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超聲波連續(xù)測厚原理

　　在超聲波測厚系統(tǒng)中,我們采用八個探頭均勻環(huán)繞在管材周圍、相鄰的兩個探頭相隔45°的探頭分布方式。工作時每個探頭 的激發(fā)頻率為75 Hz,同時管材在傳送器的傳送下均勻通過探頭的測量區(qū)域,如果管材的傳送速度為10 m/min,那么同一個探頭兩個相鄰的測量點之間的距離為2.22 mm;整個系統(tǒng)相鄰的兩個測量點之間的距離為0.278 mm。

超聲波測厚儀系統(tǒng)組成

探頭的分布

    在應(yīng)用過程中,由于管材表面不夠平滑,無法做到探頭與管材表面的直接耦合,超聲波由空氣到固體的透射率非常低,所以為了保證有一定能量的超聲波 透射過管材,在探頭到管材之間就需要耦合劑。在本系統(tǒng)中,我們采用了噴淋水耦合的方法,利用水作為耦合劑。從管材壁反射回的超聲波脈沖經(jīng)過探頭接收后變成電信號,再經(jīng)過電路分析,得出壁厚信息。

電路分析

　　 超聲波測厚電路主要由脈沖發(fā)生器、分頻電路、探頭激勵電路、回波信號放大電路、干擾切割電路、壁厚形成電路、脈沖寬度轉(zhuǎn)換電路組成。

     系統(tǒng)由數(shù)字脈沖發(fā)生器提供20 MHz脈沖,送給數(shù)字分頻電路,經(jīng)過數(shù)字分頻電路產(chǎn)生三部分同頻率脈沖信號,一部分送移位觸發(fā)電路,一部分送壁厚脈沖形成電路,另一部分送數(shù)據(jù)采集卡;每 個探頭激勵脈沖形成電路產(chǎn)生幅度為640 V的沖擊信號用來激發(fā)探頭;回波信號首先經(jīng)過放大電路放大,再由一塊高速比較器剔除干擾;由邏輯電路形成壁厚脈沖;壁厚脈沖通過脈沖寬度轉(zhuǎn)換電路將壁厚信 號轉(zhuǎn)換為便于測量的電壓幅值信號送數(shù)據(jù)采集卡。系統(tǒng)通過移位觸發(fā)依次觸發(fā)8個超聲波探頭。探頭A觸發(fā)后探頭B觸發(fā),之后C觸發(fā),等到探頭H觸發(fā)之后,探頭 A再次觸發(fā),依次輪回。

      由于整個系統(tǒng)是8個通道的,在此之前的超聲波探頭激勵脈沖形成電路、回波信號放大電路、干擾信號切割電路、壁厚脈沖形成電路都各有8套,形成的 8路壁厚脈沖信號為了保證測量標準的一致性,要通過同一個充放電電路。所以,信號在進入恒流源充放電電路之前要進行混合,通過時分復(fù)用把8個通道的信號混合為一個通道的信號。