超聲波測厚儀內(nèi)部測量程序和測量誤差分析
超聲波測厚儀軟件是采用 C 語言來開發(fā)程序的，超聲波測厚儀硬件系統(tǒng)開機(jī)后，進(jìn)行初始化操作步驟，當(dāng)按下確定按鍵以后，在啟動發(fā)射脈沖前，需 要提前大概 3． 75 ms，對計數(shù)器清零操作; 提前大概 2.5ms左右，啟動晶振，在 380 μs 后關(guān)閉脈沖，在發(fā)射電路的脈沖串發(fā)射完畢后，拉低電壓端，連接的是接收電路的芯 片的使能端 A，此操作滯后 4 μs; 超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲 波后，5 μs 建立閾門脈沖。定時器啟動，檢測到回波信號 后，計數(shù)器開始計算，定時器工作此時在方式 1，定時器通 過查詢外部中斷方式來測量回波信號的脈沖寬度。計數(shù)器 工作結(jié)束后，此時的計數(shù)器值為 n，n 為脈沖寬度為 0． 05μs 的一段脈沖的個數(shù)，乘以 0．05μs 就是超聲波測厚儀的聲波往返傳播所 使用的時間，計算出測量工件的厚度值后，顯示在液晶顯示屏幕上。
超聲波測厚儀的測量范圍：根據(jù)通過計數(shù)器的脈沖個數(shù)可以計算出被測物的厚 度，同時根據(jù)電路的設(shè)計也可以計算出測厚儀的測量范圍，以被測物為碳鋼材質(zhì)試塊為例。測厚儀的測量范圍為 0.15～120mm。超聲波在鋼材里的傳播速度是5900m/s。測試和誤差分析:在實(shí)驗(yàn)測試中選取了 1，1． 5，2，4，6，8，10 mm 7 種不同厚度的鋼板( 鋼中傳播聲速約5 900 m /s) 作為實(shí)驗(yàn)的被測工件。以4 mm鋼材質(zhì)的厚度測量為例來對實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以介紹和分析。
超聲波測厚儀的超聲波發(fā)射以后，回波信號被超聲波接收探頭接收，波形如 圖 6 所示，由圖可知，回波信號的最高電平為 0.9 V?；夭ㄐ盘柾ㄟ^放大電路的放大、中周電路的選頻后，方波的后沿即為閾門脈沖的后沿。因?yàn)槌暡ㄌ筋^接觸被測工
件時會造成接觸滯后，超聲波在探頭中也會存在延時，同時 電路中其他裝配也會引起滯后，為了得到精確的測厚結(jié)果 ，必須對其進(jìn)行修正，這里修正時間為0.001mm。形成的閾門脈 沖與 22MHz 晶振脈沖信號經(jīng)過與非門送入計數(shù)器。從結(jié)論可以得出對不同厚度的鋼板的測量數(shù)據(jù)與實(shí)際值的誤差，基本維持在 ± 0.058mm 以內(nèi)，在允許的合格范圍，符合超聲波測厚儀的標(biāo)準(zhǔn)要求。