超聲反射法測(cè)厚儀的工作原理

超聲反射法測(cè)厚儀的工作原理

用超聲波探頭向被測(cè)物體發(fā)出超聲脈沖，此超聲脈沖便在被測(cè)物體內(nèi)傳播，傳播至被測(cè)物體的底面時(shí)發(fā)出反射，反射回來的超聲波又被超聲波探頭接收。這樣，從超聲波探頭發(fā)出超聲脈沖到超聲波探頭接收到反射脈沖所用的時(shí)間t可通過電路精確地檢測(cè)出來，在t時(shí)間內(nèi)超聲波在被測(cè)物體內(nèi)完成了一個(gè)往返。如果被測(cè)物體的厚度用d表示，超聲波的總行程就是2d。由于聲波在某一物體內(nèi)傳播的速度c是常數(shù)，(例如：鋼的聲速是5950m／s，石英玻璃的聲速是5570m／s)所以被測(cè)物體的厚度可由下式算出： 　　測(cè)厚儀的實(shí)際工作過程由圖2－1加以說明。首先由電路產(chǎn)生的高電壓窄脈沖T輸送給超聲波探頭、超聲波探頭將高壓電脈沖轉(zhuǎn)變成同頻率的超聲波脈沖，通過耦合劑傳播至被測(cè)物體表面，其中一部分由被測(cè)物體表面反射回來，為上表面波S。其余部分射入被測(cè)物體，再從被測(cè)物體的底面反射回來，為底面反射波B，反射波B又被超聲波探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入電路，經(jīng)放大后同發(fā)射脈沖一起送入閘門電路產(chǎn)生閘門脈沖。當(dāng)被測(cè)物體較厚時(shí)，超聲波束在物體內(nèi)傳播的時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的閘門脈沖就寬。被測(cè)物體較薄時(shí)，超聲波束在被測(cè)物體內(nèi)傳播的時(shí)間短，產(chǎn)生的閘門脈沖就窄。將閘門脈沖和時(shí)鐘脈沖送給與門電路，由于閘門脈沖的寬度不同，與門輸出的時(shí)鐘脈沖數(shù)就不同，由此反映被測(cè)物體厚度值，將與門輸出的脈沖數(shù)經(jīng)標(biāo)度變換后送給顯示電路，顯示被測(cè)物體的實(shí)際厚度。 圖2－1　測(cè)厚儀工作過程圖　　超聲波探頭采用收發(fā)獨(dú)立式，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2－2。 圖2－2　超聲波探頭結(jié)構(gòu)示意圖　　收發(fā)兩部分做在一個(gè)殼體內(nèi)，中間由隔離層分開。收發(fā)兩部分的特性是相同的，使用中可互換。探頭的核心元件是壓電陶瓷晶片，它具有聲電轉(zhuǎn)換特性。做為發(fā)射使用時(shí)，把電路送入的電脈沖轉(zhuǎn)變成超聲波脈沖。做為接收使用時(shí)，又可將接收到的超聲波變成電信號(hào)送回電路。壓電陶瓷晶片兩側(cè)的電極分別與同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體連接。