非接触式测量元件的电容式位移传感器的搭配使用实现了板材厚度 的非接触式测量；
[0010] 所述数据处理系统集成包括数据处理系统和显示屏，由于高速数据采集卡采集的 数据为峰值混叠、背景噪声复杂的双极性信号，数据处理系统用于对高速数据采集卡采集 的双极性信号依次进行一次降噪、求解单边包络、二次降噪、平滑处理，以使峰值混叠、背景 噪声复杂的双极性信号转换成峰值清晰、背景噪声小的单极性信号，从而分别准确获得纵 波、表面波、横波第一次到达板材上表面0点处的时间以及纵波、横波经过板材下表面一次 反射到达板材上表面0点处的时间，根据时间轴自左向右的顺序，首先是纵波沿板材上表 面传播第一次到达板材上表面〇点处产生纵波的第一次波峰，之后是表面波沿板材上表面 传播第一次到达板材上表面〇点处产生表面波的第一次波峰，之后是横波沿板材上表面传 播第一次到达板材上表面0点处产生横波的第一次波峰，因为表面波速度与横波速度几乎 相同，因此当电容式位移传感器的中心点与扫描振镜的水平距离L较小时表面波和横波的 波峰因为时间差过小而混叠为一个波峰，当电容式位移传感器的中心点与扫描振镜的水平 距离L较大时表面波和横波的波峰将因时间差变大而区分开，在纵波、表面波、横波沿板材 上表面传播第一次到达板材上表面0点处之后，透射入板材内的纵波和横波以一定入射角 分别入射至板材下表面，再由板材下表面反射至板材上表面〇点处，所以之后是纵波第二 次到达板材上表面0点处产生纵波的第二次波峰，再之后是横波第二次到达板材上表面0 点处产生横波的第二次波峰，再之后则依次是纵波和横波经过板材下表面的一次反射到达 板材上表面，再由板材上表面反射至板材下表面，并由板材下表面二次反射后第三次到达 板材上表面0点处产生的第三次波峰，纵波和横波到达板材上表面0点处产生的第四次及 第四次以上的波峰以此类推，这里我们只关注纵波、横波前两次到达板材上表面0点处产 生的波峰，纵波的第一次波峰与第二次波峰的时间间隔为纵波沿板材上表面传播第一次到 达板材上表面〇点处和纵波经过板材下表面一次反射后第二次到达板材上表面〇点处的时 间间隔T 1，横波的第一次波峰与第二次波峰的时间间隔为横波沿板材上表面传播第一次到 达板材上表面〇点处和横波经过板材下表面一次反射后第二次到达板材上表面〇点处的时 间间隔T 2，所述高温检测计设置在板材的上方用于测量板材的温度，根据板材的板材属性 以及高温检测计的测量温度值，可以查得纵波在板材内的传播速度V p以及横波在板材内的 传播速度Vs，于是板材的厚度h主要有以下两种计算方法：
[0011] 方法一，利用纵波沿板材上表面传播第一次到达板材上表面0点处和纵波经过 板材下表面一次反射后第二次到达板材上表面0点处的时间间隔！\计算板材的厚度h， 时间间隔T1的起点是纵波沿板材上表面传播第一次到达板材上表面O点处的时刻，时间 间隔1\的终点是纵波经过板材下表面一次反射后第二次到达板材上表面O点处的时刻， 假设板材的厚度为h，则纵波沿板材上表面传播第一次到达板材上表面O点处的路径长 度为L，传播时间为
【主权项】
1. 一种基于激光超声的板材厚度在线测量系统，其特征在于：包括光路系统集成、高 温检测计、数据采集系统集成、W及数据处理系统集成； 所述光路系统集成包括U型接地架、竖向移动台、W及集成有激光发射器、光路调节系 统和扫描振镜的控制柜，所述控制柜通过螺栓固接在竖向移动台的移动平台上W实现控制 柜沿竖向的移动，所述竖向移动台通过螺栓固接在U型接地架上方，U型接地架的开口水平 布置，板材由输送机构输送水平地通过U型接地架的开口；所述光路调节系统包括分光镜、 凸透镜、反射镜，所述激光发射器发射出的激光经过分光镜分成第一激光束和第二激光束， 第一激光束自分光镜竖直向下射出并通过触发电路形成触发信号作用于数据采集系统集 成的高速数据采集卡的使能口，第二激光束自分光镜水平射出并射入凸透镜的中屯、W缩小 第二激光束的激光光斑面积从而使得激发出的激光超声波频率满足数据采集系统集成的 电容式位移传感器对应的位移采集精度，经过凸透镜聚焦后的第二激光束射向反射镜，反 射镜将第二激光束运动方向自水平改为竖直向下，使得第二激光束直接入射到扫描振镜的 中屯、位置，扫描振镜控制第二激光束W-定速度在板材上表面一定范围内进行扫描入射， 扫描入射的第二激光束在板材上表面激发激光超声波，该激光超声波包括只能在板材上表 面传播的表面波、W及可W透射入板材内W球面波形式传播的纵波和横波，与扫描振镜中 屯、的水平距离为L处的电容式位移传感器的正下方对应板材上表面的0点，因为纵波速度 大于表面波速度，表面波速度大于横波速度，因此首先会因为从板材上表面直接传播到0 点的纵波、表面波、横波的依次作用而使得0点产生=次上下位移变化，其次，W球面波形 式在板材内部传播的纵波、横波会首先W-定角度入射到板材下表面，之后从板材下表面 反射回板材上表面，其中，一定入射角度的纵波和横波会经下表面一次反射再次传播到板 材上表面的0点，而引起0点位移上下变化，因为板材内部的纵波和横波是W球面形式传 播，所W不仅有上述经过下表面一次反射到达0点的纵波和横波，还有经过下表面和上表 面之间的多次反射也即经过下表面两次、=次等多次反射才到达0点的纵波和横波，该些 到达0点的纵波和横波使得0点位移发生上下变化；当作用的激光超声波离开0点时，板材 上表面0点恢复初始状态，在激光超声波传播过程中，板材的厚度不发生变化；由于激光超 声波在板材内传播会有能量衰减，因此纵波和横波前两次到达板材上表面0点时所携带的 能量最大，可激发0点的位移最大，因此利用纵波和横波前两次到达板材上表面0点的信号 进行数据处理后所获得信号的峰值越清晰，所W取纵波和横波前两次到达板材上表面0点 的时间计算板材的厚度值，该样可W提高板材厚度的计算准确度； 所述数据采集系统集成包括电容式位移传感器、前置放大器、高速数据采集卡，电容 式位移传感器设置在板材上表面上方第一距离处与板材为非接触式测量关系，如前所述， 电容式位移传感器的中屯、点距离所述扫描振镜的水平距离为以该1是已知量，可W在扫 描振镜及电容式位移传感器放置好后直接测量得到，板材水平地在电容式位移传感器下方 经过，因此可实时测量板材与电容式位移传感器对应的各处厚度值W衡量板材的厚度均匀 性；板材构成电容式位移传感器的第一极板，电容式位移传感器的第二极板由振动膜构成， 振动膜由高弹、耐高温、抗福射材料制成因此可在高温、强腐蚀、高福射的极端环境下正常 工作，当激光超声波到达板材上表面0点时，0点因为波的作用产生上下位移变化，电容式 位移传感器的第一极板和第二极板在对应0点处的距离发生变化，因此电容式位移传感器 在对应0点处的电容发生变化并使得电容式位移传感器在对应0点处的输出电压发生变 化；电容式位移传感器的电压输出端通过数据线连接前置放大器，前置放大器的输出端通 过数据线连接高速数据采集卡，电容式位移传感器的输出电压信号通过前置放大器进行信 号放大后输入高速数据采集卡中，被第一激光束触发而开始工作的高速数据采集卡用于采 集前置放大器的输出电压信号，高速数据采集卡的采样频率为100MHZ;采用激光发射的光 路系统集成W及作为非接触式测量元件的电容式位移传感器的搭配使用实现了板材厚度 的非接触式测量； 所述数据处理系统集成包括数据处理系统和显示屏，由于高速数据采集卡采集的数 据为峰值混叠、背景噪声复杂的双极性信号，数据处理系统用于对高速数据采集卡采集的 双极性信号依次进行一次降噪、求解单边包络、二次降噪、平滑处理，W使峰值混叠、背景噪 声复杂的双极性信号转换成峰值清晰、背景噪声小的单极性信号，从而分别准确获得纵波、 表面波、横波第一次