專利名稱：小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)字測(cè)量領(lǐng)域，具體說(shuō)是通過(guò)超聲波可實(shí)現(xiàn)0. 5mm 4mm厚度 測(cè)量的一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超聲波檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要手段，是目前國(guó)內(nèi)外最常用的檢測(cè)方法之 一。對(duì)于被測(cè)物厚度的測(cè)量，尤其是具有復(fù)雜曲面的被測(cè)物厚度的測(cè)量，采用超聲波作為測(cè) 量手段，是最為有效、精確的。利用該原理制造的超聲測(cè)厚裝置廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶 金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)數(shù)顯設(shè)備測(cè)量范圍都有限，對(duì)于小曲率半徑 的曲面厚度的測(cè)量，測(cè)量精度遠(yuǎn)達(dá)不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能夠測(cè)量小曲率半徑曲面厚度， 并且通過(guò)計(jì)算機(jī)控制程序?qū)Σ杉ㄐ蔚姆治觥⑻幚?，確定波形時(shí)間值與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的 一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)字采集單元和顯 示模塊，所述上位機(jī)接收數(shù)字采集單元的數(shù)字信號(hào)，所述上位機(jī)將接收到的數(shù)字信號(hào)輸出 至顯示模塊顯示；所述數(shù)字采集單元信號(hào)輸入端與超聲波發(fā)射/接收裝置連接；所述超聲 波發(fā)射/接收裝置發(fā)射超聲波信號(hào)至被測(cè)物體，所述超聲波發(fā)射/接收裝置接收被測(cè)物體 返回的超聲波信號(hào)；所述數(shù)字采集單元將被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出 至上位機(jī)。所述數(shù)字采集單元采用RIGOL公司的VS5062數(shù)字虛擬示波器；所述數(shù)字虛擬示 波器其實(shí)時(shí)采樣率400M sa/s，存儲(chǔ)記憶長(zhǎng)度IM采樣點(diǎn)，單次帶寬60MHz，掃速范圍為5ns/ div 50s/div，觸發(fā)靈敏度為0. Idiv 1. Odiv。所述上位機(jī)中存儲(chǔ)控制程序?！N小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)控制程序，執(zhí) 行如下測(cè)量步驟步驟1)啟動(dòng)控制程序初始化模塊，對(duì)數(shù)字采集單元進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)置，通過(guò)上述 參數(shù)設(shè)置最終控制顯示模塊顯示。步驟2、啟動(dòng)控制程序校準(zhǔn)模塊，對(duì)步驟1中采集的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行波形篩選；通過(guò) 校準(zhǔn)模塊分別對(duì)厚度為0. 5mm、Imm和4mm的被測(cè)物進(jìn)行校準(zhǔn)，得到厚度標(biāo)尺，可知被測(cè)物厚 度值與超聲波反射波形的時(shí)間值成比例關(guān)系，計(jì)算公式為d=v x t/2式1其中d為被測(cè)物厚度，V為超聲波在被測(cè)物中的傳播速度，t為超聲波在被測(cè)物中 的傳播時(shí)間；
步驟幻啟動(dòng)控制程序測(cè)量模塊，根據(jù)步驟2中得到的厚度標(biāo)尺，對(duì)0. 5 4mm范 圍內(nèi)的被測(cè)物進(jìn)行厚度測(cè)量，通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)顯示模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。步驟4)啟動(dòng)數(shù)據(jù)管理模塊，所述數(shù)據(jù)管理模塊包括測(cè)試信息、被測(cè)物信息、操作 位置、數(shù)據(jù)表、存儲(chǔ)、調(diào)出和打印。所述控制程序初始化模塊對(duì)數(shù)字虛擬示波器進(jìn)行基本參數(shù)的設(shè)置，包括觸發(fā)信 源、觸發(fā)方式、掃描方式、時(shí)間檔位、電壓檔位、觸發(fā)延時(shí)、觸發(fā)電平、觸發(fā)釋抑。所述波形篩選的目的是準(zhǔn)確捕獲到有效波形，所述篩選有效波形采用閾值-矯正 值的方法進(jìn)行篩選，需要分兩種情況分別篩選(1)當(dāng)波峰彡閾值時(shí)，則波峰后的第一個(gè)過(guò)0點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；(2)當(dāng)I波谷I彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰彡矯正值時(shí)，則前一個(gè)波峰后的 第一個(gè)過(guò)ο點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；又當(dāng)ι波谷ι彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰<矯 正值時(shí)，則波谷后的第一個(gè)下降沿的過(guò)ο點(diǎn)作為有效波形捕捉點(diǎn)；根據(jù)上述捕獲的有效波形，并通過(guò)軟件平臺(tái)(LabVIEW)讀取超聲波在被測(cè)物中傳 播的時(shí)間。所述厚度標(biāo)尺計(jì)算過(guò)程如下，首先通過(guò)數(shù)字采集單元讀取超聲波在標(biāo)準(zhǔn)量被測(cè)物
中傳播的時(shí)間，然后通過(guò)超聲波在0. 5mm和4mm兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物中傳播的時(shí)間來(lái)確定相對(duì)
時(shí)間零點(diǎn)，計(jì)算公式為
0.5-0 tn5~tn [湖]式2其中ta5為0. 5mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，t4為4mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，t0為相對(duì)時(shí)間零占.在厚度標(biāo)尺中顯示數(shù)字設(shè)置為0. 01，確定完時(shí)間零點(diǎn)即可根據(jù)b = 0. OlX(Vt0) 來(lái)確定步進(jìn)值，其中、為Imm對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，b為步進(jìn)值；由上述方法確定、時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 位置作為厚度標(biāo)尺的0點(diǎn)位置，以t4時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置作為厚度標(biāo)尺的4mm位置；將0 4mm這區(qū)間等分4個(gè)等份，每等份代表Imm ；再將每等份分成100個(gè)小等份，而步進(jìn)值對(duì)應(yīng)的 厚度值即為每個(gè)小等份的長(zhǎng)度；通過(guò)以上過(guò)程確定厚度標(biāo)尺；并且得到相應(yīng)零點(diǎn)位置，步 進(jìn)值的校準(zhǔn)結(jié)果。所述測(cè)量模塊包括波形顯示區(qū)域、實(shí)時(shí)厚度顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)表區(qū)；波形 顯示區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示測(cè)試的波形，其波形橫坐標(biāo)代表厚度值，縱坐標(biāo)代表電壓值；實(shí)時(shí)厚度 顯示實(shí)時(shí)顯示測(cè)量被測(cè)物的厚度值；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置設(shè)置測(cè)量方式，截面和物理量；數(shù)據(jù) 表區(qū)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存、顯示。所述數(shù)據(jù)管理模塊，其中測(cè)試信息包括測(cè)試者和測(cè)試時(shí)間；被測(cè)物信息包括臺(tái) 號(hào)和被測(cè)物號(hào)；操作位置實(shí)現(xiàn)選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的路徑和文件的命名；數(shù)據(jù)表測(cè)量數(shù)據(jù)顯 示在規(guī)范數(shù)據(jù)報(bào)表中；存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存；調(diào)出實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的查詢；打印實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)報(bào)表的打印。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用工業(yè)PC作為上位機(jī)，測(cè)量系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其可靠性高、成本低、 性能高。
2、本發(fā)明可利用超聲波進(jìn)行0. 5mm 4mm范圍內(nèi)的厚度測(cè)量，測(cè)量精度可達(dá) 0. Olmm,測(cè)量精度高，速度快，可大大減少測(cè)量人員的投入。3、本發(fā)明利用高能量超聲波探頭進(jìn)行測(cè)量，最小允許被測(cè)物表面曲率半徑為5mm。4、本發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)控制程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算，計(jì)算精度高，通過(guò)數(shù)字顯示單 元準(zhǔn)確、直觀顯示測(cè)試結(jié)果。


圖1為本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制程序流程圖；圖3為本發(fā)明的校準(zhǔn)模塊流程圖；圖4為本發(fā)明的測(cè)量模塊流程圖；圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)管理模塊方框圖；圖6為本發(fā)明顯示模塊顯示的波形圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-6所示，一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)字 采集單元和顯示模塊，所述上位機(jī)接收數(shù)字采集單元的數(shù)字信號(hào)，所述上位機(jī)將接收到的 數(shù)字信號(hào)輸出至顯示模塊顯示；所述數(shù)字采集單元信號(hào)輸入端與超聲波發(fā)射/接收裝置連 接；所述超聲波發(fā)射/接收裝置通過(guò)超聲波探頭發(fā)射超聲波信號(hào)至被測(cè)物體，所述超聲波 發(fā)射/接收裝置接收被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)；所述數(shù)字采集單元將被測(cè)物體返回的超 聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出至上位機(jī)。所述上位機(jī)采用研華PT610雙核處理器、主頻2. 8GHz、內(nèi)存2GB、獨(dú)立顯卡，顯存 512MB的工業(yè)控制機(jī)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度，為智能超聲測(cè)厚軟件穩(wěn)定運(yùn)行提供 了必要條件。所述上位機(jī)中存儲(chǔ)控制程序。所述數(shù)字采集單元采用RIGOL公司的VS5062 數(shù)字虛擬示波器；所述數(shù)字虛擬示波器其實(shí)時(shí)采樣率400M sa/s，存儲(chǔ)記憶長(zhǎng)度IM采樣點(diǎn)， 單次帶寬60MHz，掃速范圍為5nS/div 50s/div，觸發(fā)靈敏度為0. Idiv 1. Odiv。超聲波 發(fā)射/接收裝置采用YT-603超聲波發(fā)生器。所述超聲波發(fā)射/接收裝置主要是通過(guò)超聲 波壓電傳感器發(fā)射超聲波，并接收被測(cè)物體的底面反射回來(lái)的反射波。將接收的反射波通 過(guò)數(shù)字采集單元進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)上位機(jī)中的控制程序處理，且通過(guò)顯示單元顯示出 來(lái)。數(shù)字采集單元實(shí)質(zhì)上是一個(gè)虛擬數(shù)字示波器。該數(shù)字采集單元可以實(shí)現(xiàn)普通示波器的 功能，可以對(duì)其進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置(在測(cè)量系統(tǒng)中的初始化模塊中設(shè)置)。一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)控制程序，執(zhí) 行如下測(cè)量步驟步驟1)啟動(dòng)控制程序初始化模塊，對(duì)數(shù)字采集單元進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)置，通過(guò)上述 參數(shù)設(shè)置最終控制顯示模塊顯示。步驟2、啟動(dòng)控制程序校準(zhǔn)模塊，對(duì)步驟1中采集的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行波形篩選；通過(guò) 校準(zhǔn)模塊分別對(duì)厚度為0. 5mm、Imm和4mm的標(biāo)準(zhǔn)量被測(cè)物進(jìn)行校準(zhǔn)，得到厚度標(biāo)尺，可知被 測(cè)物厚度值與超聲波反射波形的時(shí)間值成比例關(guān)系，計(jì)算公式為
d =1其中d為被測(cè)物厚度，V為超聲波在被測(cè)物中的傳播速度，t為超聲波在被測(cè)物中 的傳播時(shí)間；步驟幻啟動(dòng)控制程序測(cè)量模塊，根據(jù)步驟2中得到的厚度標(biāo)尺，對(duì)0. 5 4mm范 圍內(nèi)的被測(cè)物進(jìn)行厚度測(cè)量，通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)顯示模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。步驟4)啟動(dòng)數(shù)據(jù)管理模塊，所述數(shù)據(jù)管理模塊包括測(cè)試信息、被測(cè)物信息、操作 位置、數(shù)據(jù)表、存儲(chǔ)、調(diào)出和打印。所述控制程序初始化模塊對(duì)數(shù)字虛擬示波器進(jìn)行基本參數(shù)的設(shè)置，包括觸發(fā)信 源、觸發(fā)方式、掃描方式、時(shí)間檔位、電壓檔位、觸發(fā)延時(shí)、觸發(fā)電平、觸發(fā)釋抑。所述觸發(fā)信 源包括輸入通道(CHl、Cffi)、外部觸發(fā)(ΕΧΤ、ΕΧΤΛ)；所述觸發(fā)方式特定為邊沿觸發(fā)方式 (EDGE)，即在輸入信號(hào)下降沿的觸發(fā)閾值上觸發(fā)；所述掃描方式?jīng)Q定示波器在無(wú)觸發(fā)事件 情況下的行為方式，示波器在普通觸發(fā)方式下只有當(dāng)觸發(fā)條件滿足時(shí)才能采樣到波形，在 沒(méi)有觸發(fā)時(shí)示波器將顯示原有波形而等待觸發(fā)；所述觸發(fā)釋抑指重新啟動(dòng)觸發(fā)電路的時(shí)間 間隔，在釋抑期間，示波器不會(huì)觸發(fā)，直至釋抑時(shí)間結(jié)束；所述時(shí)間檔位指水平方向上時(shí)間 的最小單位；所述電壓檔位指垂直方向上電壓的最小單位；所述觸發(fā)延時(shí)指信號(hào)觸發(fā)的 延時(shí)時(shí)間；所述觸發(fā)電平指信號(hào)的觸發(fā)電平。所述波形篩選的目的是準(zhǔn)確捕獲到有效波形，所述篩選有效波形采用閾值-矯正 值的方法進(jìn)行篩選，需要分兩種情況分別篩選(1)當(dāng)波峰彡閾值時(shí)，則波峰后的第一個(gè)過(guò)0點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；(2)當(dāng)I波谷I彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰彡矯正值時(shí)，則前一個(gè)波峰后的 第一個(gè)過(guò)ο點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；又當(dāng)ι波谷ι彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰<矯 正值時(shí)，則波谷后的第一個(gè)下降沿的過(guò)ο點(diǎn)作為有效波形捕捉點(diǎn)；根據(jù)上述捕獲的有效波形，并通過(guò)軟件平臺(tái)(LabVIEW)讀取超聲波在被測(cè)物中傳 播的時(shí)間，所述閾值和矯正值可以通過(guò)軟件平臺(tái)(LabVIEW)輸入，或者執(zhí)行默認(rèn)值。所述厚度標(biāo)尺計(jì)算過(guò)程如下，首先通過(guò)數(shù)字采集單元采集到的回波數(shù)據(jù)讀取超聲
波在標(biāo)準(zhǔn)量被測(cè)物中傳播的時(shí)間，然后通過(guò)超聲波在0. 5mm和4mm兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物中傳播
的時(shí)間來(lái)確定相對(duì)時(shí)間零點(diǎn)，計(jì)算公式為 0.5-0 t05 -ta4 = 二式 2其中ta5為0. 5mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，t4為4mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，t0為相對(duì)時(shí)間零占.在厚度標(biāo)尺中顯示數(shù)字設(shè)置為0. 01，確定完時(shí)間零點(diǎn)即可根據(jù)b = 0. OlX(Vt0) 來(lái)確定步進(jìn)值，其中、為Imm對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，b為步進(jìn)值；由上述方法確定、時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 位置作為厚度標(biāo)尺的0點(diǎn)位置，以t4時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置作為厚度標(biāo)尺的4mm位置；將0 4mm這區(qū)間等分4個(gè)等份，每等份代表Imm ；再將每等份分成100個(gè)小等份，而步進(jìn)值對(duì)應(yīng)的 厚度值即為每個(gè)小等份的長(zhǎng)度；通過(guò)以上過(guò)程確定厚度標(biāo)尺；并且得到相應(yīng)零點(diǎn)位置，步 進(jìn)值的校準(zhǔn)結(jié)果。
所述測(cè)量模塊包括波形顯示區(qū)域、實(shí)時(shí)厚度顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)表區(qū)；波形 顯示區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示測(cè)試的波形，其波形橫坐標(biāo)代表厚度值，縱坐標(biāo)代表電壓值；實(shí)時(shí)厚度 顯示實(shí)時(shí)顯示測(cè)量被測(cè)物的厚度值；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置設(shè)置測(cè)量方式，截面和物理量；數(shù)據(jù) 表區(qū)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存、顯示。所述測(cè)量模塊是根據(jù)校準(zhǔn)模塊中的厚度標(biāo)尺對(duì)0. 5 4mm范圍內(nèi)的被測(cè)物進(jìn)行厚 度測(cè)量，實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。在測(cè)量模塊中，處在0. 5 4mm范圍內(nèi)任意厚度被測(cè)物 都可以測(cè)量，并通過(guò)軟件平臺(tái)(LabVIEW)顯示控件將實(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)值通過(guò)顯示單元顯示出 來(lái)，顯示精度可達(dá)0. 000001。所述測(cè)量模塊中包括波形顯示區(qū)域、實(shí)時(shí)厚度顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)表區(qū)。波 形顯示區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示測(cè)試的波形，其橫坐標(biāo)代表厚度值，單位mm，縱坐標(biāo)代表電壓值，單 位V。實(shí)時(shí)厚度顯示自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量被測(cè)物的厚度值；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置設(shè)置測(cè)量方式，截面和物理量。測(cè)量方式有同截面自動(dòng)，同參數(shù)自 動(dòng)和手動(dòng)三種方式。同截面自動(dòng)指測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)保存按同截面，而參數(shù)(參數(shù)指物理量)自 動(dòng)的測(cè)量順序保存數(shù)據(jù)；同參數(shù)自動(dòng)指測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)保存按同參數(shù)而截面自動(dòng)的測(cè)量順序保 存數(shù)據(jù)；手動(dòng)方式指手動(dòng)選擇截面和物理量確定要測(cè)量的厚度點(diǎn)；數(shù)據(jù)表區(qū)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存、顯示，數(shù)據(jù)表中的索引與系統(tǒng)設(shè)置中截面、物理 量一一對(duì)應(yīng)。所述步驟4中數(shù)據(jù)管理模塊，其中測(cè)試信息包括測(cè)試者和測(cè)試時(shí)間；被測(cè)物信息 包括臺(tái)號(hào)和被測(cè)物號(hào)；操作位置實(shí)現(xiàn)選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的路徑和文件的命名；數(shù)據(jù)表測(cè)量 數(shù)據(jù)顯示在規(guī)范數(shù)據(jù)報(bào)表中；存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存；調(diào)出實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的查詢；打印 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)表的打印。
權(quán)利要求
1.一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，硬件部分包括上位機(jī)、數(shù)字采集單 元和顯示模塊，其特征在于所述上位機(jī)接收數(shù)字采集單元的數(shù)字信號(hào)，所述上位機(jī)將接收到的數(shù)字信號(hào)輸出至顯 示模塊顯示；所述數(shù)字采集單元信號(hào)輸入端與超聲波發(fā)射/接收裝置連接；所述超聲波發(fā)射/接收裝置發(fā)射超聲波信號(hào)至被測(cè)物體，所述超聲波發(fā)射/接收裝置 接收被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)；所述數(shù)字采集單元將被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出至上位機(jī)。
2.按照權(quán)利要求1所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于所 述數(shù)字采集單元采用RIGOL公司的VS5062數(shù)字虛擬示波器；所述數(shù)字虛擬示波器其實(shí)時(shí) 采樣率400M sa/s，存儲(chǔ)記憶長(zhǎng)度IM采樣點(diǎn)，單次帶寬60MHz，掃速范圍為5nS/div 50s/ div，觸發(fā)靈敏度為0. Idiv 1. Odiv0
3.按照權(quán)利要求1所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于所 述上位機(jī)中存儲(chǔ)控制程序。
4.一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)控制程序，執(zhí)行如下測(cè)量步驟步驟1)啟動(dòng)控制程序初始化模塊，對(duì)數(shù)字采集單元進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)置，通過(guò)上述參數(shù) 設(shè)置最終控制顯示模塊顯示。步驟幻啟動(dòng)控制程序校準(zhǔn)模塊，對(duì)步驟1中采集的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行波形篩選；通過(guò)校準(zhǔn) 模塊分別對(duì)厚度為0. 5mm、Imm和4mm的被測(cè)物進(jìn)行校準(zhǔn)，得到厚度標(biāo)尺，可知被測(cè)物厚度值 與超聲波反射波形的時(shí)間值成比例關(guān)系，計(jì)算公式為d = Vx^ 1其中d為被測(cè)物厚度，V為超聲波在被測(cè)物中的傳播速度，t為超聲波在被測(cè)物中的傳 播時(shí)間；步驟幻啟動(dòng)控制程序測(cè)量模塊，根據(jù)步驟2中得到的厚度標(biāo)尺，對(duì)0. 5 4mm范圍內(nèi) 的被測(cè)物進(jìn)行厚度測(cè)量，通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)顯示模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。步驟4)啟動(dòng)數(shù)據(jù)管理模塊，所述數(shù)據(jù)管理模塊包括測(cè)試信息、被測(cè)物信息、操作位置、 數(shù)據(jù)表、存儲(chǔ)、調(diào)出和打印。
5.按權(quán)利要求4所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于所述控制程序初始化模塊對(duì)數(shù)字虛擬示波器進(jìn)行基本參數(shù)的設(shè)置，包括觸發(fā)信源、觸發(fā)方式、掃描方式、時(shí)間檔位、電壓檔位、觸發(fā)延時(shí)、觸發(fā)電平、觸發(fā)釋抑。
6.按權(quán)利要求4所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于所述 波形篩選的目的是準(zhǔn)確捕獲到有效波形，所述篩選有效波形采用閾值-矯正值的方法進(jìn)行 篩選，需要分兩種情況分別篩選(1)當(dāng)波峰>閾值時(shí)，則波峰后的第一個(gè)過(guò)0點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；(2)當(dāng)ι波谷ι彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰彡矯正值時(shí)，則前一個(gè)波峰后的第一 個(gè)過(guò)ο點(diǎn)作為有效波形的捕捉點(diǎn)；又當(dāng)ι波谷ι彡閾值時(shí)，且當(dāng)波谷的前一個(gè)波峰<矯正值時(shí)，則波谷后的第一個(gè)下降沿的過(guò)0點(diǎn)作為有效波形捕捉點(diǎn)；根據(jù)上述捕獲的有效波形，并通過(guò)軟件平臺(tái)(LabVIEW)讀取超聲波在被測(cè)物中傳播的 時(shí)間。
7.按權(quán)利要求4所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于所述厚度標(biāo)尺計(jì)算過(guò)程如下，首先通過(guò)數(shù)字采集單元讀取超聲波在標(biāo)準(zhǔn)量被測(cè)物中傳 播的時(shí)間，然后通過(guò)超聲波在0. 5mm和4mm兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物中傳播的時(shí)間來(lái)確定相對(duì)時(shí)間零點(diǎn)，計(jì)算公式為 0.5-0 = ‘-,ο 4-0 t4-t0其中ta5為0. 5mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，t4為4mm厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，、為相對(duì)時(shí)間零占.在厚度標(biāo)尺中顯示數(shù)字設(shè)置為0.01，確定完時(shí)間零點(diǎn)即可根據(jù)b = 0. OlX(Vt0)來(lái) 確定步進(jìn)值，其中、為Imm對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，b為步進(jìn)值；由上述方法確定、時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位 置作為厚度標(biāo)尺的0點(diǎn)位置，以t4時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置作為厚度標(biāo)尺的4mm位置；將0 4mm 這區(qū)間等分4個(gè)等份，每等份代表Imm;再將每等份分成100個(gè)小等份，而步進(jìn)值對(duì)應(yīng)的厚 度值即為每個(gè)小等份的長(zhǎng)度；通過(guò)以上過(guò)程確定厚度標(biāo)尺；并且得到相應(yīng)零點(diǎn)位置，步進(jìn) 值的校準(zhǔn)結(jié)果。
8.按權(quán)利要求4所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于 所述測(cè)量模塊包括波形顯示區(qū)域、實(shí)時(shí)厚度顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)表區(qū)；波形顯示區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示測(cè)試的波形，其波形橫坐標(biāo)代表厚度值，縱坐標(biāo)代表電壓值； 實(shí)時(shí)厚度顯示實(shí)時(shí)顯示測(cè)量被測(cè)物的厚度值； 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置設(shè)置測(cè)量方式，截面和物理量； 數(shù)據(jù)表區(qū)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存、顯示。
9.按權(quán)利要求4所述的小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)管理模塊，其中測(cè)試信息包括測(cè)試者和測(cè)試時(shí)間；被測(cè)物信息包括臺(tái)號(hào)和被測(cè)物號(hào)；操作位置實(shí)現(xiàn)選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的路徑和文件的命名；數(shù)據(jù)表測(cè)量數(shù)據(jù)顯示在 規(guī)范數(shù)據(jù)報(bào)表中；存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的保存；調(diào)出實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的查詢；打印實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào) 表的打印。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種小曲率半徑復(fù)雜曲面智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、數(shù)字采集單元和顯示模塊，所述上位機(jī)接收數(shù)字采集單元的數(shù)字信號(hào)，所述上位機(jī)將接收到的數(shù)字信號(hào)輸出至顯示模塊顯示；所述數(shù)字采集單元信號(hào)輸入端與超聲波發(fā)射/接收裝置連接；所述超聲波發(fā)射/接收裝置發(fā)射超聲波信號(hào)至被測(cè)物體，所述超聲波發(fā)射/接收裝置接收被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)；所述數(shù)字采集單元將被測(cè)物體返回的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出至上位機(jī)。該系統(tǒng)通過(guò)控制程序?qū)崿F(xiàn)被測(cè)物厚度的自動(dòng)計(jì)算處理及數(shù)字顯示；本發(fā)明采用工業(yè)PC，該系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高、成本低；且對(duì)0.5mm～4mm厚度的被測(cè)物測(cè)量，測(cè)量精度達(dá)0.01mm，測(cè)量精度高，速度快，大大減少測(cè)量人員的投入。
文檔編號(hào)G01B17/02GK102109333SQ20091024869
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者劉麗麗, 劉飛, 夏筱筠, 宋佳, 張荊德, 李瑞福, 楊振輝, 柏松, 陸廼田 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司