[发明专利]超声水下目标测厚系统及测厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声测厚技术，特别涉及一种超声水下目标测厚系统及测厚方法。

背景技术

超声波检测是无损检测领域的一个重要手段，从超声波反射波的位置和波形即可得到被测物体内部缺陷以及厚度等性质。目前，超声波无损检测广泛应用于渔业、航海和海下工业等领域。

在渔业领域：传统上渔民是根据个人经验来判断哪个区域是鱼群常常出没的地方，这种方法显然效率很低，并且存在很多不确定性。而利用超声波检测技术，就根据超声反射波滞后的时间和波速，就可以确定鱼群的位置和密度以及海水的深度，这样不仅提高了捕捞效率，还降低了捕捞成本。在海下工业领域：随着我国海洋油田的开发，海底输油管道已越来越多，截至目前，所敷设的各种类型的管道，其种类和数量之多亦已跃居世界前列，如何对在役海底管道实行管内检测，及时发现泄漏问题，采取措施，延长寿命，已成为我国海洋油田降低石油和天然气生产成本的关键所在。

当前，国内许多企业如中科院武汉物理研究所、汕头超声仪器研究所等研究机构均推出了自己的数字式超声测厚仪。其中一些产品的技术水平已接近国外同类产品，超声测厚系统的研制也取得了一定的成绩。而在国外，如美国的PANAMETRICS公司、德国的KrautKramer公司、日本的Olympus公司等，这些公司在超声测厚技术方面都是处于世界领先水平，由于市面上出售的各种超声波测厚仪操作复杂、价格昂贵，并不具备检测水下目标厚度的能力，所以需要研制一种能够检测水下目标厚度的非接触式超声测厚系统。

发明内容

本发明是针对各种超声波测厚仪不具备检测水下目标厚度的能力的问题，提出了一种超声水下目标测厚系统及测厚方法，可以准确测量水下目标的厚度，测量精度高，并实时显示测量结果，便于分析。

本发明的技术方案为：一种超声水下目标测厚系统，其特征在于,该系统包括超声波发射电路、超声波换能器、超声波接收调理电路、ADC模块、人机交互模块和控制处理器，所述的微控制器分别与超声发射电路、ADC模块和人机交互模块相连接，所述超声发射电路连接超声波换能器，所述超声波换能器连接信号调理电路，信号调理电路与ADC模块相连，所述超声波接收调理电路包括放大电路和滤波电路，所述人机交互模块由键盘扫描电路和LCD显示电路构成；由所述的控制处理器给出触发信号到超声波发射电路，超声波发射电路输出激励信号驱动水中超声波换能器产生高频脉冲信号，水中超声波换能器接收经过水下目标物体上下两表面返回脉冲回波；然后送入超声波接收调理电路，依次经过放大、滤波处理；最后超声波接收调理电路输出信号经过ADC模块进行模数转换后送至控制处理器，控制处理器通过公式计算水中被测物体厚度，并输出处理结果送至人机交互模块显示。

所述超声波换能器中采集元件采用水浸聚焦收发一体式探头，起到发射超声波和接收超声波的作用，所述超声波换能器在电脉冲激励下将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处于接收状态时，将声能转换为电能。

所述水浸聚焦收发一体式探头是由平直探头在晶片前加上声透镜构成。

应用以上所述超声水下目标测厚系统的测厚方法，其特征在于该方法具体包括如下步骤：

1)控制处理器通过超声波发射电路驱动水中超声波换能器产生中心频率为2.5MHz的宽带脉冲信号,脉冲信号在水面下经过水下目标物体上下两表面反射回波；

2)超声波换能器接收返回脉冲回波送超声波接收调理电路进行信号放大和滤波：经过接收调理电路处理后的回波信号经过放大电路放大，并经包括高通滤波电路和带通滤波电路的滤波电路滤波；

3)超声波接收调理电路输出信号送ADC模块，与设定好的软件阈值比较，如果ADC采集的电压值大于阈值，判断其为回波；则从开始发射超声波到接收到回波的第一个波为t₁，第二个波为t₂,则渡越时间Δt＝t₂-t₁，为了保证可靠性，可以采用统计平均尽可能消除干扰；

4)ADC模块进行模数转换后送数据至控制处理器，控制处理器通过公式计算水中被测物体厚度，

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