三移动平台上方，由此可 实现控制柜在Z、X、Y三个空间方向的移动；所述Y向移动台固定在所述U型接地架上方，U 型接地架的开口水平布置，经所述上辊轮和下辊轮辊压后的板材水平地通过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心以缩小第二激光束的激光光斑面积从而提高数据采集系统 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，使得第二激光束垂直入射到板材 顶面，第二激光束射在板材的靠近上辊轮和下辊轮的输出侧以方便PLC控制系统根据实时 计算结果调整上辊轮的位置以及时调整板材厚度值；第二激光束在板材顶面激发激光超声 波，该激光超声波包括在板材顶面传播的表面波、以及透射入板材内以球面波形式传播的 纵波和横波，从板材顶面垂直入射到板材底面对心处的纵波和横波在板材底面对心处和顶 面之间垂直地来回反射，纵波的传播速度大于横波的传播速度，当纵波和横波到达板材底 面对心处时，板材底面对心处因为波的作用而产生上下位移变化，当纵波和横波反射离开 板材底面对心处时，板材底面对心处恢复初始状态，纵波和横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底面对心处时，其所携带的能量最大，可激发板材底面 对心处的位移最大，因此利用纵波和横波前两次到达板材底面对心处的信号进行数据处理 后所获得信号的峰值越清晰，所以取纵波和横波的前两次到达板材底面对心处的时间计算 板材的厚度值，这样可以提高板材厚度的计算准确度；纵波和横波在板材底面对心处和顶 面之间垂直地来回反射过程中，板材的厚度不发生变化；
[0010] 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底面对心处下方第一距离处，板材水平地经过下方的电容式位 移传感器，因此可实时测量板材对应电容式位移传感器的各处厚度值以衡量板材的厚度均 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、抗辐射材料制成因此可在极端环境下正常工作，当纵波和横波 到达板材的底面时，板材底面对心处产生上下位移变化，电容式位移传感器的第一极板和 第二极板在对心处的距离发生变化，因此电容式位移传感器在对心处的电容发生变化并使 得对心处的输出电压发生变化；电容式位移传感器的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；采用激光发射的光路系统集成以 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；
[0011] 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所采集 的信号为峰值混叠、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所 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，从而准确获得纵 波第一次到达板材底面对心处、横波第一次到达板材底面对心处、纵波第二次到达板材底 面对心处、横波第二次到达板材底面对心处的时间，根据时间轴自左向右的顺序，首先是纵 波第一次到达板材底面对心处产生纵波的第一次波峰，之后是横波第一次到达板材底面对 心处产生横波的第一次波峰，之后纵波和横波分别垂直地反射至板材顶面，再由板材顶面 垂直地反射回板材底面对心处，所以之后是纵波第二次到达板材底面对心处产生纵波的第 二次波峰，再之后是横波第二次到达板材底面对心处产生横波的第二次波峰，纵波的第一 次波峰和横波的第一次波峰的时间间隔为纵波第一次到达板材底面对心处和横波第一次 到达板材底面对心处的时间间隔T 1，纵波的第一次波峰和纵波的第二次波峰的时间间隔为 纵波第一次到达板材底面对心处和纵波第二次到达板材底面对心处的时间间隔T 2，横波的 第一次波峰和横波的第二次波峰的时间间隔为横波第一次到达板材底面对心处和横波第 二次到达板材底面对心处的时间间隔T 3，所述高温检测计设置在板材的上方用于测量板材 的温度，根据板材的材料属性以及测量温度值，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有以下三种计算方法：
[0012] 方法一，利用纵波第一次到达板材底面对心处和横波第一次到达板材底面对心 处的时间间隔1\计算板材的厚度h，时间间隔T i的起点是纵波第一次到达板材底面对心 处的时刻，时间间隔T1的终点是横波第一次到达板材底面对心处的时刻，假设板材的厚度 为h，则纵波第一次到达板材底面对心处和横波第一次到达板材底面对心处的时间间隔为
【主权项】
1.基于激光超声的板材厚度在线检测及调整系统，其特征在于：包括板材辊压机构与 板材厚度在线检测机构，所述板材辊压机构包括上辊轮、下辊轮、上下辊轮间距调整机构、 以及PLC控制系统，所述板材厚度在线检测机构包括光路系统集成、高温检测计、数据采集 系统集成、以及数据处理系统集成； 所述上下辊轮间距调整机构包括左支架、右支架，左支架和右支架上分别竖向设置有 第四丝杆，左侧的第四丝杆通过轴承可转动地设置在左支架上，右侧的第四丝杆通过轴承 可转动地设置在右支架上，左侧的第四丝杆的两侧分别设置有竖向布置的第四导向杆，右 侧的第四丝杆的两侧也分别设置有竖向布置的第四导向杆，所述左支架和右支架上分别设 置有第四电机安装室，第四电机安装室内设置有可驱动第四丝杆正转或反转的伺服电机， 伺服电机的输出端连接减速器，减速器的输出端连接所述第四丝杆，左边的第四丝杆螺纹 连接有可竖向移动的第四移动平台，右侧的第四丝杆也螺纹连接有可竖向移动的第四移动 平台，第四移动平台的中部设置有与第四丝杆啮合的第四螺纹孔，左侧的第四移动平台套 在左侧的第四导向杆上以平稳地上下移动，右侧的第四移动平台套在右侧的第四导向杆上 以平稳地上下移动，第四电机安装室的外部还设置有可粗调第四移动平台竖向位置的第四 手动旋钮；左侧的第四移动平台和右侧的第四移动平台之间连接有水平布置的上辊轮，上 辊轮的两端通过轴承可转动地设置在左侧和右侧的第四移动平台内，所述下辊轮的两端通 过轴承可转动地设置在左支架和右支架内，板材在上辊轮和下辊轮之间的间距内辊压穿 过，板材的厚度与上辊轮和下辊轮之间的间距配合，板材在上辊轮和下辊轮的同步转动作 用下水平地移动；非工作状态下，通过第四手动旋钮的转动使第四丝杆正转或反转，第四移 动平台由...