高精度手持式电磁超声测厚仪.pdf

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1、第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5高精度手持式电磁超声测厚仪李永虔，孙峥，赵辉，陈丽影，翟国富(哈尔滨工业大学军用电器研究所。黑龙江哈尔滨150001)摘要：研制了高精度手持式电磁超声测厚仪。根据电磁超声回波峰值出现时刻不规律的特点，采用了基于首个周波检测的电磁超声测厚方法。设计了基于FPGA的大功率发射电路和低噪声接收电路，实现了超声波发射和低噪声接收；设计了基于ARM处理器的嵌入式Linux软件，实现了厚度计算、波形显示、参数设置、厚度一距离曲线等功能。利用该测厚仪对不同厚度的铝合金标准试块和钢

2、板进行测厚实验。实验结果表明，该测厚仪分辨力达到0．O1mm，测量厚度可精确到0．001mm。关键词：高精度；手持式；电磁超声；测厚中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1002-1841(2016)05-0032-03HighAccuracyHand-heldThicknessGaugeLIYong·qian，SUNZheng，ZHAOHui，CHENLi—ying，ZHAIGuo—fu(MilitaryApparatusResearchInstitute，HarbinInstituteofTechnology，Harbin

3、150001，China)Abstract：Ahighaccuracyhand—heldthicknessgaugewithelectromagneticacoustic~ansducerwasdeveloped．Thearrivaltimeofelectromagneticultrasonicechopeakisi~egular，SOthemethodbasedonthefirstcyclewasadopted．Hish—powertransmittercir—cuitandlow—noisereceivercircuitwered

4、esignedbyFPGA，implementingultrasonicemissionandlow—noisereceiver．AnembeddedLinuxsoftwarewasdevelopedtorealizeuserinterfacebyARMsuchasthicknesscalculate，waveformdisplay，parametersettings，thickness·distancecurveandSOon．Experimentalresultsshowthatthediscretenessofthedigita

5、lreferenceofthethicknessgaugeis0．001mmandresolutionreaches0．01mm．Keywords：high—accuracy；hand—held；EMAT；thicknessgauge0引言变磁场，进而在铝板内产生与线圈电流方向相反、频率相同的厚度的精确测量是材料质量控制的重要手段。电磁超声涡流，涡流在外加静态偏置磁场作用下，受到洛伦兹力作用，引测厚技术具有无需耦合剂，非接触的特点，相比传统的压电超起质点周期性振动，这种振动以波的形式传播就形成了超声声测厚方式在高低温和表面粗糙等场合具

6、有独特优势。美国、体波。俄罗斯等国家在电磁超声方面的研究起步较早，在十余年前就本文采用最常用的脉冲反射法进行测厚，通过记录回波时利用电磁超声测厚仪取代压电超声测厚仪在油气、铁轨、管道间t计算试件厚度，厚度s测量公式为等领域应用，提升了检测效率，节约了检测成本l1]。国内，曹ct／2建海等人设计了基于MCS一5l单片机的电磁超声测厚系统．适式中c为超声波声速。用于钢板、管材的测厚，测厚精度0．5％l3]。王曼等人设计了16通道的电磁超声测厚系统，系统分辨力达到0．1mm[4]。段伟亮等人设计了基于FPGA的电磁超声测厚系统。分辨力0．1

7、mmE。在企业方面，汕头超声、中科创新等公司分别研制涡流／试件了便携式电磁超声测厚仪，测厚精度0．O1mm，但未给出分辨力及测量误差指标。目前，国内鲜有分辨力0．0lm或更高分辨力质点振动iIlJI卜体波的电磁超声测厚仪的报道。因此。研制高精度电磁超声测厚仪图1电磁超声换能器工作机理具有重要的理论意义和实用价值。声波的声速可以通过校准方式确定，因此最终测厚精度取1EMAT测厚原理决于超声波传播时间。由于电磁超声接收回波十分微弱，且信电磁超声换能器(EMAT)由3分组成，即永磁体、线圈和噪比差，因此传统测厚算法一般通过计算超声峰值到达的

8、时刻被测试件。厚板检测时通常使用超声体波。为了兼顾回波强确定传播时间。由于电磁超声体波波形的不规律性和材料属度和换能器尺寸，本文选择螺旋线圈配合圆形永磁体的方式构性的不同，超声回波峰值出现时刻并不固定，存在“漂移”现象，