[发明专利]一种基于电磁超声的测厚方法

摘要

本发明涉及一种基于电磁超声的测厚方法，对比与常规压电超声，电磁超声检测可以实现非接触检测，能适应一定的提离，对涂层，腐蚀层能实现检测，且电磁超声检测可以很好的适应高温检测环境，避免耦合需要的大量耦合剂的浪费。本发明方法通过一套嵌入式数字采集系统，由现场可编程门阵列对数字信号进行AD采样，压缩检波，相关平均，缓存后交由中央处理器对数字波形信号依次进行数据相关算法、平均算法、峰值保留算法、自动增益，确定当前回波次数、小段射频数据提取算法、过零点测厚算法、得到最终厚度结果，最终得到测算结果。本发明方法对信噪比较低的波形数据进行了数字处理，规避了调节闸门的繁琐，无需手动操作参数，即可检测工件，既能实时显示波形，又能一目了然的直观观测到厚度检测结果。

主权项

一种基于电磁超声的测厚方法，建立在一套数字采集电路系统的基础上，数字采集电路系统包括：电磁超声探头、模拟电路、数字采样电路、现场可编程门阵列、中央处理器、USB通讯电路、LED显示屏，电磁超声探头通过探头线与模拟电路相连，模拟电路与数字采样电路相连，现场可编程门阵列分别与模拟电路、数字采样电路、中央处理器相连，中央处理器分别与USB通讯电路、LCD显示屏相连；所述的模拟电路包含放大电路和滤波电路；其特征在于按以下步骤进行：模拟电路接收电磁超声探头检测到的微弱交变感应信号经过选频放大、滤波后，经由数字采样电路的模数转换得到数字波形信号；输入到现场可编程门阵列，现场可编程门阵列与中央处理器通过数据总线进行数据交换，由中央处理器对数字波形信号依次进行数据相关算法、平均算法、峰值保留算法，自动增益是根据峰值保留算法得到的峰值计算反馈值作用于模拟电路，使峰值达到对应要求，然后再进行确定当前回波次数、小段射频数据提取算法、过零点测厚算法、得到最终厚度结果，通过USB通讯电路来下载中央处理器的厚度结果并打印报表，通过LCD显示屏显示波形；测厚流程及计算具体步骤为：（1）测厚前必须进行声速校准及零偏校准，依据数字采样电路得到的射频波形数据，现场可编程门阵列对射频波形数据进行检波压缩后，依据峰值保留法及确定当前回波次数的无闸门求峰值记录有效回波的峰值水平时间位置，峰值保留记为T1，T1为现场可编程门阵列存储的当前峰值对应的射频数据当前AD采样的个数计数值；（2）经由标准试块声速校准后记得声速V；以T1前1.5mm为有效采样起始位置，在声速已知的情况下，求得所需记录零点的射频数据采样起始点的水平时间位置，记为T2；同理以T1后1.5mm作为结束位置，记为T3；（3）以T2作为采样起点所采样得到的为原始射频波形数据，经现场可编程门阵列采样缓存后做流线型平均，平均得到的波形由现场可编程门阵列缓存后交由中央处理器处理；中央处理器记录下正负门限值所对应在这段波形数据中的水平位置对应分别为T4、T5；则所需零点在这段射频数据中所对应的位置T6为（T4+T5）/2；（4）T6是对应于一小段射频数据而不是整帧数据的采样起点，而所需零点位置对应于整帧数据的位置为T2+T6，记为T7；（5）求得对应所需零点的时间位置，但却不能确定这是第几个回波对应的零点；由峰值保留法及确定当前回波次数的无闸门求峰值求得对应T1的峰值相邻的峰值位置T7，依据T1/|T1‑T7|求得T1对应的N，N为T1对应的回波次数；（6）T7是指的采样个数计数值，已知AD采样频率为f，声速为V，则厚度d = (T6 * V)/2fN，测量精度为1/f。