序列相似性检测在超声测厚系统中的应用.pdf

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1、2015焦仪表技术与传感器2015第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3序列相似性检测在超声测厚系统中的应用刘凯，王召巴，金永(中北大学，电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：基于脉冲回波法在超声测厚系统中应用十分广泛，文中提出将序列相似性检测应用于基于脉冲回波法的超声测厚系统中，避免了传统的厚度计算方法中存在的严重的波形局限性。在该算法中，通过计算序列的相似程度，寻找底面两次回波中变化趋势最为接近的两段序列，由这两段序列计算超声波在工件中的传播时间，从而计算工件的厚度。通过该算法在实践中的应用，验证了该算法的

2、有效性和准确性。关键词：脉冲回波法；超声测厚系统；序列相似性检测中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)03—0082—03ApplicationofSequenceSimilarityDetectioninUltrasonicThicknessMeasurementSystemLIUKai，WANGZhao—ba，JINYong(NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China

3、)Abstract：Ultrasonicpulse—echomethodhasbeenwidelyusedinultrasonicthicknessmeasurementsystem．Inordertoavoidtheseriouswaveformlimitationsoftraditionalthicknessmeasurementmethod，anewmethodbasedonultrasonicpulse—echomethodandapplyiedsequencesimilaritydetectiontotheultrasonicthicknessmea

4、surementsystemwasproposed．Throughcalculatingthesimilaritydegreeoftwosequences，themethodlookedforthetwosequenceswhichhadtheclosestvariationtendencyintwoechoesofthebottom，andcalculatedthepropagationtimeofultrasonicwaveinworkpiece，andthengotthethicknessofworkpiece．Throughtheapplication

5、ofthealgorithminpractice，theeffectivenessandaccuracyofthealgorithmwasverified．Keywords：ultrasonicpulse—echomethod；ultrasonicthicknessmeasurementsystem；sequencesimilaritydetection0引言市场上大多数的超声测厚系统采用脉冲回波法原理，通过确定底面两次回波之间时间差来计算被测工件的厚度⋯。将底面两次回波信号中的最大值作为特征值，通过特征值计算底工面两次回波之间的时间差是基于脉冲回波法的超声测

6、厚系统中最常用的计算方法，但该方法存在严重的波形局限性，不能被广泛应用于易出现波形畸变的全自动在线测厚系统中。图1超芦探头测厚示慝图本文针对上述方法带来的问题，提出将序列相似性检测应声波在均匀介质中传播时间与工件厚度成正比，可知工件厚度用于对两次回波之间时间差的计算过程中，通过对波形的匹为配避免因波形畸变对特征值定位不准的缺点。并通过在实践中对该算法的应用，验证了该算法的有效性和准确性。d：詈(1)1脉冲回波法及序列相似性检测原理式中：￡为曰波与：波时间差；C为超声波在工件中的传播速1．1脉冲回波法测厚原理度。如图1所示，脉冲回波法一般是利用一个超声换能器发射

7、和接收超声波，当发射的超声波在工件中遇到不连续界面时，就会被反射回来，反射回来的超声波被同一换能器接收，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。如图2所示，S表示工件上表面的界面波，B表示工件反射底面第1次回波，B表示工件反射底面第2次回波。根据超图2脉冲回波法测厚原理图基金项目：国家自然科学基金(61201412)；山西省青年科技研究基金1．2序列相似性检测原理f2012021011—51对于两段长度相同的波形序列X(N)和l，(Ⅳ)，计算两段序收穰日期：2014-02-26收修改稿日期：2014—10-08第3期刘凯等：序列相似性检测在超

8、声测厚系统中的应用83列中相同下标采样