[实用新型]一种高精度超声厚度测量装置

权利要求书

1.一种高精度超声厚度测量装置，其特征在于，包括：

屏幕；

超声探头模块，用于将超声发射探头和超声接收探头以特定角度固定在连接件上；

超声发射模块，用于连接超声发射探头产生超声波以θ角倾斜入射材料表面；

超声接收模块，用于连接超声接收探头接收超声信号；

信号处理模块，用于确定超声信号中首个表面波信号来临时的时间T0和第n个底面发射的表面波信号来临时的时间Tn；

测厚模块，将T0、Tn、n、θ以及声速V代入超声测厚公式求出厚度：其中，H为工件材料的厚度，θ为超声波的倾斜入射角；V为超声波在介质中的传播速度，n(n＝1，2，3，4...)为测量所选用的超声波入射材料后与底面的第n次反射回上表面产生的表面波序号；上述公式中，Tn-T0可精确到纳秒级别，所以H测厚也可精确到纳米级别；其中，超声测厚公式根据三角函数规律可变换为：

其中，测厚前可利用标准厚度材料标定声速，根据超声测厚公式可以推出声速测定公式：

2.如权利要求1所述的一种高精度超声厚度测量装置，其特征在于：所述超声发射模块连接超声发射探头，其包括：超声信号发生电路、激励电路，用于激励超声发射探头产生超声波；所述超声接收模块连接超声接收探头，其包括：超声信号接收电路、模数转换电路、信号处理电路、通信电路，用于采集来自超声接收探头接收的超声信号；

所述超声探头模块中的连接件两侧含有对称的斜面，斜面上有螺纹孔用于固定超声发射探头和超声接收探头，使其与材料表面呈θ角；所述入射θ角设置满足Snell定律；

当所述θ角设置小于第一临界角时，所述超声信号中首个表面波信号来临时对应的时间T0为临界折射纵波信号来临时对应的时间T0，所述声速V为超声在材料中的纵波传播速度；当所述θ角设置大于第一临界角时，所述超声信号中首个表面波信号来临时对应的时间T0为直通波横波信号来临时对应的时间，声速V为超声在材料中的横波传播速度。

3.如权利要求1所述的一种高精度超声厚度测量装置，其特征在于：所述信号处理模块还包括确定临界折射纵波或直通波信号来临时的时间T0、以及第n个底面反射的表面波信号来临时间Tn的功能模块。

4.如权利要求1所述的一种高精度超声厚度测量装置，其特征在于：所述超声测厚装置采用一发一收形式可以与超声应力检测模块同时进行。

5.如权利要求1所述的一种高精度超声厚度测量装置，其特征在于：所述超声测厚装置采用一发一收的形式可以与超声TOFD探伤模块同时进行。