[实用新型]一种金属厚度检测装置

说明书

本实用新型提供一种金属厚度检测装置，包括由超声波发射器和超声波接收器组成的超声波探头和包括MCU在内的主机；还包括运算放大器、比较器和高精度计时器；所述的运算放大器的输入端与超声波接收器的接收信号输出端相连，所述的比较器的两输入端分别与运算放大器的输出端和MCU产生基准电平的接口相连，所述的高精度计时器的计时起始时间触发端和计时结束时间触发端分别接MCU和比较器输出端相连。本实用新型中采用超声波测量金属厚度与高成本的复杂仪器相比，成本低。

技术领域

本实用新型涉及金属百度检测领域，特别是一种检测超薄的金属厚度的检测装置。

背景技术

金属板材的厚度检测在工程应用中比较普遍，中国发明专利授权公告号CN1137371C公开了短脉冲激光超声精确测厚方法，该方法是利用超快的短脉冲激光束在样品前表面激发声波，声波传到样品后表面时，引起样品后表面发生形变，另一束从样品后表面反射的探测光会由于这次形变而发生第一次角度偏转；声脉冲到达后表面后又从后表面向前表面反射，再从前表面反射回后表面，完成一个反射周期，这时探测光就会探测到时间上有一定延迟的第二次角度偏转；两次角度偏转的时间差乘以声波在样品中的传播速度，再除以二就是样品的厚度。

根据上面的原理，该发明还公开了实现上述测厚方法的测厚装置，该装置由以下几个部分组成：

(一)光源：采用脉冲激光器；

(二)分光系统：将光源提供的光束分成泵浦光和探测光两路光束；

(三)聚焦系统：将泵浦光和探测光两路光束分别聚在样品的前后表面，泵浦光在前表面激发超快的声波，声波传递到样品的后表面，可引起后表面的微小形变，同时从后表面作镜像反射的探测光会由于这个形变的出现，而发生微小的角度偏转；

(四)接收系统：由一个光电位敏探测器和信号处理系统组成，光电位敏探测器是一个对光束的微小的移动进行记录的光电器件，当探测光从样品的后表面反射时，在后表面没有形变时，我们将反射的光束对准位敏探测器的中心，这时从位敏探测器输出的信号为零，当形变产生时，探测光会由于反射面的倾斜发生微小的角度偏转，这个微小的偏转角度与后表面由于声脉冲到达引起的形变成正比；同时，光束偏转对于位敏探测器而言，就是光斑在其表面微小的移动，该移动会使得位敏探测器产生一定的光电流，光电流输出到信号处理系统，就可以得到关于表面形变大小的信息。通过调节泵浦光和探测光的相对时间延迟，我们可以记录后表面由于声脉冲到达而产生形变的整个过程，也就是记录一个完整的声波的波形。声波波形可以用来对第一次声波到达样品后表面和第二次声波到达样品后表面的时间差进行非常精确的处理，从而得到样品厚度的参数。

利用该方法和装置在厚度为100微米的单晶锗上进行了测试，当实验样品的厚度分别为114微米和114.5微米时，得到两条曲线，其峰值的时间差，就是声脉冲通过不同厚度的时间延迟，实验结果和理论计算符合的非常好。

上述的金属厚度检测装置比较复杂，很难在便携式设备中使用。

实用新型内容

本实用新型根据目前金属厚度检测装置结构复杂笨重的不足，提供一种结构简单的金属百度检测装置。

本实用新型为实现以上技术要求而采用的技术方案是：一种金属厚度检测装置，包括由超声波发射器和超声波接收器组成的超声波探头和包括MCU在内的主机；还包括运算放大器、比较器和高精度计时器；所述的运算放大器的输入端与超声波接收器的接收信号输出端相连，所述的比较器的两输入端分别与运算放大器的输出端和MCU产生基准电平的接口相连，所述的高精度计时器的计时起始时间和计时结束时间触发端分别接MCU和比较器输出端相连。

进一步的，上述的金属厚度检测装置中：所述的比较器U9用于负半波信号检测，比较器U9的同相输入端和反相输入端分别接由运算放大器放大了的由超声波接收器接收到的超声波信号和MCU输出的比较电压。