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超聲波厚度儀是很普遍的一種測厚儀器，被廣泛用在各個(gè)領(lǐng)域的測厚工作。但是航空葉片工件由于其特殊性，曲率太小等原因，無法用市面上通用的測厚儀器進(jìn)行測量，必須用特定儀器進(jìn)行工作。但是國內(nèi)目前沒有針對(duì)這類工件的特殊超聲波測厚儀，本文就這類問題，對(duì)一臺(tái)俄制測厚儀進(jìn)行技術(shù)改造，首先對(duì)顯示老化現(xiàn)象嚴(yán)重的顯示部分進(jìn)行數(shù)字化改造，達(dá)到比原有儀器更好的測量精度及視覺效果。
1、 超聲波測厚儀原理
超聲波檢測厚度的方法有共振法、干涉法、脈沖反射法于等。由于脈沖反射法并不涉及共振機(jī)理，與被測物表面的光潔度關(guān)系不密切，所以超聲波脈沖法測厚儀是最受用戶歡迎的一種儀器。
超聲波測厚儀主要有壓電變換器和顯示裝備（示波器）及探頭組成。壓電變換器包括發(fā)射電路、接收電路兩部分，由發(fā)射電路產(chǎn)生的高壓沖擊波激勵(lì)探頭，產(chǎn)生超聲發(fā)射脈沖波，超聲波探頭與被測物體表面接觸，探頭發(fā)出的超聲波到達(dá)被測物體底面反射回來，該脈沖信號(hào)又被接收電路接受，可直接反映在顯示裝置（示波器）上。因此，在示波器上可直接讀出發(fā)射與接收超聲波之間的時(shí)間間隔t。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量。被測物體的厚度h為：
h＝ct/2
式中c為超聲波在被測物體中的傳播速度。
就是說，反映在示波器上的不同標(biāo)準(zhǔn)件的曲線是跟其厚度成比例關(guān)系的，也就是通過確定這個(gè)比例關(guān)系來確定被測件的厚度。
2 、俄制超聲測厚儀現(xiàn)狀
俄制超聲測厚儀結(jié)構(gòu)主要分為三部分，第一部分是壓電變換器，第二部分是與被測物體接觸的探頭，第三部分是測厚顯示裝置（模擬示波器）。該測厚儀允許所測厚度范圍為0.5 – 4.0毫米，允許基本誤差極限不超過0.05毫米，工作狀態(tài)調(diào)整時(shí)間最少2小時(shí)。
該測厚儀采用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度量塊，分別為0.5毫米，1.0毫米，4.0毫米，分別對(duì)應(yīng)屏幕上的三個(gè)點(diǎn)，開始測量前，先對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)量塊標(biāo)定波形，確定波形的寬窄及前后，標(biāo)定好后再測量工件。
該測厚儀采用的顯示裝備為落后的模擬示波器，體積大，屏幕小，穩(wěn)定性差，雖然能夠滿足生產(chǎn)需要，但是由于模擬示波器顯示波形不如數(shù)字示波器精確，再加上一系列老化現(xiàn)象波形黯淡不清晰，造成相對(duì)測量精度不不穩(wěn)定，并且容易視覺疲勞，維修維護(hù)不方便等等，因此進(jìn)行進(jìn)一步的改造，是必要和可行的。
3 、 示波器的數(shù)字化改造
3.1 示波器選型
選用的示波器必須能夠完整顯示三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量塊波形，才能夠進(jìn)行波形校準(zhǔn)。數(shù)字示波器具有精確度高，顯示清晰，儲(chǔ)存長度大等優(yōu)點(diǎn)，但是一般數(shù)字示波器的屏幕不夠大，而且不具有二次開發(fā)功能或者可開發(fā)功能很少；虛擬示波器具有數(shù)字示波器的優(yōu)點(diǎn)，并且可通過上位機(jī)軟件直接顯示在電腦上，具有二次開發(fā)功能，可隨實(shí)際的的需要進(jìn)行開發(fā)。
因此通過對(duì)市面上各個(gè)品牌型號(hào)的示波器進(jìn)行全面比對(duì)，最終采用一款虛擬示波器，該示波器可完整顯示三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量塊波形，采樣率高，帶寬足，儲(chǔ)存長度大。并且通過電腦進(jìn)行顯示，符合時(shí)代發(fā)展的需求。
3.2 軟件尺的確定
俄制儀器上的示波器由于是模擬示波器，可隨量塊需要對(duì)波形進(jìn)行壓縮，擴(kuò)展，左右移動(dòng)，這樣就可讓標(biāo)準(zhǔn)量塊的波形有規(guī)律對(duì)應(yīng)屏幕上的網(wǎng)格，以便于校準(zhǔn)后測量工件時(shí)讀數(shù)。而數(shù)字示波器只能進(jìn)行左右移動(dòng)，不可壓縮伸展。這就造成了標(biāo)準(zhǔn)量塊的波形不能很好的對(duì)應(yīng)網(wǎng)格，不方便讀數(shù)。
因此開發(fā)制作了一個(gè)軟件尺來對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)量塊的波形，該軟件尺可左右上下移動(dòng)，并可壓縮伸展，最小刻度0.05毫米，并且透明度可調(diào)，能夠很好的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)量塊波形，并且方便了測量工件時(shí)讀數(shù)。
4 、結(jié)論
經(jīng)過對(duì)俄制超聲波測厚儀的研究探索，現(xiàn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了顯示裝備的數(shù)字化改造，在測試航空葉片時(shí)，顯示清晰，讀書精確，很大程度上方便了操作人員的日常工作。但是還存在以下幾個(gè)問題，需要進(jìn)一步的研究改造。
1、 顯示部分不能自動(dòng)讀取厚度，仍需操作人員人工讀取。這方面的技術(shù)工作正在進(jìn)行當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件自動(dòng)識(shí)別并讀取厚度點(diǎn)，目前正在研究算法當(dāng)中。
2、 俄制測厚儀壓電變換器技術(shù)落后，并且也存在老化問題。目前這項(xiàng)工作也在進(jìn)一步研究中。
總體來說，改造后的測厚儀顯示裝備比俄制測厚儀在性能上有了很大提高和進(jìn)步，但是研究改造出一臺(tái)可測小曲率航空葉片的具有自主技術(shù)含量的數(shù)字化測厚儀仍然需要進(jìn)一步的工作。
