[发明专利]超声波对射测厚仪及其测厚方法

说明书

本发明公开了一种超声波对射测厚仪及其测厚方法，设置两个位于同一水平位置的超声波探头；待测物呈竖直安放在两个超声波探头之间，且待测物垂直于第一探头和第二探头的连线；启动两个超声波探头，分别测得两个探头发射超声波到接收超声波的时间t1和t2；查询超声波在空气中的传播速度C，计算得到待测物的厚度d。本发明具有的优点是本方法测试中，采用两个探头，将物体竖直放置在两个探头之间，即可以测量物体的厚度，过程中，不需要耦合剂，节省了测量成本；只需要得到在超声波空气中传播的速度，不需要知晓物体的材料成分，以及对不均匀的物体也可以进行测量厚度，物体内部有缺陷时，如裂纹、分层、空腔等，对本发明的测量没有影响。

技术领域

本发明涉及超声波应用领域，具体涉及超声波对射测厚仪及其测厚方法。

背景技术

超声波是一种频率高于20000Hz（赫兹）的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离比空气中远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。。

现有采用超声波进行测试被测物厚度时，需要在被测物上涂抹耦合剂，然后将超声波探头贴合到被测物涂抹耦合剂的位置，超声波在被测物内移动，然后在被测物和空气分界面处反射回来，超声波在某种材料中的传送速度可以测定，通过从发射超声波到接收到反射波的时间间隔的一半，为超声波通过该被测物的时间，时间乘以速度，即得到被测物的厚度。

上述测试方法具有较多的缺陷：（1）需要涂抹耦合剂，耦合剂价格昂贵，导致测试成本过高；（2）对不同物体声速准确度要求严格，只能测量声速均匀传播的物体；（3）只能测量静止物体，且需要接触表面进行测量；（4）只能对超声波的良导体进行测量；（5）对于物体内部有裂纹、分层、空腔等不规则表面测试准确性较差。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的在于提供超声波对射测厚仪及其测厚方法，为解决采用超声波测试物品厚度的方法，需要消耗耦合剂，增加了测试成本，以及需要贴合物体，对物体要求高的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点：

第一方面，超声波对射测厚方法，包括：

设置两个位于同一水平位置的超声波探头，设定为第一探头和第二探头，测定第一探头和第二探头之间的距离为D；

待测物呈竖直安放在两个超声波探头之间，且待测物垂直于第一探头和第二探头的连线；

启动两个超声波探头，第一探头朝向待测物发射声波，且探测回波，并计算从发射声波至探测回波的时间间隔t1；第二探头朝向待测物发射声波，且探测回波，并计算从发射声波至探测回波的时间间隔t2；

查询超声波在空气中的传播速度C，采用公式计算待测物的厚度d：

d = D–C*（t1+t2）/2。

在一个可能的设计中，上述传播速度C的查询过程：在第一探头处设置第一温度计，在第二探头处设置第二温度计，第一探头发射声波的同时，读取第一温度计的温度值T1，第二探头发射声波的同时，读取第二温度计的温度值T2，将温度值T1和温度值T2取平局值，得到温度值（T1+T2）/2，查询处于温度（T1+T2）/2时，超声波在空气中的传播速度C。

在一个可能的设计中，上述待测物下方设置旋转台，待测物竖直安放在旋转台上，启动第一探头和第二探头时，同时启动旋转台，进行10°～-10°的来回摆动，带动待测物做来回摆动，并测试待测物在各位置时的厚度，取非零最小值，即得到待测物的厚度d。