CN116007546A - 一种检测器件厚度是否合格的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于声波透射的方法，即使用半波全透射原理检测器件的厚度误差是否在允许范围内，涉及声学，电学领域，所述装置包括：声源、声信号接收装置、模数转换器、电平检测及显示装置。所述声源用于产生声信号；所述声信号接收装置用于接收通过待测器件的信号，并将声信号转为电信号；所述模数转换器将模拟电信号转换为数字信号，以0，1电平的形式输出；所述电平检测及显示装置对产生的电平进行检测，并通过显示屏输出检测结果。本实施例可以为检测器件厚度是否合格提供新的思路和方法，节省时间，提高效率，快速排查不合格器件。

Description

一种检测器件厚度是否合格的装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及声学、电学领域，具体涉及一种检测器件厚度是否合格的装置及方法.

背景技术

我国是制造业大国，每年生产加工产品数量位居世界前列。对于产品质量检测是每个产品生产完成后一道必不可少的程序，比如对于一些小型器件测量其厚度误差是一件非常精细的工作，因为器件会被应用到生活各个领域，如国防，科技，交通，日常生活等，一旦厚度误差较大的器件被应用到精度要求极高的领域，则会带来危害，因此对于器件检测其厚度是否合格显得尤为重要。

目前工业生产中采用测厚仪对器件厚度进行检测，从声学领域方面常采用超声波测厚仪，通过发射一定频率超声波，到达材料分界面时超声波会被反射回来，一般情况下所测材料为均匀介质，即入射波到达分界面所用时间和反射回来的时间相等，从而根据时间间隔Δt可测出器件厚度。但是对于厚度极薄的器件，其Δt较小且精度要求高，采用超声波测厚仪检测可能会有较大误差。

因此，设计一个能够检测厚度极薄的器件是否合格的装置尤为重要，并具有灵活性以便于检测不同厚度大小的器件.

发明内容

为此，本发明实施例提供一种能够检测厚度极薄的器件是否合格的装置及方法，并且装置具有灵活性以便于检测不同厚度大小的器件。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，一种检测器件厚度是否合格的装置，所述装置包括：声源，声信号接收装置，模数转换器，电平检测及显示装置。所述声源用于产生不同频率的声信号，以产生不同的波长，便于检测不同厚度的器件；所述声信号接收装置用于接收声信号，并将其转化为电信号；所述声信号接收装置，模数转换器，电平检测及显示装置依次电连接；所述电平检测及显示装置将检测到的电平结果显示在显示屏上.

进一步地，所述声信号接收装置采用声传感器进行接收。

进一步地，所述模数转换器根据设定的阈值电压，将大于阈值的电压输出为高电平“1”，低于阈值的电压输出为低电平“0”。

进一步地，所述电平检测及显示装置包括STM32单片机，通过其显示屏输出电平检测结果.

根据本发明实施例的第二方面，提供一种检测器件厚度是否合格的方法。所述方法包括：已知器件理想厚度为D，可接受相对误差±Δd，以D作为声波的半波长，查找声波在器件所属媒质传播速度，由此获得声波频率f；首先将声源对准声信号接收装置，以频率f发射声波，检测到此时声信号转换的电压记为U₀；将声波透过待测器件后，声信号接收装置通过声传感器将声信号转为电信号；根据半波全透射原理，当待测器件厚度为穿过其中声波的半波长整数倍时，此时入射波可完全透过，检测到的电压应为U₀，但是考虑到器件厚度存在误差，于是在模数转换器中将k_TU₀设为阈值，k_T值可通过将误差Δd代入透射系数公式进行求解，大于阈值的电压则以高电平形式输出(合格)，小于阈值电压则以低电平形式输出(不合格)；最后通过电平检测及显示装置检测电平，显示检测结果，以此判断器件厚度是否在D±Δd范围内，即器件是否合格。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例一种检测器件厚度是否合格的装置，利用半波全透射原理，即使在极薄厚度器件检测中也能够有较小的测量误差，并可通过调节声源频率以便于检测不同厚度的器件，从而提高了测量的精确性和灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种检测器件厚度是否合格的装置结构连接示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种检测器件厚度是否合格的方法步骤图；

图中：声源01，待测器件02，声信号接收装置03，模数转换器04，电平检测及显示装置05。

图3为声波透射系数随器件厚度变化曲线，给出器件理想厚度D和可接受误差值Δd。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本发明实施例提供一种检测器件厚度是否合格的装置及方法，参考图1，该装置包括：声源01，待测器件02，声信号接收装置03，模数转换器04，电平检测及显示装置05.声源01负责发射特定频率的声信号，待测器件02将垂直其厚度方向入射的声信号透射到其厚度的另一侧，声信号接收装置03负责将待测器件02透射出的声信号进行接收，将其转为电信号，然后与模数转换器04电连接，模数转换器04与电平检测及显示装置05电连接。

具体实现方法如下，参考图2：

首先将待测器件固定，根据已知器件理想厚度D，可接受误差记为±Δd，将D作为声波的半波长，根据器件所用材料查找声波在其中的传播速度，以此可确定声源发射频率f；其次，将此频率声源直接对准声信号接收装置03，检测此时声信号转化成电信号的电压，记为U₀；然后，使声源01按照频率f垂直透过待测物体02，通过声信号接收装置03，将此时转化得到的电信号传到模数转换器04；接下来，可设置阈值电压U′，其大小应为k_TU₀，阈值系数kT值可通过将误差Δd代入透射系数k公式进行求解，其中透射系数k随器件厚度变化为周期函数，图3所示为一个周期的变化曲线示意图；大于阈值电压k_TU₀则输出高电平“1”，表示待测器件为合格产品，小于阈值电压k_TU₀则输出低电平“0”，表示待测器件为不合格产品，如图3所示；最后，通过电平检测及显示装置05 对上一步得到的电平进行检测，并将结果以显示屏输出的形式呈现，由此可得出器件厚度是否在D±Δd范围内，产品是否合格。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的.因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种检测器件厚度是否合格的装置，其特征在于，所述装置包括：声源，声信号接收装置，声电转换装置，电平检测及显示装置。

所述声源用于产生声信号；

所述声信号接收装置用于接收通过待测器件的声信号，并转为电信号；

所述模数转换器将模拟电信号转换为数字信号，以0，1电平信号形式输出；

所述电平检测及显示装置对产生的电平进行检测，并通过显示屏输出检测结果。

2.如权利要求1所述的一种检测器件厚度是否合格的装置，其特征在于，所述声源采用可调节频率大小的信号源。

3.如权利要求1所述的一种检测器件厚度是否合格的装置，其特征在于，所述声信号接收装置采用声传感器进行接收，并将声信号转为电信号。

4.如权利要求1所述的一种检测器件厚度是否合格的装置，其特征在于，所述模数转换器可设置电压阈值大小，将大于阈值的电压输出为高电平“1”，将小于阈值的电压输出为低电平“0”。

5.如权利要求1所述的一种检测器件厚度是否合格的装置，其特征在于，所述电平检测及显示装置通过检测电平大小，将“0”和“1”显示在显示屏上。

6.一种检测器件厚度是否合格的方法，其特征在于，所述方法包括：让声波透过待测器件，将接收到的声信号转化为电信号，根据电信号电平的高低进而判断器件厚度是否在允许误差范围内，是否为合格产品。

7.如权利要求6所述的一种检测器件厚度是否合格的方法，其特征在于，所述方法包括：待测器件给定的标准厚度，将其作为声源发出声波的半波长，根据声波在器件(该介质)中的传播速度，确定声源发出的声波频率大小，并使如权利要求1所述的声源以此频率发射声波。

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