[发明专利]一种新型超声波测厚系统

权利要求书

1.一种新型超声波测厚系统，其特征在于：包括上位机(1)、信号处理单元(2)、超声波探头(3)、待测工件(4)，其中信号处理单元(2)包括FPGA控制板(21)、超声波发射电路(22)、超声波接收电路(23)，超声波接收电路(23)包括限幅电路(231)，增益放大电路(232)、电压比较器电路(233)；FPGA控制板(21)通过超声波发射电路(23)与超声波探头(3)连接，超声波探头(3)通过超声波接收电路(23)与FPGA控制板(21)连接，FPGA控制板(21)通过传输线与上位机(1)连接。

2.一种新型超声波测厚方法，其特征在于：基于权利要求1所述的一种新型超声波测厚系统，包括以下步骤：FPGA控制板(21)上电启动，并发送指令生成触发信号；超声波发射电路(22)根据触发信号生成尖脉冲信号，并将尖脉冲信号传输至超声波探头(3)；超声波探头(3)根据尖脉冲信号发射超声波至待测工件(4)；入射的超声波经过待测工件(4)后形成超声回波信号；超声波探头(3)仍然用于接收超声回波信号，并将超声回波信号传输至超声波接收电路(23)；超声波接收电路(23)对超声回波信号进行处理，并将处理后的信号传送至FPGA控制板(21)；FPGA控制板(21)利用计数器，将首次接收到的超声回波信号上升沿时间记为D1,第二次接收到的超声回波信号记上升沿为D2,根据公式：H＝[(D2-D1)/2]*C能够计算出待测工件的厚度，并将厚度传输至上位机显示；其中C表示超声波在待测工件中的传播速度，H表示待测工件的厚度。

3.根据权利要求2所述的一种新型超声波测厚方法，其特征在于：超声波接收电路包括：限幅电路(231)，与超声波探头相连接，用于限制发射电路可能传输至接收电路的高电压以保护接收电路；增益放大电路(232)，与限幅电路(231)相连接，用于对限幅后的超声回波信号进行放大；电压比较器电路(233)，与增益放大电路(232)和FPGA控制板相连接，用于对放大后的超声回波信号进行波形变换，并将信号的最高幅值限制在3.3V以内，限幅后的信号传送至FPGA控制板。

4.根据权利要求1所述的一种新型超声波测厚系统，其特征在于，所述超声波探头包括5MHz通用探头，可实现超声波的发射与接收一体化。

5.根据权利要求1所述的一种新型超声波测厚系统，其特征在于：超声波发射电路具体方法为：利用BOOST电路产生高压以达到激励超声波探头的脉冲幅值。

6.根据权利要求3所述的一种新型超声波测厚系统，其特征在于：FPGA控制板记录时间的具体步骤为：利用FPGA控制板的计数器对超声回波信号进行计数，计算第一个回波上升沿的时间与第二个回波上升沿的时间差。

7.根据权利要求6所述的一种新型超声波测厚系统，其特征在于：FPGA控制板将计算并结果传送至上位机显示。