專利名稱：超聲測厚儀及其單晶探頭和雙晶探頭識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波脈沖反射原理測量裝置，尤其涉及超聲測厚儀的單、 雙晶探頭識別方法以及測量應(yīng)用方法及識別和應(yīng)用單、雙晶探頭的超聲測厚 儀。
背景技術(shù)：
超聲測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的儀器，當超聲 測厚儀的探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達二種不同材料分界面時， 脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材 料的厚度。對于超聲測厚儀的探頭都具有延遲塊，發(fā)射的超聲波脈沖反射回 探頭的脈沖包括界面反射脈沖和底面反射脈沖。參照圖l所示的超聲波脈沖反 射厚度測量原理，如果發(fā)射脈沖和界面反射脈沖的傳播時間為tl，發(fā)射脈沖
和底面反射脈沖的傳播時間為t2，則超聲波在測量工件中的飛行時間為t二t2-tl,根據(jù)超聲波在測量工件中飛行速度v，測量工件的厚度值為h- tX v/2。
根據(jù)測量探頭類型分為單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式，單晶探 頭測量是發(fā)射和接收采用同一個晶片，雙晶探頭測量是發(fā)射和接收分別采用 一個晶片。參照圖2，單晶探頭和雙晶探頭主要包括延遲塊21，超聲晶體22， 電極23，引線24，連接器25。傳統(tǒng)的單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式 分別用兩臺超聲測厚儀上實現(xiàn)。
圖3所示為一種釆用雙晶探頭測量方式的超聲測厚儀，其包括有機身31， 顯示屏32，鍵盤33，雙晶探頭34，接收插座35，發(fā)射插座36。其基本原理為 由探頭34發(fā)射超聲波脈沖通過延遲塊到達被測物體并在物體中傳播，到達材 料分界面時通過延遲塊被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中的傳播時間來確定被測材料的厚度。由鍵盤33輸入指令，通過發(fā)射插座36給探頭一 個發(fā)射信號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反射信號通過接收插座35 反饋給處理單元，信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù)由顯示屏32顯示。
圖4所示為雙晶探頭測量超聲測厚儀的工作原理，其中由鍵盤43輸入指令 給處理單元41,由處理單元控制發(fā)射電路44輸出電脈沖至探頭，激勵壓電晶 片產(chǎn)生脈沖超聲波，超聲波在被測物體上下兩面之間形成多次反射，反射波 經(jīng)過壓電晶片轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)接收電路46進行放大整型后，傳送至邏輯電 路47，讀取邏輯電路47中的測量數(shù)據(jù)后傳送至處理單元進行處理，并將最后 結(jié)果輸出至液晶顯示屏42。
圖5所示為一種采用單晶探頭測量方式超聲測厚儀，其包括有機身51，顯 示屏52，鍵盤53，單晶探頭54，接收和發(fā)射插座55。其基本原理為由探頭54 發(fā)射超聲波脈沖通過延遲塊到達被測物體并在物體中傳播，到達材料分界面 時通過延遲塊被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中的傳播時間來確 定被測材料的厚度。由鍵盤53輸入指令，通過發(fā)射插座56給探頭一個發(fā)射信 號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反射信號通過接收插座55反饋給處 理單元，信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù)由顯示屏52顯示。
圖6所示為單晶探頭測量超聲測厚儀的工作原理，其中，由鍵盤63輸入指 令給處理單元61，由處理單元控制發(fā)射電路64輸出電脈沖至探頭，激勵壓電 晶片產(chǎn)生脈沖超聲波，超聲波在被測物體上下兩面之間形成多次反射，反射 波經(jīng)過壓電晶片轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)接收電路66進行放大整型后，傳送至邏輯 電路67，讀取邏輯電路67中的測量數(shù)據(jù)后傳送至處理單元進行處理，并將最 后結(jié)果輸出至液晶顯示屏62。
現(xiàn)有技術(shù)中，依靠兩套發(fā)射電路在同一臺超聲測厚儀上實現(xiàn)單雙晶探頭 測量方式時，單晶探頭只能插雙晶探頭的接收插座中，參見圖7所示的現(xiàn)雙探 頭測量模式的超聲測厚儀。其中，由鍵盤73輸入指令給處理單元71,雙晶探 頭測量方式下由處理單元控制發(fā)射電路74輸出電脈沖至探頭，激勵壓電晶片產(chǎn)生脈沖超聲波；單晶探頭測量方式下由處理單元控制發(fā)射電路78輸出電脈 沖至探頭，激勵壓電晶片產(chǎn)生脈沖超聲波。超聲波在被測物體上下兩面之間 形成多次反射，反射波經(jīng)過壓電晶片轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)接收電路76進行放大 整型后，傳送至邏輯電路77,讀取邏輯電路77中的測量數(shù)據(jù)后傳送至處理單 元進行處理，并將最后結(jié)果輸出至液晶顯示屏72。
由于單晶探頭安插的限制，使用時或者通過人工設(shè)定探頭的類型，這樣
延誤了測量的時間，或者通過帶有識別單雙晶探頭類型的儲存信息的專用的 智能探頭，這樣探頭成本昂貴，且應(yīng)用具有周限性。而且，同一臺超聲測厚 儀上使用兩套發(fā)射電路，增大了儀器的制造成本，使整機結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭識別方法， 能夠在同一臺超聲測厚儀上實現(xiàn)單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式，提 高測試效率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭 識別方法，該方法包括下列步驟-
將發(fā)射電路和接收電路同時與第一探頭插座接通，根據(jù)是否接收到反射 波信號，判斷探頭插座上是否連接超聲晶片；
將發(fā)射電路和接收電路同時與第二探頭插座接通，根據(jù)是否接收到反射 波信號，判斷探頭插座上是否連接超聲晶片；以及
根據(jù)上述判斷結(jié)果，判斷連接的探頭是單晶探頭還是雙晶探頭，并將電 路切換到該類探頭的應(yīng)用狀態(tài)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例還提供一種超聲測厚儀，能夠?qū)崿F(xiàn)單 晶探頭和雙晶探頭的識別，該超聲測厚儀包括顯示器、鍵盤、處理單元、控 制邏輯電路、發(fā)射電路、接收電路、兩個探頭插座和探頭，其中處理單元連 接顯示器并控制邏輯電路，邏輯電路連接發(fā)射電路和接收電路，探頭與探頭
7插座連接，其特征在于
該超聲測厚儀還包括通路切換電路，設(shè)置在發(fā)射電路和接收電路與探頭 插座之間，該通路切換電路接收處理單元的控制信號，使發(fā)射電路和接收電 路與探頭插座連接或斷開。
本發(fā)明實施例的有益效果在于，本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的單晶探頭測量方式 或雙晶探頭測量方式分別用兩臺超聲測厚儀上實現(xiàn)的方式，在同一臺超聲測 厚儀上實現(xiàn)單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式，提高了測試效率；相對 于讀取探頭儲存信息來識別單雙晶探頭的類型，必須采用專門的智能探頭， 擴大了探頭的類型和范圍；相對于依靠兩套發(fā)射電路在同一臺超聲測厚儀上 實現(xiàn)單雙晶探頭測量方式，降低了成本，簡化了整機系統(tǒng)。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部 分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中-
圖1是顯示超聲波脈沖反射厚度測量原理的示意圖； 圖2是單晶探頭和雙晶探頭的結(jié)構(gòu)示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)的采用雙晶探頭測量方式的超聲測厚儀的示意圖； 圖4是圖3所示的采用雙晶探頭測量方式的超聲測厚儀的工作原理圖； 圖5是現(xiàn)有技術(shù)的采用單晶探頭測量方式的超聲測厚儀的示意圖； 圖6是圖5所示的釆用雙晶探頭測量方式的超聲測厚儀的工作原理圖； 圖7是現(xiàn)有技術(shù)的兩套發(fā)射電路實現(xiàn)單雙晶探測量模式的超聲測厚儀的 工作原理圖8是顯示單晶探頭測量方式及雙晶探頭測量方式接收電路中超聲波信 號的示意圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭識別 方法的原理8圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可單晶探頭和雙晶探頭識別的超聲測厚 儀的測量模式選擇的流程圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可單晶探頭和雙晶探頭識別的超聲測厚 儀的結(jié)構(gòu)示意圖12是本發(fā)明一個實施例的可單晶探頭和雙晶探頭識別的超聲測厚儀中 通路切換電路的操作示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式 和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其 說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
本實施例提供一種超聲測厚儀的單雙晶探頭識別方法，以下結(jié)合附圖8 對其進行詳細說明。
參照圖8所示的單晶探頭測量方式及雙晶探頭測量方式接收電路中超聲 波信號的示意圖，說明本發(fā)明超聲測厚儀的單雙晶探頭識別方法的基本原理。 本發(fā)明利用超聲測厚儀的探頭無論單晶探頭還是雙晶探頭都具有延遲塊，發(fā) 射的超聲波脈沖在測試探頭后無論是否測量工件都是有延遲塊產(chǎn)生的界面反 射脈沖。對于雙晶探頭測量是發(fā)射和接收分別采用一個晶片，當進行測試后 接收電路在進行工件測量時只接收到底面反射超聲波信號，如果沒有進行工 件測量則沒有反射超聲波信號。而單晶探頭測量是發(fā)射和接收采用同一個晶 片，當進行測量時接收電路不僅接收底面反射超聲波信號，還有發(fā)射超聲波 信號和延遲塊界面回波信號，如果不進行工件測量接收電路只接收到發(fā)射超 聲波信號和延遲塊界面回波信號。因而對于單晶探頭無論是否測量，其接收 電路都會接收到發(fā)射超聲波信號和延遲塊界面回波信號，而對于雙晶探頭無 論是否測量，其接收電路都不會接收到發(fā)射超聲波信號和延遲塊界面回波信號。因而，可以根據(jù)接收電路是否接收到發(fā)射超聲波信號和延遲塊界面回波信號就能判斷探頭是否是單晶探頭測量探頭，對于雙晶探頭也可以用這種辦法判斷是否存在發(fā)射和接收測試探頭。
實施例2
本實施例提供一種單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用的超聲測厚儀的測量模式選擇方法，以下結(jié)合附圖9和圖IO對其進行詳細說明。
參照圖9所示的本發(fā)明的超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用方法的原理圖，處理單元dl將測量模式設(shè)置成為單晶探頭測量模式，控制邏輯電路d7發(fā)射電路d4輸出電脈沖經(jīng)通路切換電路d5至探頭插座d8，如果有探頭存在，則激勵壓電晶片產(chǎn)生脈沖超聲波，超聲波在探頭延遲塊上下兩面之間形成多次反射，反射波經(jīng)過壓電晶片轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)接收電路d6進行放大整型后，傳送至邏輯電路d7，讀取邏輯電路d7中的測量數(shù)據(jù)后傳送至處理單元進行處理，說明探頭插座d8有探頭存在；同理處理單元dl設(shè)置單晶探頭測量模式，控制邏輯電路d7發(fā)射電路d4輸出電脈沖經(jīng)通路切換電路d5至探頭插座d9，如果有探頭存在，則激勵壓電晶片產(chǎn)生脈沖超聲波，超聲波在探頭延遲塊上下兩面之間形成多次反射，反射波經(jīng)過壓電晶片轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)接收電路d6進行放大整型后，傳送至邏輯電路d7，讀取邏輯電路d7中的測量數(shù)據(jù)后傳送至處理單元進行處理，說明探頭插座d9有探頭存在。如果探頭插座d8和探頭插座d9都有探頭存在，則為雙晶探頭測量模式，如果只有探頭插座d8或探頭插座d9探頭存在，則為單晶探頭測量模式。
參照圖10所示的本發(fā)明的單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用的超聲測厚儀的操作方法的流程圖，說明本發(fā)明的超聲測厚儀的單雙晶探頭識別方法。該方法包括以下步驟首先將發(fā)射和接收電路共同接到探頭插座A進行判斷是否存在發(fā)射或接收探頭(S101)，然后將發(fā)射和接收電路共同接到探頭插座B進行判斷是否存在發(fā)射或接收探頭(S102)，判斷插座上測試探頭的類型(S103)，根據(jù)該判斷結(jié)果設(shè)置發(fā)射接收電路連接的情況(S104)，如果插座A上是單晶探頭則將發(fā)射和接收電路共同接到探頭插座A;如果是插座B上是單
晶探頭則將發(fā)射和接收電路共同接到探頭插座B;如果探頭插座A和B上連接的是雙晶探頭，發(fā)射電路接到探頭插座A和B中的一個，該探頭插座上連接的探頭是發(fā)射探頭，接收電路接到探頭插座A和B中的另一個，該探頭插座上連接的是接收探頭。實施例3
本實施例提供一種單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用的超聲測厚儀，以下結(jié)合附圖ll、圖12對其進行詳細說明。
參照圖11所示的本發(fā)明的單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用的超聲測厚儀，其包括有機身cl,液晶屏c2，鍵盤c3，單晶或雙晶探頭c4，插座c5，插座c6。其基本原理為由探頭c4發(fā)射超聲波脈沖通過延遲塊到達被測物體并在物體中傳播，到達材料分界面時通過延遲塊被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中的傳播時間來確定被測材料的厚度。雙晶探頭方式由鍵盤c3輸入指令，通過插座c6或c5給探頭一個發(fā)射信號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反射信號通過插座c5或c6反饋給處理單元，信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù)由液晶屏c2顯示。單晶探頭方式由鍵盤c3輸入指令，通過插座c6或c5給探頭一個發(fā)射信號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反射信號通過插座c6或c5反饋給處理單元，信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù)由液晶屏c2顯示。其中，本發(fā)明的超聲測厚儀還包括處理器和由兩個繼電器組成的通路切換電路，如圖12所示，通過處理器控制通路切換電路實現(xiàn)發(fā)射超聲波或反射超聲波在與兩插座c6和c5的通路之間進行切換，從而在同一臺超聲測厚儀上智能識別單雙晶探頭的類型，實現(xiàn)單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式。
以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭識別方法，其特征在于，該方法包括將發(fā)射電路和接收電路同時與第一探頭插座接通，根據(jù)是否接收到反射波信號，判斷探頭插座上是否連接有超聲晶片；將發(fā)射電路和接收電路同時與第二探頭插座接通，根據(jù)是否接收到反射波信號，判斷探頭插座上是否連接有超聲晶片；以及根據(jù)上述判斷結(jié)果，超聲測厚儀識別是否有超聲探頭，超聲探頭為單晶探頭還是雙晶探頭，并采用相應(yīng)的測量模式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于當接收到反射波信號時， 則插座上連接有超聲晶片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當判斷結(jié)果為第一探頭插 座和第二探頭插座都沒有接超聲晶片時，采用無探頭模式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當判斷結(jié)果為第一探頭插 座和第二探頭插座只有1個超聲晶片時，采用單晶探頭測量模式。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當判斷結(jié)果為第一探頭插 座和第二探頭插座都連接有超聲晶片時，采用雙晶探頭測量模式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于當采用雙晶探頭測量模式 時，將發(fā)射電路和接收電路分別連接到所述第一探頭插座和所述第二探頭插 座。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于當采用單晶探頭測量模式 時，將發(fā)射電路和接收電路同時連接到連接有探頭的探頭插座上。
8、 一種超聲測厚儀，該超聲測厚儀包括顯示器、鍵盤、處理單元、控制邏輯電路、發(fā)射電路、接收電路、兩個探頭插座和探頭，其中處理單元連接 顯示器并控制邏輯電路，邏輯電路連接發(fā)射電路和接收電路，探頭與探頭插座連接，其特征在于該超聲測厚儀還包括通路切換電路，設(shè)置在發(fā)射電路和接收電路與探頭 插座之間，該通路切換電路接收處理單元的控制信號，使發(fā)射電路和接收電 路與探頭插座連接或斷開。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲測厚儀，其特征在于在識別探頭時，通 路切換電路將發(fā)射電路和接收電路切換至連接同一個探頭插座，當接收信號 中包含發(fā)射超聲波信號和延遲塊界面回波信號時，則接有超聲晶片，否則沒 有接超聲晶片。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲測厚儀，其特征在于在選擇測量模式 時，通路切換電路將發(fā)射電路切換至連接一個探頭插座，當接收到反射波信 號時，則判定該探頭插座連接有超聲晶片，否則沒有超聲晶片；通路切換電 路將發(fā)射電路切換至連接另一個探頭插座，當接收到反射包信號時該探頭插 座連接有超聲晶片，否則沒有超聲晶片；當兩個探頭插座上都連接有超聲晶 片時，處理單元控制采用雙晶探頭測量模式；當兩個探頭插座上只有一個連 接有超聲晶片時，處理單元控制采用單晶探頭測量模式。兩個探頭插座上沒 有連接有超聲晶片時，處理單元控制采用無探頭模式。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲測厚儀，其特征在于當釆用雙晶探頭 測量模式，處理單元控制通路切換電路將發(fā)射電路連接到一個探頭插座，將 接收電路連接到另 一個探頭插座。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲測厚儀，其特征在于鍵盤輸入指令， 通過探頭插座給探頭一個發(fā)射信號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反 射信號通過探頭插座反饋給處理單元，處理單元將信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù) 傳送給液晶屏顯示。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲測厚儀，其特征在于當釆用單晶探頭 測量模式，處理單元控制通路切換電路將發(fā)射電路和接收電路同時連接到有 探頭的探頭插座上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲測厚儀，其特征在于鍵盤輸入指令，通過探頭插座給探頭一個發(fā)射信號，由探頭發(fā)射超聲波脈沖并將超聲脈沖反 射信號通過探頭插座反饋給處理單元，處理單元將信號經(jīng)過處理獲得的數(shù)據(jù) 傳送給液晶屏顯示。
15、根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲測厚儀，其特征在于所述通路切換電 路包括兩個繼電器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲測厚儀的單晶探頭和雙晶探頭識別和應(yīng)用方法，該方法包括將發(fā)射電路和接收電路同時與第一探頭插座接通，根據(jù)接收到的信號，判斷該第一探頭插座上連接是否有超聲探頭晶片存在；以及將發(fā)射電路和接收電路同時與第二探頭插座接通，根據(jù)接收到的信號，判斷該第二探頭插座上連接是否有超聲探頭晶片存在，從而進一步判斷連接的探頭是單晶探頭還是雙晶探頭，并將電路切換到該類探頭的應(yīng)用狀態(tài)。本發(fā)明還提供一種超聲測厚儀，該超聲測厚儀包括通路切換電路，設(shè)置在發(fā)射電路和接收電路與探頭插座之間。本發(fā)明在同一臺超聲測厚儀上實現(xiàn)單晶探頭測量方式或雙晶探頭測量方式，提高了測試效率。
文檔編號G01B17/02GK101469979SQ20071030846
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者磊 孫, 彭雪蓮, 徐西剛, 曹永超 申請人:北京時代之峰科技有限公司