一种新型便携式超声波测厚仪的设计.pdf

2011年第30卷第12期
传感器与微系统( Transducer and Microsystem Technologies
种新型便携式超声波测厚仪的设计
柯细勇,王占元,杨剑峰2,刘文彬
(1.北京化工大学信息科学与技术学院,北京100029
2.北京化工大学机电学院,北京10009
摘要:设计了一种便携式新型超声波测厚仪,系统采用 ATMEGA128单片机作为主控芯片,并包含超声
波发射接收电路、[CD液晶显示电路、电源电路、键盘电路、232通信电路、实时和计数器电路。实现了精
确测量、丰富的信息量实时的显示、电池和USB切换供电功能,并把测量的数据通过串口传输到PC中进
行了分析与比较,给出了测量误差产生的原因
关键词:超声波检测;测厚仪;单片机
中图分类号:TP368.
文献标识码
文章编号:1000-9787(2011)12-0119-04
Design of a new type portable ultrasonic wave thickness gauge
KE Xi-yong', WANG Zhan-yuan, YANG Jian-feng, LIU Wen-bin
chool of Information Science and Technology, Beijing niversity of Chemical Technology, Beijing 100029,China
2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Beijing niversity of Chemical Technolo y, Beiing 100029, China
Abstract A new type of portable ultrasonic thickness gauge is designed, using single chip microcomputer
ATMEGA128 as main control chip and including ultrasonic wave transmitting and receiving circuit, LCD LED
display circuit, power cireuit, keyboard circuit, 232 communication circuit, real-time and counter circuits. It can
achieve accurate measurement, real-time display of rich information, switching functions of power supply for
battery and USB, and can transfer data to PC so as to compare and analyze the thickness data. The reaon which
causes measurement error Is given
Key words: ultrasonic wave testing; thickness gauge; single chip microcomputer
0引言
到接收回波信号的时间问隔T-72可测,所以,可以求出
超声波测厚仪广泛地应用于造船业、石油化工业、电被测工件的厚度值
站、汽车制造、机械制造业当中,可以测量船壳、甲板、锅炉
v(
管道、储油罐、轨道、板坯、铸件、机加工零件的厚度和被腐
蚀情况。当前,大多数的测厚仪显示信息量有限,显示方式
式中S为被测工件的厚度;b为超卢波在工件中传播的速
固定且没有通信功能,读取数据繁琐。本便携式超声波测
度;7为底波A的返回时间;7为界面波B的返回时间。
厚仪系统可以显示丰富的信息量,储存大量数据,同时能把
测厚仪的设计和实现
数据传输到PC机中进行厚度比较和分析,测量精度可以
2.1超声波测厚仪系统结构
本系统设计结构包含:超声波发射电路、接收电路、单
达到0.01mm,实现对各种设备和容器测厚与监测的功能。
片机控制电路、计数器电路、液晶显示电路、实时时钟电路、
超声波测厚原理
232通信电路、键盘电路。图1所示为超声波测厚仪的结
本测厚仪系统采用脉冲回波法来测量被测工件的厚
构图2。
度,超声波探头与被测工件的表面通过耦合剂相接触,
超声波测厚仪测量时,将探头通过耦合剂与被测工件
在单片机的控制下,测厚仪由发射电路产生一定频率的脉
的表面相接触,发射电路产生高电压窄脉冲信号,在单片机
冲信号加在超声波的探头上,从而通过压电效应使探头产的控制下通过发射探头向被测工件发射超声波,超声波在
生超声波脉冲。声波经过被测工件从另一个表面反射回到达被测工件的底面后发生反射,反射的回波信号被接收
来,被接收探头接收。若求超声波在被测工件的厚度S,因探头接收,返回电压信号。接收到的电压信号经过多级放
为超声波在被测工件中的传播速度已知,从发射超声波大、中周选频后通过74HC221芯片产生阈门脉冲,其中把
收稿日期:2011-04-26