一種超聲波、渦流和emat一體化無損測厚儀及其方法
2023-04-23 08:14:41 1
一種超聲波、渦流和emat一體化無損測厚儀及其方法
【專利摘要】本發明涉及一種超聲波、渦流和EMAT一體化無損測厚儀及其方法，其包括激勵模塊、接收預處理模塊、模擬開關、A/D轉換器、自校驗模塊、微控制器MCU、CPU模塊、供電模塊、CPU外圍顯示存儲，所述激勵模塊與接收預處理模塊連接，所述接收預處理模塊與模擬開關連接，所述模擬開關與A/D轉換器連接、所述A/D轉換器與微控制器MCU連接，所述自校驗模塊與微控制器MCU連接，所述激勵模塊包括超聲波激勵模塊、渦流激勵模塊和EMAT激勵模塊；所述接收預處理模塊包括超聲波接收預處理模塊、渦流接收預處理模塊和EMAT接收預處理模塊。本發明通過超聲波、渦流和EMAT三者結合，增加了測量結果的可比性，減低了單一方法測量時的誤判率，同時克服了單一方法測量的局限性。
【專利說明】 —種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚儀及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無損檢測【技術領域】，涉及ー種超聲、渦流和EMAT —體化無損測厚儀及其方法。
【背景技術】
[0002]長期使用的帶包覆層的鐵磁性承壓管道、容器等會因腐蝕產生壁厚減薄，當壁厚減薄達到一定程度時，可能會失效從而導致巨大的經濟損失，甚至導致人員傷亡事故發生。因此，對油、水、氣等介質的運輸管道等設備產品的厚度測量至關重要。同時在エ業生產和應用中，需要對設備或者產品的厚度進行快捷的、隨機的測量，大型設備或在線系統難以滿足要求，這就需要可攜式測厚儀來完成，以實現高精度、安全可靠的無損測量。
[0003]目前的測厚儀均有著各自優缺點和適用範圍，超聲波測厚技術方向性好、穿透能力強、波長短、繞射現象小、能量高、有聚焦與發散作用、應用廣泛、適應性強，但測量時需要耦合劑(水、甘油等)，易造成環境汙染，同時要求超聲波傳感器和金屬本體間耦合良好，需要打磨掉金屬腔體外壁的防腐塗，拆除外包覆層，易造成原包覆結構損壞，操作不便，影響了超聲測厚效率，限制了應用領域。實際應用中，適用於金屬、非金屬、複合材料等多種材料的測厚。如中國專利申請號為201020274870.5的實用新型專利《超聲測厚儀》，中國專利申請號為201120306354.05的實用新型專利《超聲波塗層測厚儀》，中國專利申請號為201120225836.3的實用新型專利《ー種超聲測厚儀》，中國專利申請號為200920246432.5的實用新型專利《一種超聲波測厚儀》。
[0004]渦流測厚技術有著速度快、非接觸、頻譜寬、信息豐富、易於製造、檢測線路簡單等優點，但受趨膚效應影響，不易檢測到試件較深層次的信息，受渦流傳感器激勵線圈的限制，對大面積大壁厚試件厚度檢測尚存在不足。渦流測厚根據覆層材料和基體材料的不同分為複合鍍層厚度測量、非磁性金屬上非導電層厚度測量和磁性金屬上非磁性覆層厚度測量三種。實際應用中，主要用於測量鋁型材、鋁板、鋁管、鋁塑板、鋁エ件表面的氧化物或塗層測厚。如中國專利申請號為201120184897.X的實用新型專利《ー種新型電渦流傳感器測厚儀》，中國專利申請號為201120184916.9的實用新型專利《一種脈衝電渦流測厚儀》。
[0005]EMAT (電磁聲換能器)是ー種磁性材料中激勵和檢測超聲波的器件，它利用電磁感應的原理，直接在被檢測體內激發超聲波。該技術不需要耦合劑，也無需與金屬表面緊密接觸，實現了非接觸測量，簡化了操作，檢測靈敏度高，同時EMAT能靈活地改變所激發和接收的波摸，能對高溫、高速、塗覆狀態下的材料進行檢測。EMAT主要基於洛倫茲カ和磁致伸縮效應兩種機理研製。洛倫茲カ機理適用於金屬材料，對於鐵磁性材料而言，磁致伸縮效應機理居於主導地位。所以基於洛倫茲カ機理的EMAT—般應用於非鐵磁性材料(鋁、銅等)，鐵磁性材料的檢測主要採用磁致伸縮效應機理的EMAT。目前該技術已在國內進行了階段性研究，如中國專利申請號為92222396.3《可攜式測厚儀》和中國專利申請號為200810226405.1《電磁超聲測厚方法》採用了永磁鐵提供磁場，不便於對鐵磁性材料的厚度進行測量。中國專利申請號為93206367.5《電磁超聲測厚儀》中的EMAT使用了 U形軟鐵，換能器尺寸較大，使用不便。
[0006]隨著現代技術的飛速發展，對於航空航天、核電、船舶、石油、化工、天然氣、橋梁等重要エ業領域構件的檢測要求也越來越高，單一功能的測厚技術已不能滿足社會需要，因此，需要一種多功能的測厚系統，採用多種不同測厚方法同時測厚，使測量結果更具有說服力，避免僅採用一種測厚方法而導致的誤測，同時彌補單一功能檢測的不足。
【發明內容】
[0007]本發明的主要目的是在現有無損檢測的理論基礎上，結合當今的主流測厚技木，提出一種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚儀及其測厚方法，通過超聲波、渦流和EMAT三者結合，對同一試件厚度進行無損測量時，提供三種測量方法，増加了測量結果的可比性，減低了単一方法測量時的誤判率，同時克服了単一方法測量的局限性，對測量結果偏差較大方法實現主動自校驗(效正)功能，克服了現有技術中存在的不足。
[0008]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:一種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚儀，其不同之處在於:其包括激勵模塊、接收預處理模塊、模擬開關、A/D轉換器、自校驗模塊、微控制器MCU、CPU模塊、供電模塊、CPU外圍顯示存儲，所述激勵模塊與接收預處理模塊連接，所述接收預處理模塊與模擬開關連接，所述模擬開關與A/D轉換器連接、所述A/D轉換器與微控制器MCU連接，所述自校驗模塊與微控制器MCU連接，所述微控制器MCU與CPU模塊連接，所述CPU模塊分別與顯示屏、通信接ロ、報警模塊、數據存儲模塊連接，所述激勵模塊包括超聲波激勵模塊、渦流激勵模塊和EMAT激勵模塊；所述接收預處理模塊包括超聲波接收預處理模塊、渦流接收預處理模塊和EMAT接收預處理模塊。
[0009]按以上方案，所述超聲波激勵模塊由信號發生器、驅動電路、高壓開關電路、超聲波傳感器組成，所述超聲波信號接收預處理模塊由前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成，所述信號發生器與驅動電路連接，所述驅動電路與高壓開關電路連接，所述高壓開關電路與超聲波傳感器連接，所述超聲波傳感器與前置放大電路連接，所述前置放大電路與帶通濾波電路連接，所述帶通濾波電路與程控自動增益電路連接。
[0010]按以上方案，所述渦流激勵模塊由信號發生器、功率放大器、渦流傳感器組成，渦流信號接收預處理模塊由檢波電路、平衡濾波電路和可調增益放大電路組成，所述信號發生器與功率放大器連接，所述功率放大器與渦流傳感器連接，所述渦流傳感器與檢波電路連接，所述檢波電路與平衡濾波電路連接，所述平衡濾波電路與可調增益放大電路連接。
[0011]按以上方案，所述EMAT激勵模塊由信號發生器、驅動電路、D類功率放大電路、匹配電路、電磁聲換能器EMAT組成，所述EMAT信號接收預處理模塊由匹配電路、前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成，所述信號發生器與驅動電路連接，所述驅動電路與D類功率放大電路連接，所述D類功率放大電路與匹配電路連接，所述匹配電路與電磁聲換能器EMAT連接，所述電磁聲換能器EMAT與匹配電路連接，所述匹配電路與前置放大電路連接，所述前置放大電路與帶通濾波電路連接，所述帶通濾波電路與程控自動増益電路連接。
[0012]按以上方案，所述超聲波傳感器設置在超聲探頭內，所述超聲探頭為收發一體式，超聲波傳感器由雙壓電晶片構成，一個晶片用於發射超聲波，另ー個晶片用於接受超聲波。[0013]按以上方案，所述渦流傳感器設置在渦流探頭內，所述渦流探頭為收發一體式，渦流傳感器的外部均採用屏蔽式結構，渦流傳感器由兩組線圈繞組構成，ー組線圈繞組為發射線圈繞組，另ー組為接收線圈繞組，所述發射線圈繞組的輸入端與激勵模塊的輸出連接，所述接收線圈繞組與接受預處理模塊的輸入連接。
[0014]按以上方案，所述電磁聲換能器EMAT設置在EMAT探頭內，所述EMAT探頭為收發一體式，電磁聲換能器EMAT的外部均米用屏蔽式結構，電磁聲換能器EMAT由兩組線圈繞組構成，一組線圈繞組為發射線圈繞組，另ー組為接收線圈繞組，所述發射線圈繞組的輸入端與激勵模塊的輸出連接，所述接收線圈繞組與接受預處理模塊的輸入連接。
[0015]一種超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚方法，其不同之處在於:其方法包括以下步驟:
步驟A)、在超聲波、渦流和EMAT三種無損測量模式中選擇ー種所要檢測的模式，將對應探頭置於被測試件上；
步驟B)、通過微控制器MCU控制信號發生器產生所需特定頻率的激勵信號，經功率放大後激勵探頭髮射端；
步驟C)、根據超聲波、渦流和EMAT各自的激勵原理，在探頭接收端感應出電壓信號，電壓信號經接收預處理模塊進行拾取信號的處理；
步驟D)、將處理後得到的模擬信號經模擬開關送入A/D轉換器轉換為數位訊號，通過(PU模塊運算處理後將測量的試件厚度值顯示並存儲；
步驟E)、當對同一試件分別採用超聲波、渦流、EMAT三種方法均測量完成吋，啟動自校驗程序，通過自校驗模塊對三種無損測厚方法的測量結果彼此分別比對，實現對測量結果偏差較大方法的主動自校驗功能。
[0016]本發明通過微控制器MCU控制信號發生器產生超聲測厚、渦流測厚、EMAT測厚所需特定頻率的激勵信號，該信號經功率放大後激勵探頭線圈，將探頭線圈接收到的信號送入相應的檢測通道，使信號加載到相應的超聲波、渦流、EMAT傳感器上，使各傳感器完成含有關被檢試件厚度信息信號的拾取。信息拾取後送入超聲、渦流、EMAT的接收預處理模塊進行拾取信號的處理，將處理後得到的模擬信號經模擬開關，送入A/D轉換器，將表示試件厚度的模擬信號轉換為數位訊號，應CPU需求將測量數據送入CPU模塊。CPU模塊將測量的試件厚度值在顯示器上顯示出來並存儲，並與閾值作比較，若超出範圍則啟動報警單元。每當對同一試件分別採用超聲波、渦流、EMAT三種方法的測量完畢後，啟動自校驗程序，將三個測量數據送入自校驗電路進行校驗，同時校驗器對自校驗電路輸出值進行兩兩比較判別，若三個測量數據在誤差範圍內，則不作處理；若某個測量數據偏差較大，校驗器給出差錯指示，送入微控制器MCU進行誤差通道的校準處理。該自校驗過程產生的差錯指示、誤差通道和校準完成指令同步送入CPU模塊，在顯示器顯示通知用戶。
[0017]基於以上技術方案，本發明有如下的優點:
1、本發明綜合超聲波、渦流和EMAT檢測為一體，對同一試件厚度進行測量時，三種方法可供選擇，降低了単一方法測量時的誤判率，提高了測量的準確率與可信度；
2、本發明通過自校驗模塊對三種無損測厚方法的測量結果彼此任意比對，實現對測量結果偏差較大方法的主動自校驗(效正)功能，極大地提高了測量結果的準確性；
3、本發明綜合超聲波、渦流和EMAT檢測為一體，相較於各自分離的超聲波測厚儀、渦流測厚儀、EMAT測厚儀，採用ー套CPU模塊、存儲晶片、顯示屏、供電系統、數據處理系統及機殼等，大大節省了設備的成本，實現了資源的共享和技術之間的優勢互補；
4、本發明集成度高、體積小、重量輕、操作簡便、便於攜帶，針對不同試件，有三種無損檢測方法可供選擇，具有較為廣泛的應用，克服了単一方法無損檢測的局限性，適用於各種惡劣環境下使用；
5、本發明通過本地和遠程資料庫進行數據存檔存儲，可隨時調用數據對試件的健康狀況進行評估，進行壽命預測等性能分析；
常規的測厚儀只採用一種測厚技木:如傳統的壓電超聲測厚技術，需要耦合劑，易造成環境汙染，同時需要進行打磨等操作，影響了效率，限制了應用領域。渦流測厚技術受趨膚效應影響，不易檢測到試件較深層次的信息，受渦流傳感器激勵線圈的限制，對大面積壁厚檢測尚有不足。這些測厚儀測量方法単一，測量結果沒有可比性，因此，準確度難以定量化。基於此,本發明將超聲、渦流、EMAT三種技術融為一體，通過三種方法對試件進行檢測,增加了測量結果的可比性，減低了単一方法測量時的誤判率，對測量結果偏差較大方法實現主動自校驗(效正)功能，實現了資源的共享和技術之間的優勢互補，較好地避免了漏檢和誤檢，極大提高了測厚的準確性與可靠性。是ー種更為高效、可靠、安全的無損測厚方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例的系統框圖；
圖2為本發明實施例自校驗算法流程圖；
圖3為本發明實施例一種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚方法的流程說明圖；
圖4為本發明實施例超聲波測厚原理框圖；
圖5為本發明實施例渦流測厚原理框圖；
圖6為本發明實施例EMAT測厚原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進ー步的詳細說明。
[0020]如圖1-圖6所示，包括激勵模塊1、接收預處理模塊2、模擬開關3、A/D轉換器4、自校驗模塊5、微控制器MCU6、CPU模塊7、供電模塊8等。激勵模塊I與接收預處理模塊2連接，接收預處理模塊2與模擬開關3連接，模擬開關3與A/D轉換器4連接、A/D轉換器4與微控制器MCU6連接，自校驗模塊5與微控制器MCU6連接，微控制器MCU6與CPU模塊7連接，CPU模塊7與數據存儲模塊9、顯示屏10、通信接ロ 11、報警模塊12等外圍模塊連接。其中，超聲波激勵模塊、渦流激勵模塊和EMAT激勵模塊；接收預處理模塊包括超聲波接收預處理模塊、渦流接收預處理模塊和EMAT接收預處理模塊；自校驗模塊包括自校驗電路和校驗器。
[0021]如圖3所示，一種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚方法，其方法包括以下步驟:步驟A)、在超聲波、渦流和EMAT三種無損測量模式中選擇ー種所要檢測的模式，將對應探頭置於被測試件上；
步驟B)、通過微控制器MCU控制信號發生器產生所需特定頻率的激勵信號，經功率放大後激勵探頭髮射端； 步驟c)、根據超聲波、渦流和EMAT各自的激勵原理，在探頭接收端感應出電壓信號，電壓信號經接收預處理模塊進行拾取信號的處理；
步驟D)、將處理後得到的模擬信號經模擬開關送入A/D轉換器轉換為數位訊號，通過(PU模塊運算處理後將測量的試件厚度值顯示並存儲；
步驟E)、當對同一試件分別採用超聲波、渦流、EMAT三種方法均測量完成吋，啟動自校驗程序，通過自校驗模塊對三種無損測厚方法的測量結果彼此分別比對，實現對測量結果偏差較大方法的主動自校驗功能。
[0022]實際操作時，通過微控制器MCU6控制信號發生器產生超聲波測厚、渦流測厚、EMAT測厚所需特定頻率的激勵信號——方波、正弦波和脈衝信號，該信號經功率放大後激勵探頭線圈，將探頭線圈接收到的信號送入相應的檢測通道，使信號加載到相應的超聲波、渦流、EMAT傳感器上，使各傳感器完成含有關被檢試件厚度信息信號的拾取。信息拾取後送入超聲、渦流、EMAT的接收預處理模塊進行拾取信號的處理，將處理後得到的模擬信號經模擬開關，送入A/D轉換器4，將表示試件厚度的模擬信號轉換為數位訊號，應CPU需求將測量數據送入CPU模塊7。CPU模塊7將測量的試件厚度值在顯示器上顯示出來並存儲，並與閾值作比較，若超出範圍則啟動報警單元。每當對同一試件分別採用超聲波、渦流、EMAT三種方法的測量完畢後，啟動自校驗程序，將三個測量數據送入自校驗電路進行校驗，同時校驗器對自校驗電路輸出值進行兩兩比較判別，若三個測量數據在誤差範圍內，則不作處理；若某個測量數據偏差較大，校驗器給出差錯指示，送入微控制器MCU6進行誤差通道的校準處理。該自校驗過程產生的差錯指示、誤差通道和校準完成指令同步送入CPU模塊7，在顯示器顯示通知用戶。測量結果可通過USB接ロ傳送到計算機中保存，從而實現超聲、渦流、EMAT 一體化無損測厚儀的操作。
[0023]進ー步的，如圖4所示，超聲波激勵模塊由信號發生器、驅動電路、高壓開關電路、超聲波傳感器(又稱超聲換能器)組成。實際工作時，微控制器MCU6提供低壓可調脈寬信號，給信號發生器產生方波脈衝信號，由於該信號功率很小、電壓幅值低，需經驅動電路放大後，驅動激勵換能器產生超聲波，再由高壓開關電路將其轉換為高壓窄脈衝激勵信號，形成的高壓窄脈衝激勵信號加到換能器上產生超聲波。
[0024]進ー步的，如圖4所示，超聲波信號接收預處理模塊由前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成。將信號送入前置放大電路進行信號放大，並抑制其它的噪聲和幹擾，達到最大的信噪比。初步放大後的信號經過ー個帶通濾波器做選頻處理以選擇在激勵頻率附近的頻率，過濾幹擾噪聲。再將過濾後信號送入程控增益放大器，將信號按時間進行増益調節，使放大後的信號的幅度保持在同一數量級，同時滿足數據採集電路的電平要求。將輸出信號送至A/D轉換器4進行高速採集，再傳送到微控制器MCU做數位化運算處理，然後應CPU需求將所得厚度值送至CPU模塊7，將測量的厚度值顯示存儲。
[0025]進ー步的，如圖5所示，渦流信號激勵模塊由信號發生器、功率放大器、渦流傳感器組成。微控制器MCU6控制信號發生器產生正弦波激勵信號，經功率放大器反饋給探頭線圈，探頭測量線圈的信號經放大後得到測量信號。
[0026]進ー步的，如圖5所示，渦流信號接收預處理模塊由檢波電路、平衡濾波和可調增益放大電路組成。實際工作時，將渦流激勵単元得到的測量信號送入檢波器，檢測出直流信號，直流信號經平衡濾波過濾幹擾噪聲後，送入可調增益放大電路進行調零放大，放大後的直流信號送至A/D轉換器4，A/D轉換器4對送入模擬信號進行高速採樣，將換後的數位訊號送微控制器MCU6進行數字濾波處理、非線性校正和補償，然後應CPU需求將有關數據送CPU模塊7，將測量的厚度值顯示存儲。
[0027]進ー步的，如圖6所示，EMAT激勵模塊由信號發生器、驅動電路、D類功率放大電路、匹配電路、電磁聲換能器EMAT組成。實際工作時，在微控制器MCU6控制下使信號發生器產生窄脈衝信號，由於該信號功率很小、電壓幅值低，需經驅動電路放大，然後送入D類功率放大電路放大單個調製脈衝，形成的高壓窄脈衝激勵信號有著較大的功率和較高的頻率特性，再送入匹配電路中，以提高電路的能量傳輸效率，同時保護根據EMAT發射電路。根據電ー磁一聲轉換原理，經過匹配電路的高壓窄脈衝激勵信號激勵EMAT，在試件內產生電磁超聲波。
[0028]進ー步的，如圖6所示，EMAT信號接收預處理模塊由匹配電路、前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成。回波信號經過匹配電路進行阻抗匹配，以提高接收轉化效率，由於EMAT換能效率較低，從匹配電路上接收的回波信號很微弱，同時信號中存在較大的噪聲幹擾，需將接收到的回波信號送入前置放大電路進行信號放大處理，並抑制噪聲幹擾，以達到最大的信噪比。初步放大後的信號經過ー個帶通濾波器做選頻處理以選擇有效頻帶的回波信號，過濾幹擾噪聲。由於超聲聲道的長度不同以及管道厚薄的不一致，致使毎次測量時的回波信號幅值也不同，需將過濾後信號送入程控增益放大器，對不同時刻的回波信號的增益進行相應調節，使放大後信號的幅度保持在同一數量級。再將輸出信號送至A/D轉換器4進行高速採集，再傳送到微控制器MCU做數位化運算處理，然後應CPU需求將有關數據送CPU模塊7，將測量的厚度值顯示存儲。
[0029]進ー步的，微控制器MCU6與CPU模塊7之間的通信應答由專門的通信邏輯電路負責。CPU模塊7負責測量結果的顯示、超限報警、數據存儲、與後臺控制終端的通信和電源電壓監控等方面。供電模塊8負責電源管理，一方面為系統各個部分提供所需大小電源電壓，另ー方面檢測電池電壓、溫度、外電源的接入和電池充電等。同時，本發明實現實時在線檢測，通過USB接ロ可實現對試件的健康狀況即時監控。測量結果可通過USB接ロ傳送到後臺控制終端計算機中保存，從而實現超聲、潤流、EMAT—體化無損測厚儀的操作，以分析試件性能，改進其生產エ藝和流程，提高產品質量。
[0030]本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技木。
【權利要求】
1.一種超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:其包括激勵模塊、接收預處理模塊、模擬開關、A/D轉換器、自校驗模塊、微控制器MCU、CPU模塊、供電模塊、CPU外圍顯示存儲，所述激勵模塊與接收預處理模塊連接，所述接收預處理模塊與模擬開關連接，所述模擬開關與A/D轉換器連接、所述A/D轉換器與微控制器MCU連接，所述自校驗模塊與微控制器MCU連接，所述微控制器MCU與CPU模塊連接，所述CPU模塊分別與顯示屏、通信接ロ、報警模塊、數據存儲模塊連接，所述激勵模塊包括超聲波激勵模塊、渦流激勵模塊和EMAT激勵模塊；所述接收預處理模塊包括超聲波接收預處理模塊、渦流接收預處理模塊和EMAT接收預處理模塊。
2.根據權利要求1所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述超聲波激勵模塊由信號發生器、驅動電路、高壓開關電路、超聲波傳感器組成，所述超聲波信號接收預處理模塊由前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成，所述信號發生器與驅動電路連接，所述驅動電路與高壓開關電路連接，所述高壓開關電路與超聲波傳感器連接，所述超聲波傳感器與前置放大電路連接，所述前置放大電路與帶通濾波電路連接，所述帶通濾波電路與程控自動增益電路連接。
3.根據權利要求1所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述渦流激勵模塊由信號發生器、功率放大器、渦流傳感器組成，渦流信號接收預處理模塊由檢波電路、平衡濾波電路和可調增益放大電路組成，所述信號發生器與功率放大器連接，所述功率放大器與渦流傳感器連接，所述渦流傳感器與檢波電路連接，所述檢波電路與平衡濾波電路連接，所述平衡濾波電路與可調增益放大電路連接。
4.根據權利要求1所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述EMAT激勵模塊由信號發生器、驅動電路、D類功率放大電路、匹配電路、電磁聲換能器EMAT組成，所述EMAT信號接收預處理模塊由匹配電路、前置放大電路、帶通濾波電路、程控自動増益電路組成，所述信號發生器與驅動電路連接，所述驅動電路與D類功率放大電路連接，所述D類功率放大電路與匹配電路連接，所述匹配電路與電磁聲換能器EMAT連接，所述電磁聲換能器EMAT與匹配電路連接，所述匹配電路與前置放大電路連接，所述前置放大電路與帶通濾波電路連接，所述帶通濾波電`路與程控自動增益電路連接。
5.根據權利要求2所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述超聲波傳感器設置在超聲探頭內，所述超聲探頭為收發一體式，超聲波傳感器由雙壓電晶片構成，一個晶片用於發射超聲波，另ー個晶片用於接受超聲波。
6.根據權利要求3所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述渦流傳感器設置在渦流探頭內，所述渦流探頭為收發一體式，渦流傳感器的外部均採用屏蔽式結構，渦流傳感器由兩組線圈繞組構成，一組線圈繞組為發射線圈繞組，另ー組為接收線圈繞組，所述發射線圈繞組的輸入端與激勵模塊的輸出連接，所述接收線圈繞組與接受預處理模塊的輸入連接。
7.根據權利要求4所述的超聲波、渦流和EMAT—體化無損測厚儀，其特徵在於:所述電磁聲換能器EMAT設置在EMAT探頭內，所述EMAT探頭為收發一體式，電磁聲換能器EMAT的外部均採用屏蔽式結構，電磁聲換能器EMAT由兩組線圈繞組構成，ー組線圈繞組為發射線圈繞組，另ー組為接收線圈繞組，所述發射線圈繞組的輸入端與激勵模塊的輸出連接，所述接收線圈繞組與接受預處理模塊的輸入連接。
8.一種超聲波、渦流和EMAT —體化無損測厚方法，其特徵在於:其方法包括以下步驟: 步驟A)、在超聲波、渦流和EMAT三種無損測量模式中選擇ー種所要檢測的模式，將對應探頭置於被測試件上； 步驟B)、通過微控制器MCU控制信號發生器產生所需特定頻率的激勵信號，經功率放大後激勵探頭髮射端； 步驟C)、根據超聲波、渦流和EMAT各自的激勵原理，在探頭接收端感應出電壓信號，電壓信號經接收預處理模塊進行拾取信號的處理； 步驟D)、將處理後得到的模擬信號經模擬開關送入A/D轉換器轉換為數位訊號，通過(PU模塊運算處理後將測量的試件厚度值顯示並存儲； 步驟E)、當對同一試件分別採用超聲波、渦流、EMAT三種方法均測量完成吋，啟動自校驗程序，通過自校驗模塊對三種無損測厚方法的測量結果彼此分別比對，實現對測量結果偏差較大方法的主動自校驗功能。
【文檔編號】G01B17/02GK103486960SQ201310164583
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月7日 優先權日:2013年5月7日
【發明者】王悅民, 吳昕, 朱龍翔, 陳萍, 伍文君 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學