏32，键盘33，双晶探头34，接收插座35，发射插座36。其基本原理为由探头34发射超声波脉冲通过延迟块到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时通过延迟块被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。由键盘33输入指令，通过发射插座36给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过接收插座35反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由显示屏32显示。

图4所示为双晶探头测量超声测厚仪的工作原理，其中由键盘43输入指令给处理单元41，由处理单元控制发射电路44输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路46进行放大整型后，传送至逻辑电路47，读取逻辑电路47中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏42。

图5所示为一种采用单晶探头测量方式超声测厚仪，其包括有机身51，显示屏52，键盘53，单晶探头54，接收和发射插座55。其基本原理为由探头54发射超声波脉冲通过延迟块到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时通过延迟块被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。由键盘53输入指令，通过发射插座56给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过接收插座55反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由显示屏52显示。

图6所示为单晶探头测量超声测厚仪的工作原理，其中，由键盘63输入指令给处理单元61，由处理单元控制发射电路64输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路66进行放大整型后，传送至逻辑电路67，读取逻辑电路67中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏62。

现有技术中，依靠两套发射电路在同一台超声测厚仪上实现单双晶探头测量方式时，单晶探头只能插双晶探头的接收插座中，参见图7所示的现双探头测量模式的超声测厚仪。其中，由键盘73输入指令给处理单元71，双晶探头测量方式下由处理单元控制发射电路74输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波；单晶探头测量方式下由处理单元控制发射电路78输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波。超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路76进行放大整型后，传送至逻辑电路77，读取逻辑电路77中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏72。

由于单晶探头安插的限制，使用时或者通过人工设定探头的类型，这样延误了测量的时间，或者通过带有识别单双晶探头类型的储存信息的专用的智能探头，这样探头成本昂贵，且应用具有局限性。而且，同一台超声测厚仪上使用两套发射电路，增大了仪器的制造成本，使整机结构变得复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别方法，能够在同一台超声测厚仪上实现单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，提高测试效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别方法，该方法包括下列步骤：