CN204730815U - 一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头 - Google Patents

Abstract

一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，涉及一种超声波测厚仪探头。现有的超声波测厚仪不具有自校正功能，针对现有技术的不足，技术方案是：一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，其特征在于，由超声换能器和标准块组成，所述超声换能器的表面固定一块厚度为1.00-10.0毫米、材料与被测工件相同金属标准块。标准块的边缘向上凸出，凸出部分有内螺纹，与超声换能器边缘的外螺纹通过螺纹连接。有益效果是：不经过人工手动操作就消除由于温度和电路漂移造成的测量结果偏差，从而实现自校正的功能。

Description

一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头

技术领域

本实用新型涉及一种超声波测厚仪，尤其涉及一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头。

背景技术

在工业生产和应用中，对于厚度的测量方法及仪器种类较多，其中超声波测厚仪凭借原理结构简单、稳定性高、可便携等优点被广泛采用。超声波测厚仪广泛应用于造船业、石油化工业、电站、汽车制造、机械制造业当中，可以测量船壳、甲板、锅炉、管道、储油罐、轨道、板坯、铸件、机加工零件的厚度，分析被腐蚀程度。

但是，现有的超声波测厚仪的探头就是一个超声换能器，超声换能器一般采用压电陶瓷材料，加高频电信号能够发生超声波，接收超声波信号（声压转化为电压）能够产生电信号，现有的超声波测厚仪不具有自校正功能，不能消除由于受温度和电路漂移的影响所造成的测量结果偏差。

实用新型内容

本实用新型是针对现有技术的不足，提出了一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头。

本实用新型实现发明目的采用的技术方案是：一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，其特征在于，由超声换能器和标准块组成，所述超声换能器的表面固定一块厚度为1.00-10.0毫米、材料与被测工件相同金属标准块。标准块厚度最好参照计量上的量块的要求设计（比如20摄氏度、一个标准大气压下、相对湿度在60%），最好采用离散数值序列如1.00mm、2.00 mm、3.00 mm、4.00 mm、5.00 mm、6.00 mm、7.00 mm、8.00 mm、9.00 mm、10.0 mm。当然，该行业有特殊要求，也可以按照该行业的习惯进行厚度的设计（包括温度、压强、湿度及厚度序列）。

金属标准块更换为与被测工件声学性能相同并且热胀冷缩效果相同的金属标准块，其中声学性能指声波传播的速度，胀冷缩效果指相同温度条件下的线膨胀系数。

标准块的边缘向上凸出，凸出部分有内螺纹，与超声换能器边缘的外螺纹通过螺纹连接。

本实用新型的有益效果是：为了实现超声波测厚仪的自校正功能，装置中通过加入厚度为已知、材料与被测工件相同或声学性能（声波传播的速度）相同并且热胀冷缩效果（相同温度条件下的线膨胀系数）相同的金属标准块，能不经过人工手动操作就消除由于温度和电路漂移造成的测量结果偏差，从而实现自校正的功能。

附图说明

图1为一种带自校正功能的超声波测厚仪的原理图；

图2为一种带自校正功能的超声波测厚仪的结构示意图；

图3为未校正测量波形示意图；

图4为标准块校正测量波形示意图；

图5为探头示意图；

图6为带内螺纹的标准块。

其中，1、标准块，2、超声换能器，3、凸出，4、内螺纹。

具体实施方式

通过对超声波换能器进行一定频率的脉冲激励，可以使超声换能器向被测工件发射超声波，通过良好的耦合方式，使超声波在被测工件内会发生折射、反射、散射过程，所产生的超声波特征信号通过超声波接收换能器接收，通过放大、滤波、检波、电压比较、时间测量、显示等电路，可以得到被测工件的厚度信息。超声波测厚仪的原理如图1。超声波测厚仪的结构如图2。

超声波检测技术是通过回波信息将被测工件的腐蚀情况反映出来，回波信号的幅度能够反映出腐蚀的程度，一次回波信号与二次回波信号之间的时间差，通过介质中已知的声速进行换算后，能够得到腐蚀的深度信息，同时可以将回波的时间差送存储示波器液晶显示。若一定温度下超声波在被测工件中的传播速度为c，一次回波二次回波时刻分别为t1、t2，则工件厚度为h=c*(t2-t1)/2。如图3所示。

由于声速受到环境温度的影响较大，使得测量结果可能产生偏差，因此需要对测量结果进行校正。改进方法为在超声波探头结构中增加一块厚度为1.00-10.0毫米、材料与被测工件相同或声学性能（声波传播的速度）相同并且热胀冷缩效果（相同温度条件下的线膨胀系数）相同的金属标准块，使得超声波在标准块表面产生反射。通过接收到的超声波反射信号的分析，可以不经过手动校正，便能避免由于温度和电路漂移等造成的测量结果偏差，从而实现自校正的功能。

标准块上表面产生一次回波，标准块下表面与被测工件上表面接触处产生二次回波，被测工件下表面产生三次回波，仪器接收到回波信号的时刻分别为t1、t2、t3，单位为秒。由于标准块厚度为2毫米，则在被测工件所处环境温度下超声波在被测工件中的传播速度为c=4/(t2-t1),单位为毫米每秒。所以被测工件厚度为h=c*(t3-t2)/2=2*(t3-t2)/(t2-t1)，单位为毫米。如图4所示。

一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，由超声换能器和标准块1组成，所述超声换能器2的表面固定一块厚度为1.00-10.0毫米、材料与被测工件相同金属标准块。标准块的厚度最好参照计量上的量块的要求设计（比如20摄氏度、一个标准大气压下、相对湿度在60%），最好采用离散数值序列如1.00mm、2.00 mm、3.00 mm、4.00 mm、5.00 mm、6.00 mm、7.00 mm、8.00 mm、9.00 mm、10.0 mm。

金属标准块1更换为与被测工件声学性能相同并且热胀冷缩效果相同的金属标准块1，其中声学性能指声波传播的速度，胀冷缩效果指相同温度条件下的线膨胀系数。

标准块的边缘向上凸出3，凸出3部分有内螺纹4，与超声换能器边缘的外螺纹通过螺纹连接。

本实用新型未经描述的技术特征能够通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，其特征在于，由超声换能器和标准块组成，所述超声换能器的表面固定一块厚度为1.00-10.0毫米、材料与被测工件相同的金属标准块。

2.根据权利要求1所述的一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，其特征在于，金属标准块更换为与被测工件声学性能相同并且热胀冷缩效果相同的金属标准块，其中声学性能指声波传播的速度，胀冷缩效果指相同温度条件下的线膨胀系数。

3.根据权利要求1所述的一种带自校正功能的超声波测厚仪的探头，其特征在于，标准块的边缘向上凸出，凸出部分有内螺纹，与超声换能器边缘的外螺纹连接。