[发明专利]金属复合材料超声波测厚仪

权利要求书

1.一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，包括电压可调电源、超声波发射模块，超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统,由所述电源为超声波发射模块、超声波接收模块、数据采集模块、数据处理系统提供电源；由所述超声波发射模块发射经降噪、隔离处理的高压脉冲信号并将多余的脉冲信号释放掉，由经降噪、隔离、短路处理的高压脉冲信号激励产生超声波脉冲；所述高压脉冲信号加到超声波探头压电晶片的两端，引起压电晶片的周期性机械变形，从而形成超声波脉冲,

由所述超声波接收模块接收金属复合材料的底面反射波及层间介面反射波，并将接收到的反射波进行放大和滤波处理，滤除反射波信号中的与超声波探头的固有频率不同频率的杂波信号，并对滤除杂波后的反射波进行增益放大或衰减，使层间界面反射波信号可被采集到并达到设定的高度；

由所述的数据采集模块将经滤波处理和放大处理的反射波模拟信号转换为相应的超声波数字信号，并将转化得到的超声波数字信号存入到数据存储电路中；

由数据处理系统控制超声波发射模块发射高压超声波信号并控制超声波发射模块在发射完高压脉冲信号后释放掉多余的脉冲信号；控制超声波接收模块对反射波进行增益放大或衰减，使反射波信号幅度满足信号处理计算的要求；控制数据采集模块将接收到的反射波模拟信号转换为相应的数字信号，并将转化得到的超声波数字信号预存入数据采集模块中，将预存储的波形数据经过数字滤波、反射波波形信号自相关运算后，根据内设的时间闸门自动计算出底波、界面波的回波时间；在用闸门捕捉底面反射波波形时，设定一个波形高度值，根据材料选定捕捉底面反射波所用的初始增益值dB_初，使底面反射波进入闸门捕捉范围并使底面反射波到达设定高度，此时底面反射波的增益值为dB′，读取底面反射波的传播时间T_n；上调增益值使层间界面反射波升高，通过闸门依次捕捉底面反射波一次回波前的层间界面反射波并逐个将各层间界面反射波调至设定波高，逐一读取底面反射波的传播时间T_k，此时增益值为dB_k；所述的波形高度为60-90％，所述层间界面反射波的增益值dB_k与所述底面反射波的增益值dB′间的差值为大于等于15-40。

2.如权利要求1所述的一种金属复合材料测厚仪，其特征在于，

由高压产生电路对所述电压可调电源进行升压；

所述的数据处理系统包括数据处理模块、人机交互模块和通讯模块，通过所述人机交互模块输入声速信息、进行材料选择，由所述数据处理模块完成所述的将预存储的波形数据经过数字滤波、反射波波形信号自相关运算后，根据内设的时间闸门自动计算出底波、界面波的回波时间，由人机交互模块中的显示模块直接显示各层材料的厚度及复合材料的总厚度信息；

所述的超声波发射模块包括超声波激励电路和超声波发射探头，所述超声波激励电路包括超声波输入激励控制电路、功放电路、隔离电路、短路电路，所述数据处理系统产生的脉冲信号经超声波输入激励控制电路输入到功放电路，由功放电路对脉冲信号进行放大得到高压脉冲信号，由隔离电路隔离掉小的脉冲信号得到纯的高压脉冲信号后向超声波发射探头发射高压脉冲信号，激励超声波发射探头发射超声波脉冲信号，发射完高压脉冲信号后由所述短路电路在数据处理模块的控制下把多余的高压脉冲信号释放掉；

所述超声波接收模块包括超声波接收探头、限幅电路、前置放大电路、模拟滤波电路和程控增益放大电路，由所述限幅电路对超声波接收探头接收到的纯的高压脉冲信号进行限幅，由所述前置放大电路对接收到的反射波信号进行预放大，由模拟滤波电路滤除反射波信号中的与超声波探头的固有频率不同频率的杂波信号，保留与超声波探头的固有频率相同频率的有效信号，在所述数据处理模块的控制下通过程控增益放大电路对滤除杂波后的反射波进行程控放大使层间界面反射波信号可被采集到；

所述数据采集模块包括A/D转换电路和数据存储电路，在所述数据处理系统的控制下由A/D转换电路将经滤波处理和增益放大处理的反射波模拟信号转换为反射波数字信号，并将转得到的反射波数字信号预先存入到数据存储电路中。