[实用新型]超声波等效峰值精准厚度检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种厚度检测装置，尤其涉及一种利用超声波等效峰值进行精准厚度检测的装置。

背景技术

超声波测量厚度的原理与光波测量原理相似。探头发射的超声波脉冲到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测物体的厚度，测算公式为S＝v*t/2，其中S为被测物体的厚度，v为超声波在所述被测物体材料中的传播速度，t为超声波在所述被测物体材料中的传播时间。

超声波传播时间的起点与脉冲发射时间相关，时间终点的检测有两种方式：

1、以超声回波引起的压电效应超过某一个阈值为超声波的到达标志。

2、以超声回波的压电效应第一次达到峰值作为回波到达的标志。

其中，前一种叫做前沿检测，后一种叫做峰值检测。前沿检测的优势在于电路容易实现，成本较低，只要用一个响应时间比较短的比较器就可以检测到，其缺点也是显而易见的，在测量薄件的时候容易有比较大的相位误差。而峰值检测能够消除这种相位误差，但是峰值检测一般都需要使用高速的数据采集器(A/D转换芯片)和处理速度比较高的微处理器才能实现，而这会大大增加仪器的成本以及仪器的体积。

在计算被测物体厚度时，会测量超声回波的到达时间，且设定一个阈值，作为超声回波到达时间的参考点，一般情况下，阈值是个固定值，在测试过程中不会发生变化，但是超声波幅度是与放大电路的增益，探头与试块耦合的程度相关，也就是说在多次测量中，超声波的幅度无法保持一致。幅度的变化会引起交越点的偏移，幅度增强则交越点前移，幅度减弱则交越点后移，在极端情况下，这种偏移最大可以达到超声波的1/4周期。以钢中声速为5920m/s计算，假设采用的超声波探头的固有频率为5MHz，则相位偏差可以达到5920/5000/2*0.25＝0.148mm,而这在薄物体测量中是不能被接受的。

对于峰值测量，如果采样率足够高，仪器可以采集到很接近于峰值的时间点。假设采样率是频率的16倍，则峰值时刻的量化误差大约是5920/5000/2/16，约为0.03mm，基本能够达到精密测厚的要求。然而这种情况下，需要的采样率大约是5M*16＝80MSPS。因此这样会使超声波测厚仪的仪器成本大幅度增加，这在成本上很难被接受。因此需要有一种既能减小相位误差，又不大幅度增加成本的方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种误差小、便于实现及成本低的超声波等效峰值精准厚度检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：超声波等效峰值精准厚度检测装置，包括超声波探头，所述超声波探头连接有比较器，所述比较器连接有计时器，所述计时器连接有主控芯片。

作为优选的技术方案，所述比较器包括带有八个引脚的集成比较器芯片A，所述集成比较器芯片A的1#脚连接有供电电压VDD_R，1#脚还连接有放大器电容保护电路，所述比较器集成比较器芯片A的2#脚通过电容C17接地，所述比较器集成比较器芯片A的1#脚与2#脚之间连接有电阻R16，所述电阻R16的负极通过滑动变阻器RP1的滑动触点接地，所述滑动变阻器RP1的负极悬空，所述R16与所述滑动变阻器RP1形成的分压作为电压基准输入比较器集成比较器芯片A的3#脚，所述供电电压VDD_R还串接有电阻R15和电阻R17，所述电阻R15和所述电阻R17的阻值相同，所述电阻R17的负极与所述滑动变阻器RP1的滑动触点相连，并接地，集成比较器芯片集成比较器芯片集成比较器芯片所述集成比较器芯片A的5#脚通过电阻R18连接至所述电容C17的负极，所述集成比较器芯片A的7#脚为所述比较器的信号输出端，所述集成比较器芯片A的8#脚悬空。

作为优选的技术方案，所述供电电压VDD_R为+5V稳定电压。

作为优选的技术方案，所述放大器电容保护电路包括连接在所述集成比较器芯片A1#脚上的电容C15，所述电容C15的负极接地，所述电容C15两端还并联有电解电容C13。