一种超声波测厚仪的制作方法

1.本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种超声波测厚仪。


背景技术：

2.超声波测厚仪是基于超声波测量原理，可以测量金属及其它多种材料的厚度，并可以对材料的声速进行测量。可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域的仪器。
3.传统超声波测厚仪使用的是mcu测量超声波的往返时间的方式，由于mcu频率比较低，测量的时间精度不高，容易受到mcu频率的限制，造成数据不稳定或甚至不能测量。


技术实现要素：

4.（一）要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本发明提供一种超声波测厚仪，解决了现有超声波测厚仪由于mcu频率比较低，测量的时间精度不高，进而导致测算数据误差大的问题。
5.（二）技术方案为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种超声波测厚仪，包括：主机组件和探头组件；所述主机组件与所述探头组件控制连接，用以通过控制所述探头组件发射和接收超声信息来测算物体的厚度；其中，所述主机组件包括：主机控制芯片、发射驱动电路和接收电路模组；所述主机控制芯片分别与所述发射驱动电路和所述接收电路模组连接；所述发射驱动电路和所述接收电路模组还分别与所述探头组件连接；所述主机控制芯片发出的pwm控制信号能够通过所述发射驱动电路升压加强输出信号，用以控制所述探头组件发射出超声波；所述探头组件能够接收反射回的超声波，并将接收到的超声波转化为微弱电压信号；所述微弱电压信号通过所述接收电路模组转化超声波时间信息，并发送给所述主机控制芯片；所述主机控制芯片能够根据接收到的超声波时间信息和物理参数测算出物体的厚度。
6.优选地，所述发射驱动电路中设有dc/dc升压ic，用以增强发射驱动信号的强度；所述有dc/dc升压ic的能够将发射信号的电源提升到100v。
7.优选地，所述接收电路模组包括：高速运算放大器电路、不可重复触发单稳多谐振荡器和tdc芯片；所述探头组件与所述高速运算放大器电路连接；
所述高速运算放大器电路与所述不可重复触发单稳多谐振荡器连接；所述不可重复触发单稳多谐振荡器与所述tdc芯片连接。
8.优选地，所述探头组件能够将所述微弱电压信号发送给所述高速运算放大器电路；所述高速运算放大器电路能够将所述微弱电压信号变换成可被单稳多谐振荡器检测的稳定的电压信号；所述稳定的电压信号经过所述不可重复触发单稳多谐振荡器的处理输出方波信号；所述方波信号输入所述tdc芯片中；所述tdc芯片能够将所述方波信号转化成高精度超声波时间信息；所述tdc芯片能够将所述超声波时间信息输出给所述主机控制芯片。
9.优选地，所述主机组件还包括：显示模块；所述显示模块与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够将测算信息借助于所述显示模块通过图像的形式展示给用户。
10.优选地，所述主机组件还包括：按键模块；所述按键模块包括：多个按键和按键电路；所述多个按键均与所述按键电路上的控制开关对应设置；所述按键电路与所述主机控制芯片连接。
11.优选地，所述主机组件还包括：存储模块；所述存储模块与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够借助于所述存储模块存储数据信息。
12.优选地，所述主机组件还包括：语音播报模块；所述语音播报模块包括：扬声器和语音播报芯片；所述扬声器与所述语音播报芯片连接；所述语音播报芯片还与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够借助于所述语音播报芯片控制所述扬声器播报语音信息。
13.优选地，所述主机组件还包括：主机壳体和电池模块；所述主机控制芯片、发射驱动电路、接收电路模组、语音播报模块和所述电池模块均设置在所述主机壳体内；所述显示模块和所述按键模块均设置在所述主机壳体上；所述电池模块能够分别为所述主机控制芯片、所述发射驱动电路、所述接收电路模组、所述语音播报模块、所述显示模块和所述探头组件提供电能。
14.优选地，所述探头组件包括：探头、发射连接端子和接收连接端子；所述探头分别与所述发射连接端子和所述接收连接端子连接；所述探头借助于所述发射连接端子和所述接收连接端与所述主机组件连接。
15.（三）有益效果本发明的有益效果是：本发明提供了一种超声波测厚仪，具有以下有益效果：本技术提供的超声波测厚仪的测量采用一款高精度时间测量tdc芯片，有效解决
了mcu自身频率低带来时间测量误差大的问题。
16.该超声波测厚仪带有2.4寸高清彩屏，可切换中/英文显示界面，同时可语音播报、内置2000mah大容量锂电，带有市面上通用的dc5v/1a充电 type-c接口，可存储300笔存储数据，使用户操作更加简单、方便、直观、快速。
17.【附图标记说明】1：主机壳体；2：按键；3：显示屏；4：发射插座；5：接收插座；6：校准厚度块；7：铭牌；8：探头。
附图说明
18.图1为本发明提供的一种超声波测厚仪的电路框图；图2为本发明提供的一种超声波测厚仪的发射驱动电路的结构示意图；图3为本发明提供的一种超声波测厚仪的接收电路模组的结构示意图；图4为本发明提供的一种超声波测厚仪的外观结构示意图；图5为本发明提供的一种超声波测厚仪的屏幕显示设置界面示意图；图6为本发明提供的一种超声波测厚仪的语音播报电路图。
具体实施方式
19.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
20.如图1-图6所示：本实施例中公开了一种超声波测厚仪，包括：主机组件和探头组件；所述主机组件与所述探头组件控制连接，用以通过控制所述探头组件发射和接收超声信息来测算物体的厚度。
21.本实施例中的超声波测厚仪对厚度的测量，是由探头组件产生超声波脉冲透过耦合剂到达被测体，一部分超声波信号被物体底面反射，探头组件接收由被测体底面反射的回波，精确地计算超声波的往返时间，并按下式计算厚度值，再将计算结果显示出来。
22.式中：h为测量厚度；v为材料声速； t为超声波在试件中往返一次的传播时间。
23.其中，所述主机组件包括：主机控制芯片、发射驱动电路和接收电路模组；所述主机控制芯片分别与所述发射驱动电路和所述接收电路模组连接；所述发射驱动电路和所述接收电路模组还分别与所述探头组件连接；所述主机控制芯片发出的pwm控制信号能够通过所述发射驱动电路升压加强输出信号，用以控制所述探头组件发射出超声波。
24.应说明的是：该主机控制芯片即为图1中所示的单片机或mcu芯片。
25.该探头组件能够接收反射回的超声波，并将接收到的超声波转化为微弱电压信号；所述微弱电压信号通过所述接收电路模组转化超声波时间信息，并发送给所述主机控制芯片；所述主机控制芯片能够根据接收到的超声波时间信息和物理参数测算出物体的厚度。
26.本实施例中所述发射驱动电路中设有dc/dc升压ic，用以增强发射驱动信号的强度；所述有dc/dc升压ic的能够将发射信号的电源提升到100v。
27.本实施例中所述的接收电路模组包括：高速运算放大器电路、不可重复触发单稳多谐振荡器和tdc芯片；所述探头组件与所述高速运算放大器电路连接；所述高速运算放大器电路与所述不可重复触发单稳多谐振荡器连接；所述不可重复触发单稳多谐振荡器与所述tdc芯片连接。
28.该高速运算放大器电路即为图1中所示的采样电路。
29.采用一款高精度时间测量tdc芯片，有效解决了mcu自身频率低带来时间测量误差大的问题。
30.本实施例中所述探头组件能够将所述微弱电压信号发送给所述高速运算放大器电路；所述高速运算放大器电路能够将所述微弱电压信号变换成可被单稳多谐振荡器检测的稳定的电压信号；该电压信号经过所述不可重复触发单稳多谐振荡器的处理输出方波信号；所述方波信号输入所述tdc芯片中；所述tdc芯片能够将所述方波信号转化成高精度超声波时间信息；所述tdc芯片能够将所述超声波时间信息输出给所述主机控制芯片。
31.本实施例中所述主机组件还包括：显示模块；所述显示模块与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够将测算信息借助于所述显示模块通过图像的形式展示给用户。
32.本实施例中所述主机组件还包括：按键模块；所述按键模块包括：多个按键和按键电路；所述多个按键均与所述按键电路上的控制开关对应设置；所述按键电路与所述主机控制芯片连接。
33.本实施例中所述主机组件还包括：存储模块；所述存储模块与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够借助于所述存储模块存储数据信息。
34.本实施例中所述主机组件还包括：语音播报模块；所述语音播报模块包括：扬声器和语音播报芯片；所述扬声器与所述语音播报芯片连接；所述语音播报芯片还与所述主机控制芯片连接；所述主机控制芯片能够借助于所述语音播报芯片控制所述扬声器播报语音信息。
35.本实施例中所述主机组件还包括：主机壳体和电池模块；所述主机控制芯片、发射驱动电路、接收电路模组、语音播报模块和所述电池模块均设置在所述主机壳体内；所述显示模块和所述按键模块均设置在所述主机壳体上；所述电池模块能够分别为所述主机控制芯片、所述发射驱动电路、所述接收电路模组、所述语音播报模块、所述显示模块和所述探头组件提供电能。
36.本实施例中所述探头组件包括：探头、发射连接端子和接收连接端子；所述探头分别与所述发射连接端子和所述接收连接端子连接；所述探头借助于所述发射连接端子和所述接收连接端与所述主机组件连接。
37.如图4所示：图中组件名称为，主机壳体1、按键2、显示屏3、发射插座4、接收插座5、校准厚度块6、铭牌7、探头8。其中校准厚度块6固定在主机壳体1上方便用户自行校准，无需额外携带校准块。发射插座4、接收插座5支持热插拔，无需关机可自行更换探头。
38.本实施例中的超声波测厚仪带有2.4寸高清彩屏，可切换中/英文显示界面，同时可语音播报、内置2000mah大容量锂电，带有市面上通用的dc5v/1a充电 type-c接口，可存储300笔存储数据，使用户操作更加简单、方便、直观、快速。
39.如图5屏幕显示设置界面示意图，用户可以根据不同的需要来设置语音播报的开
关和背光亮度、关机时间、越界报警、语言设置。
40.本实施例中提供的测厚仪能够实现的数据分组功能，校准数据和存储数据各组相互独立，可以针对不同底材切换声速进行测量。
41.如图6中所示，本实施例中选用语音播报芯片为sc8065b。语音播报功能令用户在不方便观察屏幕的情况下，也能获取测量的数据。
42.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。