超聲波測(cè)厚儀內(nèi)部測(cè)量程序和測(cè)量誤差分析
超聲波測(cè)厚儀軟件是采用 C 語(yǔ)言來(lái)開發(fā)程序的，超聲波測(cè)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(dòng)發(fā)射脈沖前，需 要提前大概 3． 75 ms，對(duì)計(jì)數(shù)器清零操作; 提前大概 2.5ms左右，啟動(dòng)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(shí)器啟動(dòng)，檢測(cè)到回波信號(hào) 后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)算，定時(shí)器工作此時(shí)在方式 1，定時(shí)器通 過(guò)查詢外部中斷方式來(lái)測(cè)量回波信號(hào)的脈沖寬度。計(jì)數(shù)器 工作結(jié)束后，此時(shí)的計(jì)數(shù)器值為 n，n 為脈沖寬度為 0． 05μs 的一段脈沖的個(gè)數(shù)，乘以 0．05μs 就是超聲波測(cè)厚儀的聲波往返傳播所 使用的時(shí)間，計(jì)算出測(cè)量工件的厚度值后，顯示在液晶顯示屏幕上。
超聲波測(cè)厚儀的測(cè)量范圍：根據(jù)通過(guò)計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)可以計(jì)算出被測(cè)物的厚 度，同時(shí)根據(jù)電路的設(shè)計(jì)也可以計(jì)算出測(cè)厚儀的測(cè)量范圍，以被測(cè)物為碳鋼材質(zhì)試塊為例。測(cè)厚儀的測(cè)量范圍為 0.15～120mm。超聲波在鋼材里的傳播速度是5900m/s。測(cè)試和誤差分析:在實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)工件。以4 mm鋼材質(zhì)的厚度測(cè)量為例來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以介紹和分析。
超聲波測(cè)厚儀的超聲波發(fā)射以后，回波信號(hào)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(hào)的最高電平為 0.9 V?；夭ㄐ盘?hào)通過(guò)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(cè)工
件時(shí)會(huì)造成接觸滯后，超聲波在探頭中也會(huì)存在延時(shí)，同時(shí) 電路中其他裝配也會(huì)引起滯后，為了得到精確的測(cè)厚結(jié)果 ，必須對(duì)其進(jìn)行修正，這里修正時(shí)間為0.001mm。形成的閾門脈 沖與 22MHz 晶振脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)與非門送入計(jì)數(shù)器。從結(jié)論可以得出對(duì)不同厚度的鋼板的測(cè)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(cè)厚儀的標(biāo)準(zhǔn)要求。