[发明专利]一种基于宽带调频及接收补偿的超声波测厚方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于宽带调频及接收补偿的超声波测厚方法及装置，该方法用线性调频的方式来构造一种间歇式宽带线性调频超声波信号，根据发射和接收到的调频信号的频率参数来反演该间歇式宽带线性调频超声波信号在工件内部的传播时间，结合预置的声速求得工件厚度。所述装置包括手持式控制及显示器和阵列式超声波探头组件，所述阵列式超声波探头组件由若干能够激励宽带线性调频超声波的超声波换能器组成，其结构是其中一个超声波换能器布置在中央，其余超声波换能器布置在四周。本发明能够实现近场和远场的探伤，具有能耗低、体积小、精度高和抗干扰能力强的优点，能适应各种噪声环境。

主权项

一种基于宽带调频及接收补偿的超声波测厚方法，其特征在于包括以下具体步骤：（1）利用线性调频的调制方式构造间歇式宽带线性调频超声波信号，具体是：发射的超声波信号的频率随着时间的变化呈线性增长,调频斜率根据超声换能器物理特性进行设置，调频信号重复发送，两段调频信号之间设置间歇时间；（2）位于阵列式超声波探头组件中央的超声换能器将这种间歇式宽带线性调频超声波信号转化成声信号发送至被探测工件内部；（3）位于阵列式超声波探头组件四周的超声波换能器接收到从被探测工件返回的声信号，并转化成电信号；（4）根据回波信号参数分析反演调频超声信号在工件中的传播时间，即是将发射信号在时间上延拓得到参考信号，将参考信号与从被测工件内部反射回来的超声波信号进行相关得到相干信号，相干信号的低频部分是一个频率稳定的单频信号，这个单频信号反应的是发射信号与接收信号在同一时刻的频率差，再利用线性调频信号频率差和时间差之间的线性关系即能求解超声信号在工件中的传播时间；（5）对超声波在被测工件内传播的路径进行接收补偿，进而求得被测工件的厚度，由超声波信号的传播时间和预置的声速，求得超声波波束在工件内部传播的实际单程距离，另外发射换能器与接收换能器之间的距离是确定值，利用勾股定理，即能求出被测工件的厚度；（6）对布置在外围的每个超声换能器接收的信号同时进行步骤（4）、（5）而得到多个工件厚度的测量值，对所有的测量值进行加权平均得到高精度的厚度测量值。