[发明专利]一种电磁超声金属材料测厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料的测厚领域，具体涉及一种电磁超声金属材料测厚方法。

背景技术

金属材料在生产过程中由于加工工艺的限制难免出现厚度不均的情况，而在使用过程中也会因应力及腐蚀等因素而出现厚度变化。厚度的精确测量是确保金属材料质量和性能的重要手段。目前广泛采用传统的压电超声技术进行测厚，但压电超声技术检测时需要耦合剂的特性不仅限制了超声波的检测效率和应用范围，而且检测成本较高。

电磁超声技术无需耦合剂，是非接触测量技术，弥补了压电超声技术的不足，在国内外得到了广泛应用。国外在十多年前就利用电磁超声测厚仪取代压电超声测厚仪在铁轨、油气、管道等领域的应用，提高了检测效率，节约了检测成本。但由于电磁超声的换能效率很低，接收回波十分微弱，信噪比差，限制了电磁超声测厚精度的提高。

为了有效地提高测厚精度，国内在电磁超声换能器、测厚装置、回波的处理方法等方面进行了研究，不断有电磁超声测厚技术相关的专利出现。如专利申请号为201110444492.X，发明名称为《用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法》的发明专利，以及专利申请号为200810226405.1，发明名称为《电磁超声测厚方法》的发明专利，以上两个专利从换能器的角度出发设计适用于特定场合的换能器，从而提高信噪比。申请号为200910073194.7，发明名称为《一种电磁超声测厚仪及其测量方法》的发明专利提到了一种电磁超声测厚装置的原理及装置的测厚流程。但由于电磁超声接收回波十分微弱，且信噪比差的特性，传统测厚方法一般通过计算超声峰值到达的时刻确定传播时间。由于电磁超声波形的不规律性和金属材料属性的不同，超声回波峰值出现时刻并不固定，从而使传播时间的计算出现误差。

发明内容

本发明为了避免电磁超声的换能效率低，接收回波十分微弱且信噪比差，以及电磁超声回波的峰值点出现的时刻并不固定，测厚精度低的问题；进而提供一种电磁超声金属材料测厚方法。

本发明所述的电磁超声金属材料测厚方法通过接收电磁超声发射的回波信号，获得超声传播时间即接收信号的首个周波的起始过零点或起始峰值点与发射信号的首个周波起始点的时间间隔，计算金属材料厚度的具体技术方案如下：

步骤一、电磁超声发射；

步骤二、电磁超声接收；

电磁超声接收通过对电磁超声发射信号的接收，得到首个过零点或首个峰值点，最终得到超声传播时间T，计算金属材料的厚度其中，V表示超声波在金属材料中的传播速度，电磁超声接收回波脉冲串包含两种及两种以上频率的周期脉冲信号；以两种频率的周期脉冲信号中首个周波的起始过零点或首个峰值点计算超声传播时间，以过零点得到超声传播时间过程如下：

确定两种频率的周期脉冲信号中首个周波的起始过零点，获得脉冲串中每一个脉冲的过零点时间，最终得到第一个脉冲波首个过零点，通过两个频率起始过零点之间的时间间隔，确定超声传播时间步骤如下：

步骤(1)获得频率为f₁的脉冲信号和频率为f₂的脉冲信号的交界过零点C，f₂的脉冲对应的第一个过零点时间T_C；

步骤(2)根据以过零点计算超声传播时间步骤(1)得到的过零点C，以过零点C为基准，获得频率为f₁脉冲信号的所有过零点，并得到第一个过零点A即为首个周波反射脉冲串的到达时间T_A；

步骤(3)计算过零点A和过零点C之间的时间间隔ΔT＝T_C-T_A，通过确定A为首个过零点；

步骤(4)计算起始发射点时间T₀与首个过零点T_A的时间间隔即超声传播时间T＝T_A-T₀；

以峰值点确定超声传播时间过程如下：

确定两种频率的周期脉冲信号中首个周波的起始峰值点

获得电磁超声接收回波脉冲串中每一个脉冲的峰值时间，最终得到首个周波的起始峰值点，通过两个频率起始峰值点之间的时间间隔，确定超声传播时间步骤如下：

步骤(1)获得频率为f₂的脉冲对应的第一个峰值点D，f₂的脉冲对应的第一个峰值点T_D；