[发明专利]用超声检测多层吸波涂层的测厚装置及其测厚方法

摘要

一种用超声检测多层吸波涂层的测厚装置及其测厚方法，属于超声无损检测与评价技术领域。该装置采用包括一种带宽0～35MHz的便携式数字超声探伤仪、延迟块探头或局部水浸的超声延迟线探头、涂层声速标定试样和集成了测厚算法的计算机构成的测厚装置。该装置根据超声回波特点选择△t或fn计算涂层厚度。通过将自相关方法与声压反射系数功率谱方法相结合迭代加窗分析，选择一个准确的fn实现涂层测厚。该测厚装置及其测厚方法克服了现有超声测厚技术对探伤仪和探头频带要求高、数据截取需要人工干预以及只适用于单层涂层等局限性。所用设备体积小、重量轻，适于多种基体、多层涂层外涂层的现场测厚，具有较大的经济效益和社会效益。

主权项

一种用超声检测多层吸波涂层的测厚装置及其测厚方法，其特征是：它采用包括一种带宽0～35MHz的便携式数字超声探伤仪、延迟块探头或局部水浸的超声延迟线探头、涂层声速标定试样和集成了测厚算法的计算机构成测量包括金属及非金属基体的单层、双层及三层的吸波涂层外涂层的测厚装置；所述测厚装置对超声脉冲回波信号进行采集、传输以及后处理，并根据超声脉冲回波特点选择△t或fn计算涂层厚度，所述测厚方法过程如下：所述测厚方法过程中的脉冲宽度W均可通过式（1）求得：W=N×T/2   （1）其中T为超声波向前传播一个波长距离时所需的时间；N为脉冲回波的高度达到屏高80%时，高于20%回波高度的峰值个数；（1）利用所述校准好的超声测厚装置，采集超声延迟线探头自身的反射回波信号R作为基准信号，计算该信号的脉冲宽度W0；（2）利用超声延迟线探头向待测吸波涂层试样垂直发射超声信号，并采集涂层反射回波信号S做为试样信号；搜索信号S内的第一个脉冲回波s1，读取s1的出现时刻t1并计算脉冲宽度W1；（3）对比基准信号R与脉冲回波s1的脉冲宽度，若W0≥W1，则采用△t计算涂层厚度d，计算公式为：d=c×△t/2   （3）式中c为吸波涂层声速值；Δt为脉冲回波声时差；Δt的确定步骤：通过搜索脉冲回波s1出现时刻之后的一个脉冲回波s2，计算s1与s2出现时刻的时间差即可得到Δt；（4）对比基准信号R与脉冲回波s1的脉冲宽度，若W0＜W1，则采用fn计算涂层厚度d，计算公式为：d=n×c/(4×fn)   （4）式中c为吸波涂层声速值；fn为谐振频率；n为谐振频率阶数；fn与n的确定步骤：对试样信号S进行矩形窗加窗处理，矩形窗起始位置为t1，加窗宽度为B=2×W0，得到加窗后的信号S1；求取信号S1对应的声压反 射系数功率谱V1，并对功率谱V1进行自相关处理得出自相关结果C1；读取C1的第一峰值位置F1，根据F值重新计算加窗宽度B=1/F1，重复以上步骤，直至两次自相关结果的第一峰值位置Fi与Fi+1之间的差值小于5%，此时得到信号Si，信号Si为最外层涂层的界面回波信号；求取信号Si对应的功率谱，并读取探头中心频率附近的谐振频率fn，根据自相关结果Fi+1，判断n的具体数值，其中：fn=n×Fi+1/2   （5）若已知吸波涂层声速值c，根据式（4）可计算涂层厚度d。