薄壁铜管壁厚控制的超声检测系统

论文摘要

在铜管加工过程中,需要通过多次拉伸工序,获得壁厚为1～2mm的薄壁铜管。在铜管拉伸过程中,由于各种原因,有时会使得拉伸后的铜管壁厚不均匀程度超出预期值,针对这一情况,本课题通过研发一套超声检测系统,获取拉伸后薄壁铜管的壁厚差异信息,为下一步铜管拉伸的壁厚控制提供参数支持。本课题研发的超声检测系统采用六点测厚方法,使六个超声换能器均布在薄壁铜管周向位置,以获取壁厚差异信息。该系统包括三个部分：1、超声硬件。以超声换能器的开发为核心,以超声卡和其它系统控制卡的分析选择为辅助,经过系统调试,构建超声硬件系统,实现薄壁铜管壁厚的超声检测；2、机械执行系统。在综合调研各种机械机构的基础上,研发机械夹持机构和机械径向运动机构,分别实现夹持超声换能器和控制超声换能器的精确定心；3、超声软件。利用VC++开发超声控制软件系统,实现六点超声信号即时显示和传输,并依据内置的开发的数据算法,对检测信号分析处理,给出检测结果。经过实验检测,结果表明该超声检测系统可以实现1～2mm薄壁铜管的壁厚检测,检测精度最高达0.02mm,满足薄壁铜管检测要求（≤0.1mm）。本课题的超声检测系统对相关类型的薄壁检测研究和系统开发具有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外相关领域现状
• 1.3 课题解决方案
• 1.4 创新性及其难度
• 1.5 方案的可行性与合理性
• 第2章 超声检测系统开发原理
• 2.1 超声波物理基础
• 2.2 超声检测原理
• 2.3 超声测厚方法及其比较
• 2.3.1 超声测厚方法分析
• 2.3.2 超声测厚方法比较
• 2.4 薄壁超声测厚技术实现要点
• 2.4.1 超声换能器开发的技术要求
• 2.4.2 超声换能器的机械执行要求
• 2.4.3 超声测厚的软件控制要求
• 2.5 小结
• 第3章 超声检测的硬件系统
• 3.1 硬件系统组成
• 3.2 超声换能器开发
• 3.2.1 压电振子设计
• 3.2.2 背衬层、匹配层设计和耦合剂选择
• 3.3 超声信号控制系统
• 3.3.1 超声信号发射卡
• 3.3.2 超声信号采集卡
• 3.3.3 超声信号切换控制卡
• 3.3.4 超声系统功能机
• 3.4 小结
• 第4章 超声检测的机械执行系统
• 4.1 机械执行系统组成
• 4.2 机械夹持机构开发
• 4.2.1 夹持机构的结构组成与设计原则
• 4.2.2 夹持机构方案设计
• 4.2.3 夹持机构设计方案对比分析和选择
• 4.3 机械周向松紧机构开发
• 4.3.1 周向松紧机构的作用和设计原则
• 4.3.2 周向松紧机构方案设计
• 4.3.3 周向松紧机构设计方案对比分析与选择
• 4.4 小结
• 第5章 超声检测的软件系统
• 5.1 软件系统组成
• 5.2 软件数据算法原理
• 5.2.1 软件算法的假设条件
• 5.2.2 软件算法命题的建立
• 5.2.3 软件算法命题的求解
• 5.3 软件界面功能介绍
• 5.3.1 超声信号显示界面
• 5.3.2 超声信号控制界面
• 5.3.3 检测结果显示界面
• 5.3.4 数据保存和声速测试界面
• 5.4 基于软件系统的检测验证实验
• 5.5 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢