一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀的製作方法
2023-05-04 18:19:31
一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，包括超聲波探頭和移動終端，超聲波探頭與移動終端之間設有線纜構件，線纜構件包括電連接的超聲波發射接收模塊、測量電路、供電電路和控制電路，所述超聲波測厚儀通過3.5mm音頻頭與移動終端連接，具有數據處理能力和顯示功能強大的優點，有效降低了超聲波測厚儀的生產成本，通用性強，採用兩路穩壓電源，有效解決了超聲波發射接收電路和微控制器不能在同一電壓條件下工作的難題，同時還保證了超聲波測厚儀的小型化和低功耗，50mA的3V紐扣電池可以支持整個系統待機運行1年以上，便於攜帶和使用，測量誤差不超過被測塗層厚度的±0.01%，測量精度高，性能可靠。
【專利說明】一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲波測厚儀，適用於超聲波無損檢測，尤其適用於基於移動顯示終端的塗層厚度無損檢測，具體的說，涉及一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，屬於無損檢測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統的超聲波測厚儀採用主機加超聲波測厚探頭的形式構成超聲波厚度檢測儀，作為一種專業儀器，這種模式沿用了幾十年。但這種傳統的塗層測厚儀存在如下缺點。
[0003]1、顯示內容不夠豐富。
[0004]目前的超聲波測厚儀多採用低解析度(通常是128*64)FSTN液晶點陣，雖然能夠顯示一些菜單和測量結果，但是如果要進行多次結果的對比分析，只能藉助PC機軟體在電腦上完成，這就造成了很大的不便。
[0005]2、較難實現複雜的V路徑校正算法。
[0006]對於超聲波雙晶探頭，其超聲波的傳播路徑不是直線，而是V型的，因此厚度與傳播時間之間的關係存在一定的非線性，這時必須要做一定的修正，通常的做法是取部分測量點作為標定點找出對應關係，相鄰標定點之間的點採用插值的辦法，如此以來，超聲波傳播時間對應關係不是平滑曲線，這個曲線做的越細，測量精度就越高，但是這就要佔用較大的程序空間，而作為嵌入式的控制器，程序空間是很有限的。
[0007]3、數據處理能力有限。
[0008]傳統超聲波測厚儀僅僅能完成簡單的測量功能和顯示功能，而對大量數據的比對分析、數據統計、數據挖掘是無能為力的，尤其對於腐蝕厚度測量，特別需要長時間的數據對比，來分析腐蝕的速度和趨勢。
[0009]4、傳統超聲波測厚儀大部分成本是花在了主機上，尤其是主機的非測量電路部分，測量電路的成本只佔不到1/8，也就是說大部分成本是落在了它並不擅長的顯示、數據處理、數據傳輸及其他輔助功能上面，造成資源浪費。
【發明內容】
[0010]本發明要解決的問題是針對以上問題，提供一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，解決傳統超聲波測厚儀數據處理能力不夠和顯示功能不強大的問題，有效利用手機等移動終端強大的顯示和數據處理能力，彌補傳統儀器的不足。
[0011]本發明的目的之二:是提供一種測量誤差不超過被測塗層厚度的±0.01%的超聲波測厚儀，測量精度高。
[0012]本發明的目的之三:是提供一種體積小、方便攜帶且待機時間長的超聲波測厚儀，以保證50mA的電源可支持超聲波測厚儀待機運行I年以上。
[0013]為解決上述問題，本發明所採用的技術方案是:一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述測厚儀包括超聲波探頭和移動終端，超聲波探頭與移動終端之間設有線纜構件；
所述線纜構件包括電連接的超聲波發射接收模塊、測量電路、供電電路和控制電路；
所述超聲波探頭用於發射高壓尖脈衝，超聲波發射接收模塊用於接收回波信號，測量電路用於計量超聲波回波時間，供電電路用於為超聲波發射接收模塊提供穩定的電壓，控制電路用於接收移動終端發出的信號，並傳輸至測量電路。
[0014]採用該技術方案，可有效利用手機等移動終端強大的顯示和數據處理能力，降低測厚儀的生產成本，且方便攜帶，通用性強。
[0015]一種優化方案，所述供電電路包括升壓轉換器U4，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有線圈LI，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的反饋端FB之間連接有二極體D20和電阻R24，二極體D20的正極與升壓轉換器U4的開關端SW連接，二極體D20的負極經電阻R24接升壓轉換器U4的反饋端FB，升壓轉換器U4的反饋端FB經電阻R23接地；
所述電阻R24與二極體D20之間的節點經電容C3接地，電容C3的兩端並聯有電容C21，電容C3的正極與電容C21之間的節點連接有測試點TPl ；
所述電容C3的正極與電容C21之間的節點經場效應管VQ5接5V電源，電容C3的正極與電容C21之間的節點與場效應管VQ5的源極S連接，場效應管VQ5的漏極D與5V電源連接，場效應管VQ5的柵極G與控制電路電連接，場效應管VQ5的柵極G與場效應管VQ5的源極S之間連接有電阻R7 ；
所述升壓轉換器U4的電源端Vin經電容C30接地，電容C30的正極與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點電連接有電源P3，電源P3的正極接升壓轉換器U4的電源端Vin，電源P3的負極接地；
所述升壓轉換器U4的電源端Vin與控制電路電連接；
所述升壓轉換器U4的使能端EN與控制電路電連接。
[0016]採用該技術方案，採用兩路穩壓電源，其中一路經過升壓轉換器U4升壓到5V為超聲波發射接收模塊提供電源，另外一路直接採用3V紐扣電池為微控制器U5提供電源，有效解決了超聲波發射接收模塊和微控制器U5不能在同一電壓條件下工作的難題，同時還保證了超聲波測厚儀的小型化和低功耗，50mA的3V紐扣電池可以支持整個系統待機運行I年以上，因此超聲波測厚儀中不需要使用開關電路，進一步保證了超聲波測厚儀的小型化，便於攜帶和使用。
[0017]另一種優化方案，所述控制電路包括微控制器U5,微控制器U5的型號為MKL05Z32VFK4,微控制器U5的23腳經電容C6與移動終端的右聲道輸出端RIGHT通過音頻頭電連接，電容C6與微控制器U5的23腳之間的節點經電阻R41與升壓轉換器U4的電源端Vin連接，電阻R41與微控制器U5的23腳之間的節點經電容C41接地；
所述微控制器U5的I腳與測量電路電連接，用於接收測量電路發出的中斷信號；所述微控制器U5的3腳經電容C25接地，電容C25與微控制器U5的3腳之間的節點與升壓轉換器U4的電源端Vin連接；
所述微控制器U5的4腳接地；
所述微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳之間連接有晶振電路；
所述微控制器U5的7腳與測量電路電連接； 所述微控制器U5的8腳、微控制器U5的9腳、微控制器U5的10腳和微控制器U5的11腳與測量電路電連接，用於讀取測量結果；
所述微控制器U5的12腳與升壓轉換器U4的使能端EN連接；
所述微控制器U5的13腳和微控制器U5的14腳之間與超聲波發射接收模塊電連接； 所述微控制器U5的15腳與測量電路電連接；
所述微控制器U5的16腳與場效應管VQ5的柵極G連接；
所述微控制器U5的17腳經電阻Rll接音頻頭，電阻Rll與音頻頭之間串聯有電容C8，電容C8與電阻Rll之間的節點經電容C9接地，電容C8與音頻頭之間的節點經電阻R12接地；
所述微控制器U5的18腳經電容C5接移動終端的左聲道輸出端LEFT，電容C5與微控制器U5的18腳之間的節點經電阻RlO接地，電阻RlO與電容C5之間的節點經電阻R9接升壓轉換器U4的電源端Vin。
[0018]採用該技術方案，有效提高測厚儀的使用性能。
[0019]再一種優化方案，所述晶振電路包括晶振X2、電阻R5、電容C31和電容C32，所述電阻R5的兩端分別與微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳電連接，所述晶振X2並聯在電阻R5的兩端，所述電容C31和電容C32串聯在晶振X2的兩端，電容C31和電容C32之間的節點接地。
[0020]採用該技術方案，進一步提高了測厚儀的使用壽命及穩定性。
[0021]進一步的優化方案,所述超聲波發射接收模塊包括超聲波發射接收電路M1，超聲波發射接收電路Ml具有超聲波發射和接收調理功能，超聲波發射接收電路Ml的高壓脈衝電壓的發射控制信號端PULSE與微控制器U5的13腳連接，超聲波發射接收電路Ml的超聲波高壓產生電路的充電控制信號端HV_CHARGE與微控制器U5的14腳連接，超聲波發射接收電路Ml的回波信號發送端ECHO與測量電路電連接，超聲波發射接收電路Ml的電源端接5V電源，超聲波發射接收電路Ml的接地端接地。
[0022]採用該技術方案，保證了測厚儀測量塗層厚度的準確性。
[0023]再進一步的優化方案，所述測量電路包括時間數字轉換器U6，時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端I腳連接有四腳晶振XI，四腳晶振Xi的輸出端OUT與時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端I腳連接，四腳晶振Xl的接地端GND接地，四腳晶振Xl的電源端VCC接升壓轉換器U4的電源端Vin ；
所述時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳接升壓轉換器U4的電源端Vin ；
所述時間數字轉換器U6的接地端4腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳之間連接有電容C40，電容C40的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C40的另一端接地；所述時間數字轉換器U6的「聲環法」信號輸入端7腳接地；
所述時間數字轉換器U6的中斷信號端8腳接微處理器U5的I腳；
所述時間數字轉換器U6的串行接口從機選擇端9腳接微處理器U5的11腳，時間數字轉換器U6的串行接口時鐘端10腳接微處理器U5的10腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸入端11腳接微處理器U5的9腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸出端12腳接微處理器U5的8腳；
所述時間數字轉換器U6的復位輸入端13腳接微處理器U5的15腳； 所述時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C47接地；所述時間數字轉換器U6的接地端21腳接地；
所述時間數字轉換器U6的接地端21腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端22腳之間連接有電容C34，電容C34的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C34的另一端接地；所述時間數字轉換器U6的Stop通道2使能埠 25腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R36 ；
所述時間數字轉換器U6的Stop通道I使能埠 26腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R35 ；
所述時間數字轉換器U6的Stop通道2埠 27腳經電阻R33接地；
所述時間數字轉換器U6的接地端28腳接地；
所述時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C51接地，電容C51的兩端並聯有電容C50，電容C50的正極與時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳連接，電容C50的負極接地；
所述時間數字轉換器U6的Stop通道I埠 30腳接超聲波發射接收電路Ml的的回波信號發送端ECHO，接收超聲波發射接收電路Ml發出的回波信號；
所述時間數字轉換器U6的Start通道埠 31腳與微控制器U5的7腳電連接；所述時間數字轉換器U6的Start通道使能埠 32腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R31。
[0024]採用該技術方案，有效保證了塗層厚度的測量精度，經試驗驗證，測量誤差不超過被測塗層厚度的±0.01%的超聲波測厚儀。
[0025]本發明採取以上技術方案，具有以下優點:所述超聲波測厚儀通過3.5mm音頻頭與移動終端連接，通過移動終端控制超聲波測厚儀的工作，有效利用手機等移動終端強大的顯示和數據處理能力，具有數據處理能力和顯示功能強大的優點，且有效降低了超聲波測厚儀的生產成本，通用性強。
[0026]採用兩路穩壓電源，其中一路經過升壓轉換器U4升壓到5V為超聲波發射接收電路Ml提供電源，另外一路直接採用3V紐扣電池為微控制器U5提供電源，有效解決了超聲波發射接收電路Ml和微控制器U5不能在同一電壓條件下工作的難題，同時還保證了超聲波測厚儀的小型化和低功耗，50mA的3V紐扣電池可以支持整個系統待機運行I年以上，因此超聲波測厚儀中不需要使用開關電路，進一步保證了超聲波測厚儀的小型化，便於攜帶和使用。
[0027]經試驗驗證，採用本發明的超聲波測厚儀測量塗層厚度，其測量誤差不超過被測塗層厚度的±0.01%，測量精度高，性能可靠。
[0028]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]附圖1是本發明實施例中超聲波測厚儀的原理框圖；
附圖2是本發明實施例中控制電路的電氣原理圖； 附圖3是本發明實施例中供電電路的電氣原理圖；
附圖4是本發明實施例中測量電路的電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0030]實施例1，如圖1所示，一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，包括超聲波探頭和移動終端，超聲波探頭與移動終端之間設有線纜構件，所述線纜構件包括電連接的超聲波發射接收模塊、測量電路、供電電路和控制電路，所述超聲波探頭用於發射高壓尖脈衝，超聲波發射接收模塊用於接收回波信號，測量電路用於精密計量超聲波回波時間並轉換為厚度值，最終將厚度值發送給移動終端，供電電路用於為超聲波發射接收模塊提供穩定的電壓，控制電路用於接收移動終端發出的信號，並傳輸至測量電路，移動終端用於發出測量厚度開始指令並對接收到的厚度值信號進行處理、傳輸和顯示等。
[0031]所述微處理器與移動終端之間通過音頻頭電連接，本實施例中音頻頭採用3.5mm音頻頭，提高通用性。
[0032]如圖2所示，所述控制電路包括微控制器U5，微控制器U5的型號為MKL05Z32VFK4，微控制器U5的23腳經電容C6與移動終端的右聲道輸出端RIGHT通過音頻頭電連接，移動終端的右聲道輸出端RIGHT發出的信號用於對微控制器U5進行復位，電容C6與微控制器U5的23腳之間的節點經電阻R41與供電電路電連接，電阻R41與微控制器U5的23腳之間的節點經電容C41接地。
[0033]所述微控制器U5的I腳與測量電路電連接，用於接收測量電路發出的中斷信號。
[0034]所述微控制器U5的3腳經電容C25接地，電容C25與微控制器U5的3腳之間的節點與供電電路電連接。
[0035]所述微控制器U5的4腳接地。
[0036]所述微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳之間連接有晶振電路，所述晶振電路包括晶振X2、電阻R5、電容C31和電容C32，所述電阻R5的兩端分別與微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳電連接，所述晶振X2並聯在電阻R5的兩端，所述電容C31和電容C32串聯在晶振X2的兩端，電容C31和電容C32之間的節點接地。
[0037]所述微控制器U5的7腳與測量電路電連接。
[0038]所述微控制器U5的8腳、微控制器U5的9腳、微控制器U5的10腳和微控制器U5的11腳與測量電路電連接，用於讀取測量結果。
[0039]所述微控制器U5的12腳與供電電路電連接。
[0040]所述微控制器U5的13腳和微控制器U5的14腳之間與超聲波發射接收模塊電連接，所述超聲波發射接收模塊包括超聲波發射接收電路Ml，超聲波發射接收電路Ml具有超聲波發射和接收調理功能，採用本領域內技術人員公知的超聲波發射接收電路，故本實施例中不再贅述，超聲波發射接收電路Ml的高壓脈衝電壓的發射控制信號端PULSE與微控制器U5的13腳連接，超聲波發射接收電路Ml的超聲波高壓產生電路的充電控制信號端HV_CHARGE與微控制器U5的14腳連接，超聲波發射接收電路Ml的回波信號發送端ECHO與測量電路電連接，超聲波發射接收電路Ml的電源端接5V電源，超聲波發射接收電路Ml的接地端接地。
[0041]所述微控制器U5的15腳與測量電路電連接。
[0042]所述微控制器U5的16腳與供電電路電連接。
[0043]所述微控制器U5的17腳經電阻Rll接音頻頭，電阻Rll與音頻頭之間串聯有電容C8，電容C8與電阻Rll之間的節點經電容C9接地，電容C8與音頻頭之間的節點經電阻Rl2接地。
[0044]所述微控制器U5的18腳經電容C5接移動終端的左聲道輸出端LEFT，所述電容C5與微控制器U5的18腳之間的節點經電阻RlO接地，電阻RlO與電容C5之間的節點經電阻R9接供電電路。
[0045]如圖3所示，所述供電電路包括升壓轉換器U4，本實施例中升壓轉換器U4選用的的型號為TPS61040DBV，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有線圈LI，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的反饋端FB之間連接有二極體D20和電阻R24，二極體D20選用的型號為MBR0530，二極體D20的正極與升壓轉換器U4的開關端SW連接，二極體D20的負極經電阻R24接升壓轉換器U4的反饋端FB，升壓轉換器U4的反饋端FB經電阻R23接地。
[0046]所述電阻R24與二極體D20之間的節點經電容C3接地，電容C3的兩端並聯有電容C21，電容C3的正極與電容C21之間的節點連接有測試點TPl。
[0047]所述電容C3的正極與電容C21之間的節點經場效應管VQ5接5V電源，電容C3的正極與電容C21之間的節點與場效應管VQ5的源極S連接，場效應管VQ5的漏極D與5V電源連接，場效應管VQ5的柵極G與微控制器U5的16腳連接，場效應管VQ5的柵極G與場效應管VQ5的源極S之間連接有電阻R7，所述場效應管VQ5選用的型號為SI2323DS。
[0048]所述升壓轉換器U4的電源端Vin經電容C30接地，電容C30的正極與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點電連接有電源P3，電源P3選用3V紐扣電池，電源P3的正極接升壓轉換器U4的電源端Vin，電源P3的負極接地。
[0049]所述升壓轉換器U4的電源端Vin與微控制器U5的3腳連接。
[0050]所述升壓轉換器U4的使能端EN與微處理器U5的12腳連接。
[0051]如圖4所示，所述測量電路包括時間數字轉換器U6，時間數字轉換器U6選用的型號為TDC-GP21，時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端I腳連接有四腳晶振XI，四腳晶振Xl的輸出端OUT與時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端I腳連接，四腳晶振Xl的接地端GND接地，四腳晶振Xl的電源端VCC接升壓轉換器U4的電源端Vin。
[0052]所述時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳接升壓轉換器U4的電源端Vin。
[0053]所述時間數字轉換器U6的接地端4腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳之間連接有電容C40，電容C40的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C40的另一端接地。
[0054]所述時間數字轉換器U6的「聲環法」信號輸入端7腳接地。
[0055]所述時間數字轉換器U6的中斷信號端8腳接微處理器U5的I腳。
[0056]所述時間數字轉換器U6的串行接口從機選擇端9腳接微處理器U5的11腳，時間數字轉換器U6的串行接口時鐘端10腳接微處理器U5的10腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸入端11腳接微處理器U5的9腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸出端12腳接微處理器U5的8腳。
[0057]所述時間數字轉換器U6的復位輸入端13腳接微處理器U5的15腳。
[0058]所述時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C47接地。
[0059]所述時間數字轉換器U6的接地端21腳接地。
[0060]所述時間數字轉換器U6的接地端21腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端22腳之間連接有電容C34，電容C34的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C34的另一端接地。
[0061]所述時間數字轉換器U6的Stop通道2使能埠 25腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R36。
[0062]所述時間數字轉換器U6的Stop通道I使能埠 26腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R35。
[0063]所述時間數字轉換器U6的Stop通道2埠 27腳經電阻R33接地。
[0064]所述時間數字轉換器U6的接地端28腳接地。
[0065]所述時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C51接地，電容C51的兩端並聯有電容C50，電容C50的正極與時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳連接，電容C50的負極接地。
[0066]所述時間數字轉換器U6的Stop通道I埠 30腳接超聲波發射接收電路Ml的的回波信號發送端ECHO，接收超聲波發射接收電路Ml發出的回波信號。
[0067]所述時間數字轉換器U6的Start通道埠 31腳與微控制器U5的7腳電連接。
[0068]所述時間數字轉換器U6的Start通道使能埠 32腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R31。
[0069]使用時，移動終端的右聲道輸出端RIGHT發出信號，對微控制器U5進行復位，復位後，移動終端的左聲道輸出端LEFT向微控制器U5發送信號，超聲波測厚儀啟動工作，微控制器U5的12腳為高電平時，升壓轉換器U4升壓，輸出穩定的5V電壓，為超聲波發射接收電路Ml提供電源,微控制器U5的16腳的電壓被拉低後,超聲波發射接收電路Ml工作，一旦時間數字轉換器U6收到超聲波發射接收電路Ml的回波信號發送端ECHO發出的回波信號，時間數字轉換器U6得出時間值，並通過時間數字轉換器U6的中斷信號端8腳向微控制器U5發出中斷信號，微控制器U5接到中斷信號後，通過微控制器U5的8腳、微控制器U5的9腳、微控制器U5的10腳和微控制器U5的11腳讀取測量到的時間結果，微控制器U5將測量到的時間結果轉換成厚度值，然後通過微控制器U5的17腳發送給移動終端。
[0070]當不需要進行測量時，超聲波測厚儀進入待機狀態，其過程是:微控制器U5長時間接收不到移動終端發出的信號之後，微控制器U5的12腳置為低電平，升壓轉換器U4停止升壓，由於微控制器U5由電源P3進行供電，因此微控制器U5仍保持工作，但進入低功耗模式，微控制器U5的16腳的電壓被拉高，停止對測量電路供電，電源P3僅為微控制器U5和電阻R9、電阻RlO、電阻R23、電阻R24供電，微控制器U5的待機電流可以降到2 μ A左右，電阻R9、電阻R10、電阻R23和電阻R24消耗電流不超過3 μ Α,升壓轉換器U4的使能端EN消耗的電流為I μ Α,因此在待機狀態下，超聲波測厚儀的總消耗電流大約在6 μ Α,假定電源P3選用的是50mA的3V紐扣電池，該電源P3可以支持整個系統待機運行I年以上，因此超聲波測厚儀中不需要使用開關電路，還可以保證超聲波測厚儀的小型化，便於攜帶和使用。
[0071]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述測厚儀包括超聲波探頭和移動終端，超聲波探頭與移動終端之間設有線纜構件； 所述線纜構件包括電連接的超聲波發射接收模塊、測量電路、供電電路和控制電路； 所述超聲波探頭用於發射高壓尖脈衝，超聲波發射接收模塊用於接收回波信號，測量電路用於計量超聲波回波時間，供電電路用於為超聲波發射接收模塊提供穩定的電壓，控制電路用於接收移動終端發出的信號，並傳輸至測量電路。
2.如權利要求1所述的一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述供電電路包括升壓轉換器U4，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有線圈L1，升壓轉換器U4的開關端SW與升壓轉換器U4的反饋端FB之間連接有二極體D20和電阻R24，二極體D20的正極與升壓轉換器U4的開關端SW連接，二極體D20的負極經電阻R24接升壓轉換器U4的反饋端FB，升壓轉換器U4的反饋端FB經電阻R23接地； 所述電阻R24與二極體D20之間的節點經電容C3接地，電容C3的兩端並聯有電容C21，電容C3的正極與電容C21之間的節點連接有測試點TP1 ； 所述電容C3的正極與電容C21之間的節點經場效應管VQ5接5V電源，電容C3的正極與電容C21之間的節點與場效應管VQ5的源極S連接，場效應管VQ5的漏極D與5V電源連接，場效應管VQ5的柵極G與控制電路電連接，場效應管VQ5的柵極G與場效應管VQ5的源極S之間連接有電阻R7 ； 所述升壓轉換器U4的電源端Vin經電容C30接地，電容C30的正極與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點電連接有電源P3，電源P3的正極接升壓轉換器U4的電源端Vin，電源P3的負極接地； 所述升壓轉換器U4的電源端Vin與控制電路電連接； 所述升壓轉換器U4的使能端EN與控制電路電連接。
3.如權利要求2所述的一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述控制電路包括微控制器U5，微控制器U5的型號為MKL05Z32VFK4，微控制器U5的23腳經電容C6與移動終端的右聲道輸出端RIGHT通過音頻頭電連接，電容C6與微控制器U5的23腳之間的節點經電阻R41與升壓轉換器U4的電源端Vin連接，電阻R41與微控制器U5的23腳之間的節點經電容C41接地； 所述微控制器U5的1腳與測量電路電連接，用於接收測量電路發出的中斷信號；所述微控制器U5的3腳經電容C25接地，電容C25與微控制器U5的3腳之間的節點與升壓轉換器U4的電源端Vin連接； 所述微控制器U5的4腳接地； 所述微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳之間連接有晶振電路； 所述微控制器U5的7腳與測量電路電連接； 所述微控制器U5的8腳、微控制器U5的9腳、微控制器U5的10腳和微控制器U5的11腳與測量電路電連接，用於讀取測量結果； 所述微控制器U5的12腳與升壓轉換器U4的使能端EN連接； 所述微控制器U5的13腳和微控制器U5的14腳之間與超聲波發射接收模塊電連接； 所述微控制器U5的15腳與測量電路電連接； 所述微控制器U5的16腳與場效應管VQ5的柵極G連接； 所述微控制器U5的17腳經電阻R11接音頻頭，電阻R11與音頻頭之間串聯有電容C8，電容C8與電阻R11之間的節點經電容C9接地，電容C8與音頻頭之間的節點經電阻R12接地； 所述微控制器U5的18腳經電容C5接移動終端的左聲道輸出端LEFT，電容C5與微控制器U5的18腳之間的節點經電阻R10接地，電阻R10與電容C5之間的節點經電阻R9接升壓轉換器U4的電源端Vin。
4.如權利要求3所述的一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述晶振電路包括晶振X2、電阻R5、電容C31和電容C32，所述電阻R5的兩端分別與微控制器U5的5腳和微控制器U5的6腳電連接，所述晶振X2並聯在電阻R5的兩端，所述電容C31和電容C32串聯在晶振X2的兩端，電容C31和電容C32之間的節點接地。
5.如權利要求3所述的一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述超聲波發射接收模塊包括超聲波發射接收電路Ml，超聲波發射接收電路Ml具有超聲波發射和接收調理功能，超聲波發射接收電路Ml的高壓脈衝電壓的發射控制信號端PULSE與微控制器U5的13腳連接，超聲波發射接收電路Ml的超聲波高壓產生電路的充電控制信號端HV_CHARGE與微控制器U5的14腳連接，超聲波發射接收電路Ml的回波信號發送端ECHO與測量電路電連接，超聲波發射接收電路Ml的電源端接5V電源，超聲波發射接收電路Ml的接地端接地。
6.如權利要求5所述的一種基於移動顯示終端的超聲波測厚儀，其特徵在於:所述測量電路包括時間數字轉換器U6，時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端1腳連接有四腳晶振XI，四腳晶振XI的輸出端OUT與時間數字轉換器U6的晶振驅動輸入端1腳連接，四腳晶振XI的接地端GND接地，四腳晶振XI的電源端VCC接升壓轉換器U4的電源端Vin ； 所述時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳接升壓轉換器U4的電源端Vin ； 所述時間數字轉換器U6的接地端4腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端3腳之間連接有電容C40，電容C40的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C40的另一端接地；所述時間數字轉換器U6的「聲環法」信號輸入端7腳接地； 所述時間數字轉換器U6的中斷信號端8腳接微處理器U5的1腳； 所述時間數字轉換器U6的串行接口從機選擇端9腳接微處理器U5的11腳，時間數字轉換器U6的串行接口時鐘端10腳接微處理器U5的10腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸入端11腳接微處理器U5的9腳，時間數字轉換器U6的串行接口數據輸出端12腳接微處理器U5的8腳； 所述時間數字轉換器U6的復位輸入端13腳接微處理器U5的15腳； 所述時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端14腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C47接地；所述時間數字轉換器U6的接地端21腳接地； 所述時間數字轉換器U6的接地端21腳與時間數字轉換器U6的供電電壓端22腳之間連接有電容C34，電容C34的一端接升壓轉換器U4的電源端Vin，電容C34的另一端接地；所述時間數字轉換器U6的Stop通道2使能埠 25腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R36 ； 所述時間數字轉換器U6的Stop通道1使能埠 26腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R35 ； 所述時間數字轉換器U6的Stop通道2埠 27腳經電阻R33接地； 所述時間數字轉換器U6的接地端28腳接地； 所述時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳接升壓轉換器U4的電源端Vin，時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間的節點經電容C51接地，電容C51的兩端並聯有電容C50，電容C50的正極與時間數字轉換器U6的核心電壓端29腳連接，電容C50的負極接地； 所述時間數字轉換器U6的Stop通道1埠 30腳接超聲波發射接收電路Ml的的回波信號發送端ECHO，接收超聲波發射接收電路Ml發出的回波信號； 所述時間數字轉換器U6的Start通道埠 31腳與微控制器U5的7腳電連接；所述時間數字轉換器U6的Start通道使能埠 32腳與升壓轉換器U4的電源端Vin之間連接有電阻R31。
【文檔編號】G01B17/02GK104266618SQ201410509014
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】楊慶德, 尹建華, 劉宇 申請人:山東中科普銳檢測技術有限公司