一种超声波、涡流和EMAT一体化无损测厚仪及其方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波、涡流和EMAT一体化无损测厚仪及其方法，其包括激励模块、接收预处理模块、模拟开关、A/D转换器、自校验模块、微控制器MCU、CPU模块、供电模块、CPU外围显示存储，所述激励模块与接收预处理模块连接，所述接收预处理模块与模拟开关连接，所述模拟开关与A/D转换器连接、所述A/D转换器与微控制器MCU连接，所述自校验模块与微控制器MCU连接，所述激励模块包括超声波激励模块、涡流激励模块和EMAT激励模块；所述接收预处理模块包括超声波接收预处理模块、涡流接收预处理模块和EMAT接收预处理模块。本发明专利技术通过超声波、涡流和EMAT三者结合，增加了测量结果的可比性，减低了单一方法测量时的误判率，同时克服了单一方法测量的局限性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种超声波、涡流和EMAT一体化无损测厚仪及其方法，其包括激励模块、接收预处理模块、模拟开关、A/D转换器、自校验模块、微控制器MCU、CPU模块、供电模块、CPU外围显示存储，所述激励模块与接收预处理模块连接，所述接收预处理模块与模拟开关连接，所述模拟开关与A/D转换器连接、所述A/D转换器与微控制器MCU连接，所述自校验模块与微控制器MCU连接，所述激励模块包括超声波激励模块、涡流激励模块和EMAT激励模块；所述接收预处理模块包括超声波接收预处理模块、涡流接收预处理模块和EMAT接收预处理模块。本专利技术通过超声波、涡流和EMAT三者结合，增加了测量结果的可比性，减低了单一方法测量时的误判率，同时克服了单一方法测量的局限性。【专利说明】 —种超声波、涡流和EMAT —体化无损测厚仪及其方法
本专利技术属于无损检测
，涉及ー种超声、涡流和EMAT —体化无损测厚仪及其方法。
技术介绍
长期使用的带包覆层的铁磁性承压管道、容器等会因腐蚀产生壁厚减薄，当壁厚减薄达到一定程度时，可能会失效从而导致巨大的经济损失，甚至导致人员伤亡事故发生。因此，对油、水、气等介质的运输管道等设备产品的厚度測量至关重要。同时在エ业生产和应用中，需要对设备或者产品的厚度进行快捷的、随机的測量，大型设备或在线系统难以满足要求，这就需要便携式测厚仪来完成，以实现高精度、安全可靠的无损测量。目前的测厚仪均有着各自优缺点和适用范围，超声波测厚技术方向性好、穿透能力強、波长短、绕射现象小、能量高、有聚焦与发散作用、应用广泛、适应性强，但测量时需要耦合剂(水、甘油等)，易造成环境污染，同时要求超声波传感器和金属本体间耦合良好，需要打磨掉金属腔体外壁的防腐涂，拆除外包覆层，易造成原包覆结构损坏，操作不便，影响了超声测厚效率，限制了应用领域。实际应用中，适用于金属、非金属、复合材料等多种材料的测厚。如中国专利申请号为201020274870.5的技术专利《超声测厚仪》，中国专利申请号为201120306354.05的技术专利《超声波涂层测厚仪》，中国专利申请号为201120225836.3的技术专利《ー种超声测厚仪》，中国专利申请号为200920246432.5的技术专利《一种超声波测厚仪》。涡流测厚技术有着速度快、非接触、频谱宽、信息丰富、易于制造、检测线路简单等优点，但受趋肤效应影响，不易检测到试件较深层次的信息，受涡流传感器激励线圈的限制，对大面积大壁厚试件厚度检测尚存在不足。涡流测厚根据覆层材料和基体材料的不同分为复合镀层厚度測量、非磁性金属上非导电层厚度測量和磁性金属上非磁性覆层厚度测量三种。实际应用中，主要用于测量铝型材、铝板、铝管、铝塑板、铝エ件表面的氧化物或涂层测厚。如中国专利申请号为201120184897.X的技术专利《ー种新型电涡流传感器测厚仪》，中国专利申请号为201120184916.9的技术专利《一种脉冲电涡流测厚仪》。EMAT (电磁声换能器)是ー种磁性材料中激励和检测超声波的器件，它利用电磁感应的原理，直接在被检测体内激发超声波。该技术不需要耦合剂，也无需与金属表面紧密接触，实现了非接触測量，简化了操作，检测灵敏度高，同时EMAT能灵活地改变所激发和接收的波摸，能对高温、高速、涂覆状态下的材料进行检測。EMAT主要基于洛伦兹カ和磁致伸縮效应两种机理研制。洛伦兹カ机理适用于金属材料，对于铁磁性材料而言，磁致伸缩效应机理居于主导地位。所以基于洛伦兹カ机理的EMAT—般应用于非铁磁性材料(铝、铜等)，铁磁性材料的检测主要采用磁致伸缩效应机理的EMAT。目前该技术已在国内进行了阶段性研究，如中国专利申请号为92222396.3《便携式测厚仪》和中国专利申请号为200810226405.1《电磁超声测厚方法》采用了永磁铁提供磁场，不便于对铁磁性材料的厚度进行测量。中国专利申请号为93206367.5《电磁超声测厚仪》中的EMAT使用了 U形软铁，换能器尺寸较大，使用不便。随着现代技术的飞速发展，对于航空航天、核电、船舶、石油、化工、天然气、桥梁等重要エ业领域构件的检测要求也越来越高，单一功能的测厚技术已不能满足社会需要，因此，需要一种多功能的测厚系统，采用多种不同测厚方法同时测厚，使測量结果更具有说服力，避免仅采用一种测厚方法而导致的误测，同时弥补单一功能检测的不足。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是在现有无损检测的理论基础上，结合当今的主流测厚技木，提出一种超声波、涡流和EMAT —体化无损测厚仪及其测厚方法，通过超声波、涡流和EMAT三者结合，对同一试件厚度进行无损测量时，提供三种测量方法，増加了測量结果的可比性，减低了単一方法測量时的误判率，同时克服了単一方法测量的局限性，对测量结果偏差较大方法实现主动自校验(效正)功能，克服了现有技术中存在的不足。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为:一种超声波、涡流和EMAT —体化无损测厚仪，其不同之处在于:其包括激励模块、接收预处理模块、模拟开关、A/D转换器、自校验模块、微控制器MCU、CPU模块、供电模块、CPU外围显示存储，所述激励模块与接收预处理模块连接，所述接收预处理模块与模拟开关连接，所述模拟开关与A/D转换器连接、所述A/D转换器与微控制器MCU连接，所述自校验模块与微控制器MCU连接，所述微控制器MCU与CPU模块连接，所述CPU模块分别与显示屏、通信接ロ、报警模块、数据存储模块连接，所述激励模块包括超声波激励模块、涡流激励模块和EMAT激励模块；所述接收预处理模块包括超声波接收预处理模块、涡流接收预处理模块和EMAT接收预处理模块。按以上方案，所述超声波激励模块由信号发生器、驱动电路、高压开关电路、超声波传感器组成，所述超声波信号接收预处理模块由前置放大电路、带通滤波电路、程控自动増益电路组成，所述信号发生器与驱动电路连接，所述驱动电路与高压开关电路连接，所述高压开关电路与超声波传感器连接，所述超声波传感器与前置放大电路连接，所述前置放大电路与带通滤波电路连接，所述带通滤波电路与程控自动增益电路连接。按以上方案，所述涡流激励模块由信号发生器、功率放大器、涡流传感器组成，涡流信号接收预处理模块由检波电路、平衡滤波电路和可调增益放大电路组成，所述信号发生器与功率放大器连接，所述功率放大器与涡流传感器连接，所述涡流传感器与检波电路连接，所述检波电路与平衡滤波电路连接，所述平衡滤波电路与可调增益放大电路连接。按以上方案，所述EMAT激励模块由信号发生器、驱动电路、D类功率放大电路、匹配电路、电磁声换能器EMAT组成，所述EMAT信号接收预处理模块由匹配电路、前置放大电路、带通滤波电路、程控自动増益电路组成，所述信号发生器与驱动电路连接，所述驱动电路与D类功率放大电路连接，所述D类功率放大电路与匹配电路连接，所述匹配电路与电磁声换能器EMAT连接，所述电磁声换能器EMAT与匹配电路连接，所述匹配电路与前置放大电路连接，所述前置放大电路与带通滤波电路连接，所述带通滤波电路与程控自动増益电路连接。按以上方案，所述超声波传感器设置在超声探头内，所述超声探头为收发一体式，超声波传感器由双压电晶片构成，一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波、涡流和EMAT一体化无损测厚仪，其特征在于：其包括激励模块、接收预处理模块、模拟开关、A/D转换器、自校验模块、微控制器MCU、CPU模块、供电模块、CPU外围显示存储，所述激励模块与接收预处理模块连接，所述接收预处理模块与模拟开关连接，所述模拟开关与A/D转换器连接、所述A/D转换器与微控制器MCU连接，所述自校验模块与微控制器MCU连接，所述微控制器MCU与CPU模块连接，所述CPU模块分别与显示屏、通信接口、报警模块、数据存储模块连接，所述激励模块包括超声波激励模块、涡流激励模块和EMAT激励模块；所述接收预处理模块包括超声波接收预处理模块、涡流接收预处理模块和EMAT接收预处理模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦民，吴昕，朱龙翔，陈萍，伍文君，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：