[发明专利]金属复合材料超声波测厚仪

说明书

本发明是针对现有技术中无法测量金属复合材料的单层金属的厚度也无法测量金属复合材料整体厚度的问题，提供一种能够测量金属复合材料的各层材料厚度的金属复合材料超声波测厚仪，它包括电压可调电源、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，采用本发明提供的一种金属复合材料超声波测厚仪，精度和可靠性都能保证，即使在一些耦合不良的情况下仍可以精确测出厚度。

技术领域

本发明涉及金属复合材料厚度测量技术领域，特别涉及一种金属复合材料超声波测厚仪。

背景技术

金属复合材料主要是以碳钢板为基层，抗腐蚀钢板为复层，通过爆炸复合或轧制复合使碳钢和抗腐蚀钢板形成牢固的冶金结合而制成的一种金属复合钢板，其基层主要起承压作用，复层主要起抗腐蚀作用。爆炸金属复合材料分为双层金属复合材料、三层金属复合材料，以双层金属复合材料为主，在市场上所占的比例为95％以上。目前，双层金属复合材料按复层材料的不同大致分成以下四类：一类为不锈钢-钢复合板(如S31603+Q345R)，第二类为镍-钢复合板(如Ni6+Q345R)复合材料，三类为钛-钢复合板(如TA2+Q345R)，第四类为铜-钢复合板(如T2+Q345R)。目前采用如下工艺形成爆炸金属复合材料，在基层金属上方安放复层金属，二者之间有一定间隙，在复层金属上表面安放炸药，在亚声速爆轰压力的作用下，复层金属被加速到每秒数百米的速度，并与基层金属产生高速倾斜碰撞，其碰撞压力高达数千兆帕。由于碰撞表面塑化，产生金属射流，清除表面膜，从而使碰撞点后面的基复层金属在高压和塑型流动作用下实现冶金结合。尽管随着大家对于复合材料的研究越来越深入，发现在进行复合材料的加工时，由于不同的材料的表面不可能做到处理的绝对干净，总是会有少量杂质存在，如灰尘、铁锈、污物等。这些杂质在进行材料复合加工时会形成一层薄薄的界面物质，但因为该界面物质的厚度相比于材料本身非常薄，在测量厚度时均将其看做一个没有厚度的界面，尽管也会有少量声波反射回来，但由于该反射波比较微弱，业界一直无法有效利用此界面。

在单层材料的测量中，目前常采用超声波无损厚度测量仪测量板材的厚度，超声波无损厚度测量是利用超声波在材料底面的反射，根据计算公式计算材料厚度，其中c为声波在材料中传播的速度，对特定材料而言这一数值是确定的且可测的，t为声波在材料中的传播时间，市面上有大量应用此原理制造的超声波厚度测量仪。如图11所示，常规的超声波测厚仪一般包括模拟接收电路、发射电路、MCU、液晶屏、键盘和系统电源，如图12所示，其中发射模块的高压部分采用LC震荡电路或者变压器升压，然后再整流滤波，电压不稳定，纹波大，对超声接收信号干扰大。模拟接收电路中的滤波器采用模拟滤波器，滤波系数不超过16阶，降噪效果一般，上述结构中，由于发射电路仅采用了LC震荡电路或者变压器升压，而后再整流滤波，因此降噪效果差，噪声干扰大，因此仅能检测出强波信号，不能检测出弱的信号,比如两个相似性质的材料组成金属复合材料的界面反射波。

另外，现有的超声波测厚仪采用普通单片机或者ARM作为处理器，将接收到的模拟信号直接进行计算处理，因此，无法对于弱的回波信号进行精确处理。而且采用此种超声波厚度测量仪测量复合材料时，超声波在两种材料中传导声速不一样，同时也不能接收到两种材料间的微弱的反射波，因此无法获得超声波在单层材料中的传播时间，因此无法测量单层材料的厚度及复合材料的厚度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术无法测量金属复合材料的单层金属的厚度也无法测量金属复合材料整体厚度的问题，提供一种能够测量金属复合材料的各层材料厚度的金属复合材料超声波测厚仪。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种金属复合材料测厚仪，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；