CN206248055U - 一种可穿越涂层测量工件厚度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可穿越涂层测量工件厚度的装置，在测试带有涂层的工件厚度时，将测厚仪探头直接耦合在工件表面，探头发射通道发出超声波脉冲，到达涂层与工件界面后少部分超声波会在涂层内部发生反射，大部分超声波会穿过涂层到达工件内部，在工件内部发生多次反射，探头接收通道可以接收到各个反射的回波，根据计算回波的到达时间差最终推算得到待测工件的厚度；该测厚装置，包括测厚探头以及测厚主机，测厚主机包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、处理器模块、键盘和显示模块、存储模块和供电模块。在测试带有涂层的工件时，无需清除表面涂层即可直接测量工件厚度，大幅提高测试效率的同时避免了测试区域涂层的破坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可穿越涂层测量工件厚度的装置，属于超声波测厚技术领域。
背景技术
超声波测厚技术是根据超声波脉冲反射原理来对待测物体厚度进行测量的方法，当超声波测量装置的探头发射超声波脉冲通过被测物体到达两种不同材料的分界面时，脉冲波被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。
超声波测量装置由于其操作过程简单，读数方便精准等优点被广泛用于各种板材厚度、管材厚度、锅炉容器壁厚等的测量。当测量工件表面涂有保护性涂层或油漆时，由于工件与涂层材料不同，超声波在不同材质内部传输速度会有差异，测量时通常需要预先将被测部分的表面涂层或油漆刮掉并打磨干净，方便探头耦合的同时保证工件测量的精准性。这些测厚过程中的额外处理过程会大幅度降低操作人员的工作效率，同时测厚部位破坏掉的涂层会增加工件被腐蚀的风险，影响整体美观，如需重新刷制涂层则又增加了的整体测试时间。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可穿越涂层测量工件厚度的装置，在测试带有涂层的工件时，无需清除表面涂层即可直接测量工件厚度，大幅提高测试效率的同时避免了测试区域涂层的破坏。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，包括探头和测厚主机，所述测厚主机连接所述探头，所述探头包括发射通道和接收通道，所述发射通道将超声波脉冲以一定角度入射至待测工件；所述接收通道负责接收反射的超声波脉冲；
所述测厚主机包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、处理器模块、交互模块、存储模块、供电模块、声速标定模块和声速选择模块；
所述信号发射模块分别与所述发射通道和所述处理器模块相连；所述信号接收模块分别与所述接收通道和信号处理模块相连；所述信号处理模块与所述处理器模块相连；所述处理器模块分别连接所述交互模块、存储模块、声速标定模块和声速选择模块；所述供电模块对整个装置进行供电。
本实用新型解决其技术问题采用的进一步的技术方案是：所述信号处理模块包括信号检测模块、放大电路模块和闸门检测模块。
本实用新型解决其技术问题采用的进一步的技术方案是：所述人机交互模块包括输入模块和显示模块，所述输入模块用于参数的设定，显示模块用于显示测试结果。
本实用新型解决其技术问题采用的进一步的技术方案是：所述供电模块包括蓄电池，所述蓄电池为充电电池。
本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：操作过程简单，读数方便精准，在测试带有涂层的工件时，直接将测厚探头耦合到工件表面，无需清除表面涂层即可直接测量工件厚度，大幅提高测试效率的同时避免了测试区域涂层的破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型中测厚探头测试带有涂层的工件示意图；
图2是本实用新型测厚方法检测原理示意图；
图3是本实用新型测厚装置结构示意图；
图中1-探头；2-测厚主机；3-反射信号；4-二次反射信号；5-涂层内反射信号；101-发射通道；102-接收通道；201-信号发射模块；202-信号处理模块；203-存储模块；204-处理器模块；205-交互模块；206-供电模块；207-信号接收模块；208-声速选择模块；209-声速标定模块；2021-信号检测模块；2022-放大电路模块；2023-闸门检测模块；2051-输入模块；2052-显示模块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
本实用新型提供一种可穿越涂层测量工件厚度的方法，包括如下步骤：
如图1所示，将测厚探头1直接耦合在带有涂层的工件表面，探头1发射通道101发出超声波脉冲，到达涂层与工件界面后少部分超声波会在涂层内部发生反射，大部分超声波会穿过涂层到达工件内部，在工件内部发生多次反射，探头1接收通道102可以接收到各个反射的回波，根据计算回波的到达时间差最终推算得到待测工件的厚度，随着反射次数的增加，接收到的回波强度会依次降低。
如图2所示，测试前我们需要预先知道超声波在待测工件材料内部传播的声速v1，可以通过查询材料声速表或通过测量该材料对应的标准试块得到，超声波在涂层中的传播声速v0可为未知(也可为已知)。假设超声波脉冲从探头1表面发出的时间为0，探头1接收到的最早回波为工件涂层内部反射的涂层内反射信号5，接收到的时间为t0，假设探头1接收到待测工件底部的反射信号3(即一次回波)的时间为t1，二次反射信号4(即二次回波)的时间为t2，涂层厚度为d0，工件厚度为d1，则有：
2d0＝v0t0.......................................①
2d0+2d1＝v0t0+v1(t1-t0)..............②
2d0+4d1＝v0t0+v1(t2-t0)..............③
由①可知，涂层厚度当v0已知，则可以计算出涂层厚度d0，若v0未知，则可以通过测试相同材质已知厚度的涂层，计算出v0，从而求得待测工件表面涂层的厚度d0。但不管v0是否已知，均不影响待测工件本体厚度的测量。
③式-②式可得：
故只需要测量得到工件底部反射的一次回波与二次回波时间即可计算得到工件厚度。
在厚度测量的过程中，所述测量装置在检测到反射信号3后，并记录反射信号3的强度d1。所述测量装置根据检测到的反射信号3的强度d1，自动设定检测闸门门限值，闸门门限值设置在反射信号3电信号强度d1的70-90％的范围内，优选为反射信号3电信号强度d1的80％，既能屏蔽掉一些干扰信号，同时又不影响二次反射信号4的检出。
所述测量装置在检测二次反射信号4后，并记录二次反射信号4的强度d2。所述测量装置对二次反射信号4进行放大处理，检测装置通过比较反射信号强度d1与二次反射信号4的强度d2确定需要放大的倍数，使二次反射信号4的电信号强度d2与反射信号3的电信号强d1度持平。
如图3所示，为了实现上述所述声发射源定位方法，一种可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，包括探头1和测厚主机2，所述测厚主机2连接所述探头1，所述探头1包括发射通道101和接收通道102，所述发射通道101将超声波脉冲以一定角度入射至待测工件；所述接收通道102负责接收反射的超声波脉冲；
所述测厚主机2包括信号发射模块201、信号接收模块207、信号处理模块202、处理器模块204、交互模块205、存储模块203、供电模块206、声速标定模块和声速选择模块；
所述信号发射模块201分别与所述发射通道101和所述处理器模块204相连；所述信号接收模块207分别与所述接收通道102和信号处理模块202相连；所述信号处理模块202与所述处理器模块204相连；所述处理器模块204分别连接所述交互模块205、存储模块203、声速标定模块209和声速选择模块208；所述供电模块206对整个装置进行供电。
所述信号处理模块202包括信号检测模块2021、放大电路模块2022和闸门检测模块2023。所述信号检测模块2021用以接收从所述接收通道102接收到的信号，并将接收到信号的时间、信号强度等信息反馈给处理器模块204。所述放大电路模块2022用于接收处理器模块204的命令，按照设定的放大比例放大接收到的信号。所述闸门检测模块2023用以设定检测信号强度的门槛，当低于这个门槛的信号会被屏蔽，高于这个值的信号会被检测到。
所述人机交互模块205包括输入模块2051和显示模块2052，所述输入模块2051用于参数的设定，显示模块2052用于显示测试结果，方便人机对话。
为了提高设备的便携性，所述供电模块206包括蓄电池，所述蓄电池为充电电池。这样即可以以市电作为电源，又可以以蓄电池作为电源，使用更为方便。
声速选择模块208中保存常见的材料声速列表，处理器模块204可以从声速选择模块208中调用已知工件材料声速的数据，未知材料声速可以通过声速标定模块209测试得出；
声速标定模块209可以根据已知材料工件的厚度，通过测定的回波时间差反推得出当前材料的声速。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，包括探头(1)和测厚主机(2)，所述测厚主机(2)连接所述探头(1)，其特征在于：所述探头(1)包括发射通道(101)和接收通道(102)，所述发射通道(101)将超声波脉冲以一定角度入射至待测工件；所述接收通道(102)负责接收反射的超声波脉冲；
所述测厚主机(2)包括信号发射模块(201)、信号接收模块(207)、信号处理模块(202)、处理器模块(204)、交互模块(205)、存储模块(203)、供电模块(206)、声速标定模块(209)和声速选择模块(208)；
所述信号发射模块(201)分别与所述发射通道(101)和所述处理器模块(204)相连；所述信号接收模块(207)分别与所述接收通道(102)和信号处理模块(202)相连；所述信号处理模块(202)与所述处理器模块(204)相连；所述处理器模块(204)分别连接所述交互模块(205)、存储模块(203)、声速标定模块(209)和声速选择模块(208)；所述供电模块(206)对整个装置进行供电。
2.根据权利要求1所述的可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，其特征在于：所述信号处理模块(202)包括信号检测模块(2021)、放大电路模块(2022)和闸门检测模块(2023)。
3.根据权利要求2所述的可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，其特征在于：所述交互模块(205)包括输入模块(2051)和显示模块，所述输入模块(2051)用于参数的设定，显示模块用于显示测试结果。
4.根据权利要求3所述的可穿越涂层测量工件厚度的测量装置，其特征在于：所述供电模块(206)包括蓄电池，所述蓄电池为充电电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621197230.2U CN206248055U (zh) | 2016-11-03 | 2016-11-03 | 一种可穿越涂层测量工件厚度的装置 |
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| CN201621197230.2U CN206248055U (zh) | 2016-11-03 | 2016-11-03 | 一种可穿越涂层测量工件厚度的装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN206248055U true CN206248055U (zh) | 2017-06-13 |
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ID=58999927
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN206248055U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106441177A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-22 | 北京声华兴业科技有限公司 | 一种可穿越涂层测量工件厚度的方法及其装置 |
| CN107449379A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-08 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 用于sim卡芯片的无损测量方法 |
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2016
- 2016-11-03 CN CN201621197230.2U patent/CN206248055U/zh active Active
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