专利名称：便携式测厚仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种不需要声耦合剂的超声波测厚仪器，适合于铁磁性材料在役管道壁厚的测量。
现有技术中较为实用的测厚的方法有以下几种1、射线法该方法是利用射线(α、β、γ等射线)有穿透能力的特点，根据透射率与被测物体厚度的定量关系，确定被测物体的厚度。
2、激光束偏转法该方法是利用两个光路系统，使激光束匀速偏转，通过测量激光束从零点(它是予先由激光束某一入射角α和光接收系统光轴方向所确定的点O)偏转到由像轴在被测物表面上定出的测量点E所需的时间，根据公式d＝A Sin(t)Cosβ／Sin［α＋β＋γ(t)］Cosα求出被测物体上(或下)表面到假想零平面的距离d，由此可计算出被测物体的厚度；式中α为激光束入射角，β为光接收系统像轴位置的角度，γ(t)为激光束从零点扫描到测量点时偏转的角度，A为激光束器到假想零平面的距离。
3.压电超声法该方法是利用声耦合剂将压电转换器产生的超声波传播到被测物中，通过测量回波与发射的时间间隔来确定被测物体的厚度。
以上方法都存在一定的缺点射线法对人体有一定危害性，且对管材的测量精度不高；激光法的缺点是结构较复杂，成本高，并且这两种方法均无法实现在役管道壁厚的测量；压电超声法的缺点是无法解决250℃以上的声耦合剂，且对小曲率半径的管道壁厚的测量精度低，重复性差。
本实用新型的目的是要提供一种便携式在役管道的壁厚测量仪器，它能快速准确地测出在役管道的壁厚。
本实用新型的任务是通过如下方法完成的将由线圈、极靴、永磁体组成的探头靠近被测物体，此后线圈通入高频脉冲信号，则在被测物体靠近线圈的区域内产生涡流，在永磁体产生的磁场的作用下，涡流区域的内部质点将受力，使被测物体中的粒子发生震动，从而在被测物体内产生具有强横波和弱纵波的超声波，此超声波在被测物体中传播，在遇到声阻抗不同的界面时发生反射，此反射波将被线圈所接收，线圈接收到的超声波反射信号经放大、整形、采样送入8031单片机系统进行数据处理，根据超声波横波在被测物体中的传播速度和反射波的时间间隔计算出被测物体的厚度值。
图1是测厚仪的电路方框图，图2是脉冲发生器电路原理图，图3是探头结构图，图4是线圈结构图，图5是行程定位及探头保护装置结构图，图6(a)～6(c)是采样电路的波形图。
本实用新型的电路方框图如附图1所示由脉冲发生器(1)，探头(2)、行程定位及探头保护装置(3)、放大整形电路(4)，采样电路(5)、8031单片机系统(6)、显示器(7)、直流电源(8)组成。
脉冲发生器(1)电路如附图2所示带有一个输出电压为直流300伏至500伏的开关电源(9)，和由晶体三极管T1、T2、T3及适量的电阻、电容R1～R9和C1～C4组成的倍压电路，静态时每个电容器的两端充满电荷，当由8031单片机系统(5)送出的触发信号由输入端A输入时，晶体三极管依次击穿，各级中的电容形成串联放电回路，从而在输出端得到探头(2)所需要的峰值800～1500V宽为毫秒量级的脉冲信号。
探头(2)的结构如附图3所示由永磁体(13)、线圈(11)、极靴(12)组成。(10)是被测物体。
线圈(11)的结构如附图4所示，为多圈(200～400匝)、平面、圆形状。
行程定位及探头保护装置(3)如附图5所示由保护膜(14)、轴向伸缩式外套(15)、定位块(16)、触发开关(17)、导杆(18)、弹簧(19)、后座(20)组成。
轴向伸缩式外套(15)其上连接有保护膜(14)和定位块(16)，当用力压下后座(20)时轴向伸缩式外套(15)和定位块(16)将相对后座(20)运动，使被测线圈(11)靠近被测物体(10)，同时定位块(16)使触发开关(17)接通，通知8031单片机系统(6)，8031单片机系统(6)在接收到触发开关(17)的信号后，向脉冲信号发生器(1)发出触发信号，同时启动采样电路(5)进行采样，采样电路(5)完成采样后通知8031单片机系统(6)，8031单片机系统(6)在接收到采样电路(5)发出的采样完成信号后在显示器上显示信息通知操作者采样已经完成，可以将探头(2)移离被测物体(10)。
附图1中的放大整形电路(4)由限幅器、带通放大器、信号变换器组成，线圈(11)接收到的超声波回波信号，经限幅、放大、切割形成形状整齐的脉冲信号如附图6(a)所示。
附图1中的采样电路由二进制计数器、静态存储器、D触发器和与非门电路组成，用一固定频率的信号触发计数器和存储器，对附图6(a)所示的信号存储，波形如附图6(b)和附图6(c)所示，按这种方法检测出超声波回波的个数和计数脉冲个数则被测物体(10)的厚度为H＝NTC(1／2n)其中H－－被测物体厚度，N－－计数脉冲的有效个数，n－－超声波回波的个数，
T－－插入脉冲的周期，C－－被测物体中超声波的传播速度。
放大整形电路、采样电路和8031单片机系统都是超声厚度测量仪中的常规电路，对本领域的技术人员是熟知的，在此不再详述。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点结构简单、测量精度度、无需声耦合剂、可对500℃以下的高温被测物体实现在役测量，该厚度仪的主要技术指标是测量范围2～50mm测量精度0.5％被测物体温度不高于500摄氏度测量时间小于0.2秒
权利要求1.便携式测厚仪，主要由脉冲发生器、探头、行程定位及探头保护装置、放大整形电路、采样电路、单片机系统等组成，其特征在于在上述行程定位及探头保护装置中的保护膜和轴向伸缩式外套以及线圈、极靴、永磁体组成电磁超声波发射、接收装置；保护膜在轴向伸缩式外套的前端，线圈在保护膜之后，由线圈、极靴和永磁体组成的探头被装在上述行程定位及探头保护装置内。
2.权利要求1的便携式测厚仪，其特征在于所述线圈为多圈、平面、环状。
3.权利要求1的便携式测厚仪，其特征在于所述轴向伸缩式外套与定位块固定在一起，同时运动。
专利摘要便携式测厚仪，主要由脉冲发生器、探头、行程定位及探头保护装置、放大整形电路、采样电路、单片机系统等组成，其特征在于在上述行程定位及探头保护装置中的保护膜和轴向伸缩式外套以及线圈、极靴、永磁体组成电磁超声波发射、接收装置；保护膜在轴向伸缩式外套的前端，线圈在保护膜之后，由线圈、极靴和永磁体组成的探头被装在上述行程定位及探头保护装置内。
文档编号G01B7/02GK2128729SQ9222239
公开日1993年3月24日 申请日期1992年5月23日 优先权日1992年5月23日
发明者王新平 申请人:王新平