專利名稱：便攜式測厚儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種不需要聲耦合劑的超聲波測厚儀器，適合于鐵磁性材料在役管道壁厚的測量。
現(xiàn)有技術(shù)中較為實用的測厚的方法有以下幾種1、射線法該方法是利用射線(α、β、γ等射線)有穿透能力的特點，根據(jù)透射率與被測物體厚度的定量關(guān)系，確定被測物體的厚度。
2、激光束偏轉(zhuǎn)法該方法是利用兩個光路系統(tǒng)，使激光束勻速偏轉(zhuǎn)，通過測量激光束從零點(它是予先由激光束某一入射角α和光接收系統(tǒng)光軸方向所確定的點O)偏轉(zhuǎn)到由像軸在被測物表面上定出的測量點E所需的時間，根據(jù)公式d＝A Sin(t)Cosβ／Sin［α＋β＋γ(t)］Cosα求出被測物體上(或下)表面到假想零平面的距離d，由此可計算出被測物體的厚度；式中α為激光束入射角，β為光接收系統(tǒng)像軸位置的角度，γ(t)為激光束從零點掃描到測量點時偏轉(zhuǎn)的角度，A為激光束器到假想零平面的距離。
3.壓電超聲法該方法是利用聲耦合劑將壓電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的超聲波傳播到被測物中，通過測量回波與發(fā)射的時間間隔來確定被測物體的厚度。
以上方法都存在一定的缺點射線法對人體有一定危害性，且對管材的測量精度不高；激光法的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，并且這兩種方法均無法實現(xiàn)在役管道壁厚的測量；壓電超聲法的缺點是無法解決250℃以上的聲耦合劑，且對小曲率半徑的管道壁厚的測量精度低，重復(fù)性差。
本實用新型的目的是要提供一種便攜式在役管道的壁厚測量儀器，它能快速準確地測出在役管道的壁厚。
本實用新型的任務(wù)是通過如下方法完成的將由線圈、極靴、永磁體組成的探頭靠近被測物體，此后線圈通入高頻脈沖信號，則在被測物體靠近線圈的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生渦流，在永磁體產(chǎn)生的磁場的作用下，渦流區(qū)域的內(nèi)部質(zhì)點將受力，使被測物體中的粒子發(fā)生震動，從而在被測物體內(nèi)產(chǎn)生具有強橫波和弱縱波的超聲波，此超聲波在被測物體中傳播，在遇到聲阻抗不同的界面時發(fā)生反射，此反射波將被線圈所接收，線圈接收到的超聲波反射信號經(jīng)放大、整形、采樣送入8031單片機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)超聲波橫波在被測物體中的傳播速度和反射波的時間間隔計算出被測物體的厚度值。


圖1是測厚儀的電路方框圖，圖2是脈沖發(fā)生器電路原理圖，圖3是探頭結(jié)構(gòu)圖，圖4是線圈結(jié)構(gòu)圖，圖5是行程定位及探頭保護裝置結(jié)構(gòu)圖，圖6(a)～6(c)是采樣電路的波形圖。
本實用新型的電路方框圖如附圖1所示由脈沖發(fā)生器(1)，探頭(2)、行程定位及探頭保護裝置(3)、放大整形電路(4)，采樣電路(5)、8031單片機系統(tǒng)(6)、顯示器(7)、直流電源(8)組成。
脈沖發(fā)生器(1)電路如附圖2所示帶有一個輸出電壓為直流300伏至500伏的開關(guān)電源(9)，和由晶體三極管T1、T2、T3及適量的電阻、電容R1～R9和C1～C4組成的倍壓電路，靜態(tài)時每個電容器的兩端充滿電荷，當由8031單片機系統(tǒng)(5)送出的觸發(fā)信號由輸入端A輸入時，晶體三極管依次擊穿，各級中的電容形成串聯(lián)放電回路，從而在輸出端得到探頭(2)所需要的峰值800～1500V寬為毫秒量級的脈沖信號。
探頭(2)的結(jié)構(gòu)如附圖3所示由永磁體(13)、線圈(11)、極靴(12)組成。(10)是被測物體。
線圈(11)的結(jié)構(gòu)如附圖4所示，為多圈(200～400匝)、平面、圓形狀。
行程定位及探頭保護裝置(3)如附圖5所示由保護膜(14)、軸向伸縮式外套(15)、定位塊(16)、觸發(fā)開關(guān)(17)、導(dǎo)桿(18)、彈簧(19)、后座(20)組成。
軸向伸縮式外套(15)其上連接有保護膜(14)和定位塊(16)，當用力壓下后座(20)時軸向伸縮式外套(15)和定位塊(16)將相對后座(20)運動，使被測線圈(11)靠近被測物體(10)，同時定位塊(16)使觸發(fā)開關(guān)(17)接通，通知8031單片機系統(tǒng)(6)，8031單片機系統(tǒng)(6)在接收到觸發(fā)開關(guān)(17)的信號后，向脈沖信號發(fā)生器(1)發(fā)出觸發(fā)信號，同時啟動采樣電路(5)進行采樣，采樣電路(5)完成采樣后通知8031單片機系統(tǒng)(6)，8031單片機系統(tǒng)(6)在接收到采樣電路(5)發(fā)出的采樣完成信號后在顯示器上顯示信息通知操作者采樣已經(jīng)完成，可以將探頭(2)移離被測物體(10)。
附圖1中的放大整形電路(4)由限幅器、帶通放大器、信號變換器組成，線圈(11)接收到的超聲波回波信號，經(jīng)限幅、放大、切割形成形狀整齊的脈沖信號如附圖6(a)所示。
附圖1中的采樣電路由二進制計數(shù)器、靜態(tài)存儲器、D觸發(fā)器和與非門電路組成，用一固定頻率的信號觸發(fā)計數(shù)器和存儲器，對附圖6(a)所示的信號存儲，波形如附圖6(b)和附圖6(c)所示，按這種方法檢測出超聲波回波的個數(shù)和計數(shù)脈沖個數(shù)則被測物體(10)的厚度為H＝NTC(1／2n)其中H－－被測物體厚度，N－－計數(shù)脈沖的有效個數(shù)，n－－超聲波回波的個數(shù)，
T－－插入脈沖的周期，C－－被測物體中超聲波的傳播速度。
放大整形電路、采樣電路和8031單片機系統(tǒng)都是超聲厚度測量儀中的常規(guī)電路，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，在此不再詳述。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、測量精度度、無需聲耦合劑、可對500℃以下的高溫被測物體實現(xiàn)在役測量，該厚度儀的主要技術(shù)指標是測量范圍2～50mm測量精度0.5％被測物體溫度不高于500攝氏度測量時間小于0.2秒
權(quán)利要求1.便攜式測厚儀，主要由脈沖發(fā)生器、探頭、行程定位及探頭保護裝置、放大整形電路、采樣電路、單片機系統(tǒng)等組成，其特征在于在上述行程定位及探頭保護裝置中的保護膜和軸向伸縮式外套以及線圈、極靴、永磁體組成電磁超聲波發(fā)射、接收裝置；保護膜在軸向伸縮式外套的前端，線圈在保護膜之后，由線圈、極靴和永磁體組成的探頭被裝在上述行程定位及探頭保護裝置內(nèi)。
2.權(quán)利要求1的便攜式測厚儀，其特征在于所述線圈為多圈、平面、環(huán)狀。
3.權(quán)利要求1的便攜式測厚儀，其特征在于所述軸向伸縮式外套與定位塊固定在一起，同時運動。
專利摘要便攜式測厚儀，主要由脈沖發(fā)生器、探頭、行程定位及探頭保護裝置、放大整形電路、采樣電路、單片機系統(tǒng)等組成，其特征在于在上述行程定位及探頭保護裝置中的保護膜和軸向伸縮式外套以及線圈、極靴、永磁體組成電磁超聲波發(fā)射、接收裝置；保護膜在軸向伸縮式外套的前端，線圈在保護膜之后，由線圈、極靴和永磁體組成的探頭被裝在上述行程定位及探頭保護裝置內(nèi)。
文檔編號G01B7/02GK2128729SQ9222239
公開日1993年3月24日 申請日期1992年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月23日
發(fā)明者王新平 申請人:王新平