超聲反射法測厚儀的工作原理

用超聲波探頭向被測物體發(fā)出超聲脈沖，此超聲脈沖便在被測物體內傳播，傳播至被測物體的底面時(shí)發(fā)出反射，反射回來(lái)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(guò)電路精確地檢測出來(lái)，在t時(shí)間內超聲波在被測物體內完成了一個(gè)往返。如果被測物體的厚度用d表示，超聲波的總行程就是2d。由于聲波在某一物體內傳播的速度c是常數，(例如：鋼的聲速是5950m／s，石英玻璃的聲速是5570m／s)所以被測物體的厚度可由下式算出： 　　測厚儀的實(shí)際工作過(guò)程由圖2－1加以說(shuō)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變成同頻率的超聲波脈沖，通過(guò)耦合劑傳播至被測物體表面，其中一部分由被測物體表面反射回來(lái)，為上表面波S。其余部分射入被測物體，再從被測物體的底面反射回來(lái)，為底面反射波B，反射波B又被超聲波探頭接收并轉換為電信號送入電路，經(jīng)放大后同發(fā)射脈沖一起送入閘門(mén)電路產(chǎn)生閘門(mén)脈沖。當被測物體較厚時(shí)，超聲波束在物體內傳播的時(shí)間長(cháng)，產(chǎn)生的閘門(mén)脈沖就寬。被測物體較薄時(shí)，超聲波束在被測物體內傳播的時(shí)間短，產(chǎn)生的閘門(mén)脈沖就窄。將閘門(mén)脈沖和時(shí)鐘脈沖送給與門(mén)電路，由于閘門(mén)脈沖的寬度不同，與門(mén)輸出的時(shí)鐘脈沖數就不同，由此反映被測物體厚度值，將與門(mén)輸出的脈沖數經(jīng)標度變換后送給顯示電路，顯示被測物體的實(shí)際厚度。 圖2－1　測厚儀工作過(guò)程圖　　超聲波探頭采用收發(fā)獨立式，其結構示意圖如圖2－2。 圖2－2　超聲波探頭結構示意圖　　收發(fā)兩部分做在一個(gè)殼體內，中間由隔離層分開(kāi)。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，它具有聲電轉換特性。做為發(fā)射使用時(shí)，把電路送入的電脈沖轉變成超聲波脈沖。做為接收使用時(shí)，又可將接收到的超聲波變成電信號送回電路。壓電陶瓷晶片兩側的電極分別與同軸電纜的內導體和外導體連接。