超声测厚仪及其单晶探头和双晶探头识别方法

摘要

本发明提供一种超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别和应用方法，该方法包括：将发射电路和接收电路同时与第一探头插座接通，根据接收到的信号，判断该第一探头插座上连接是否有超声探头晶片存在；以及将发射电路和接收电路同时与第二探头插座接通，根据接收到的信号，判断该第二探头插座上连接是否有超声探头晶片存在，从而进一步判断连接的探头是单晶探头还是双晶探头，并将电路切换到该类探头的应用状态。本发明还提供一种超声测厚仪，该超声测厚仪包括通路切换电路，设置在发射电路和接收电路与探头插座之间。本发明在同一台超声测厚仪上实现单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，提高了测试效率。

说明书

技术领域

本发明涉及超声波脉冲反射原理测量装置，尤其涉及超声测厚仪的单、双晶探头识别方法以及测量应用方法及识别和应用单、双晶探头的超声测厚仪。

背景技术

超声测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的仪器，当超声测厚仪的探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达二种不同材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。对于超声测厚仪的探头都具有延迟块，发射的超声波脉冲反射回探头的脉冲包括界面反射脉冲和底面反射脉冲。参照图1所示的超声波脉冲反射厚度测量原理，如果发射脉冲和界面反射脉冲的传播时间为t1，发射脉冲和底面反射脉冲的传播时间为t2，则超声波在测量工件中的飞行时间为t＝t2-t1，根据超声波在测量工件中飞行速度v，测量工件的厚度值为h＝t×v/2。

根据测量探头类型分为单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，单晶探头测量是发射和接收采用同一个晶片，双晶探头测量是发射和接收分别采用一个晶片。参照图2，单晶探头和双晶探头主要包括延迟块21，超声晶体22，电极23，引线24，连接器25。传统的单晶探头测量方式或双晶探头测量方式分别用两台超声测厚仪上实现。

图3所示为一种采用双晶探头测量方式的超声测厚仪，其包括有机身31，显示屏32，键盘33，双晶探头34，接收插座35，发射插座36。其基本原理为由探头34发射超声波脉冲通过延迟块到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时通过延迟块被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。由键盘33输入指令，通过发射插座36给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过接收插座35反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由显示屏32显示。

图4所示为双晶探头测量超声测厚仪的工作原理，其中由键盘43输入指令给处理单元41，由处理单元控制发射电路44输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路46进行放大整型后，传送至逻辑电路47，读取逻辑电路47中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏42。

图5所示为一种采用单晶探头测量方式超声测厚仪，其包括有机身51，显示屏52，键盘53，单晶探头54，接收和发射插座55。其基本原理为由探头54发射超声波脉冲通过延迟块到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时通过延迟块被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。由键盘53输入指令，通过发射插座56给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过接收插座55反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由显示屏52显示。

图6所示为单晶探头测量超声测厚仪的工作原理，其中，由键盘63输入指令给处理单元61，由处理单元控制发射电路64输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路66进行放大整型后，传送至逻辑电路67，读取逻辑电路67中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏62。

现有技术中，依靠两套发射电路在同一台超声测厚仪上实现单双晶探头测量方式时，单晶探头只能插双晶探头的接收插座中，参见图7所示的现双探头测量模式的超声测厚仪。其中，由键盘73输入指令给处理单元71，双晶探头测量方式下由处理单元控制发射电路74输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波；单晶探头测量方式下由处理单元控制发射电路78输出电脉冲至探头，激励压电晶片产生脉冲超声波。超声波在被测物体上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路76进行放大整型后，传送至逻辑电路77，读取逻辑电路77中的测量数据后传送至处理单元进行处理，并将最后结果输出至液晶显示屏72。

由于单晶探头安插的限制，使用时或者通过人工设定探头的类型，这样延误了测量的时间，或者通过带有识别单双晶探头类型的储存信息的专用的智能探头，这样探头成本昂贵，且应用具有局限性。而且，同一台超声测厚仪上使用两套发射电路，增大了仪器的制造成本，使整机结构变得复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别方法，能够在同一台超声测厚仪上实现单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，提高测试效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别方法，该方法包括下列步骤：

将发射电路和接收电路同时与第一探头插座接通，根据是否接收到反射波信号，判断探头插座上是否连接超声晶片；

将发射电路和接收电路同时与第二探头插座接通，根据是否接收到反射波信号，判断探头插座上是否连接超声晶片；以及

根据上述判断结果，判断连接的探头是单晶探头还是双晶探头，并将电路切换到该类探头的应用状态。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种超声测厚仪，能够实现单晶探头和双晶探头的识别，该超声测厚仪包括显示器、键盘、处理单元、控制逻辑电路、发射电路、接收电路、两个探头插座和探头，其中处理单元连接显示器并控制逻辑电路，逻辑电路连接发射电路和接收电路，探头与探头插座连接，其特征在于：

该超声测厚仪还包括通路切换电路，设置在发射电路和接收电路与探头插座之间，该通路切换电路接收处理单元的控制信号，使发射电路和接收电路与探头插座连接或断开。

本发明实施例的有益效果在于，本发明相对于传统的单晶探头测量方式或双晶探头测量方式分别用两台超声测厚仪上实现的方式，在同一台超声测厚仪上实现单晶探头测量方式或双晶探头测量方式，提高了测试效率；相对于读取探头储存信息来识别单双晶探头的类型，必须采用专门的智能探头，扩大了探头的类型和范围；相对于依靠两套发射电路在同一台超声测厚仪上实现单双晶探头测量方式，降低了成本，简化了整机系统。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是显示超声波脉冲反射厚度测量原理的示意图；

图2是单晶探头和双晶探头的结构示意图；

图3是现有技术的采用双晶探头测量方式的超声测厚仪的示意图；

图4是图3所示的采用双晶探头测量方式的超声测厚仪的工作原理图；

图5是现有技术的采用单晶探头测量方式的超声测厚仪的示意图；

图6是图5所示的采用双晶探头测量方式的超声测厚仪的工作原理图；

图7是现有技术的两套发射电路实现单双晶探测量模式的超声测厚仪的工作原理图；

图8是显示单晶探头测量方式及双晶探头测量方式接收电路中超声波信号的示意图；

图9是根据本发明一个实施例的超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别方法的原理图；

图10是根据本发明一个实施例的可单晶探头和双晶探头识别的超声测厚仪的测量模式选择的流程图；

图11是根据本发明一个实施例的可单晶探头和双晶探头识别的超声测厚仪的结构示意图；

图12是本发明一个实施例的可单晶探头和双晶探头识别的超声测厚仪中通路切换电路的操作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种超声测厚仪的单双晶探头识别方法，以下结合附图8对其进行详细说明。

参照图8所示的单晶探头测量方式及双晶探头测量方式接收电路中超声波信号的示意图，说明本发明超声测厚仪的单双晶探头识别方法的基本原理。本发明利用超声测厚仪的探头无论单晶探头还是双晶探头都具有延迟块，发射的超声波脉冲在测试探头后无论是否测量工件都是有延迟块产生的界面反射脉冲。对于双晶探头测量是发射和接收分别采用一个晶片，当进行测试后接收电路在进行工件测量时只接收到底面反射超声波信号，如果没有进行工件测量则没有反射超声波信号。而单晶探头测量是发射和接收采用同一个晶片，当进行测量时接收电路不仅接收底面反射超声波信号，还有发射超声波信号和延迟块界面回波信号，如果不进行工件测量接收电路只接收到发射超声波信号和延迟块界面回波信号。因而对于单晶探头无论是否测量，其接收电路都会接收到发射超声波信号和延迟块界面回波信号，而对于双晶探头无论是否测量，其接收电路都不会接收到发射超声波信号和延迟块界面回波信号。因而，可以根据接收电路是否接收到发射超声波信号和延迟块界面回波信号就能判断探头是否是单晶探头测量探头，对于双晶探头也可以用这种办法判断是否存在发射和接收测试探头。

实施例2

本实施例提供一种单晶探头和双晶探头识别和应用的超声测厚仪的测量模式选择方法，以下结合附图9和图10对其进行详细说明。

参照图9所示的本发明的超声测厚仪的单晶探头和双晶探头识别和应用方法的原理图，处理单元d1将测量模式设置成为单晶探头测量模式，控制逻辑电路d7发射电路d4输出电脉冲经通路切换电路d5至探头插座d8，如果有探头存在，则激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在探头延迟块上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路d6进行放大整型后，传送至逻辑电路d7，读取逻辑电路d7中的测量数据后传送至处理单元进行处理，说明探头插座d8有探头存在；同理处理单元d1设置单晶探头测量模式，控制逻辑电路d7发射电路d4输出电脉冲经通路切换电路d5至探头插座d9，如果有探头存在，则激励压电晶片产生脉冲超声波，超声波在探头延迟块上下两面之间形成多次反射，反射波经过压电晶片转变成电信号，经接收电路d6进行放大整型后，传送至逻辑电路d7，读取逻辑电路d7中的测量数据后传送至处理单元进行处理，说明探头插座d9有探头存在。如果探头插座d8和探头插座d9都有探头存在，则为双晶探头测量模式，如果只有探头插座d8或探头插座d9探头存在，则为单晶探头测量模式。

参照图10所示的本发明的单晶探头和双晶探头识别和应用的超声测厚仪的操作方法的流程图，说明本发明的超声测厚仪的单双晶探头识别方法。该方法包括以下步骤：首先将发射和接收电路共同接到探头插座A进行判断是否存在发射或接收探头(S101)，然后将发射和接收电路共同接到探头插座B进行判断是否存在发射或接收探头(S102)，判断插座上测试探头的类型(S103)，根据该判断结果设置发射接收电路连接的情况(S104)，如果插座A上是单晶探头则将发射和接收电路共同接到探头插座A；如果是插座B上是单晶探头则将发射和接收电路共同接到探头插座B；如果探头插座A和B上连接的是双晶探头，发射电路接到探头插座A和B中的一个，该探头插座上连接的探头是发射探头，接收电路接到探头插座A和B中的另一个，该探头插座上连接的是接收探头。

实施例3

本实施例提供一种单晶探头和双晶探头识别和应用的超声测厚仪，以下结合附图11、图12对其进行详细说明。

参照图11所示的本发明的单晶探头和双晶探头识别和应用的超声测厚仪，其包括有机身c1，液晶屏c2，键盘c3，单晶或双晶探头c4，插座c5，插座c6。其基本原理为由探头c4发射超声波脉冲通过延迟块到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时通过延迟块被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。双晶探头方式由键盘c3输入指令，通过插座c6或c5给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过插座c5或c6反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由液晶屏c2显示。单晶探头方式由键盘c3输入指令，通过插座c6或c5给探头一个发射信号，由探头发射超声波脉冲并将超声脉冲反射信号通过插座c6或c5反馈给处理单元，信号经过处理获得的数据由液晶屏c2显示。其中，本发明的超声测厚仪还包括处理器和由两个继电器组成的通路切换电路，如图12所示，通过处理器控制通路切换电路实现发射超声波或反射超声波在与两插座c6和c5的通路之间进行切换，从而在同一台超声测厚仪上智能识别单双晶探头的类型，实现单晶探头测量方式或双晶探头测量方式。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。