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钢管作为一种经济钢材,在各行各业具有广泛应用。钢管壁厚是衡量钢管质量的一项重要参数,现阶段的测厚方法主是超声法。目前工业自动化检测中广泛使用的压电超声测厚技术由于对被测件的表面质量要求较高且需要耦合剂传递声能、不能用于高温环境,应用时多有不便。 电磁超声检测具有无需耦合剂、非接触、耐高温、可灵活产生各类波形、灵敏度高等优点,适合用于工业场合的测厚。但电磁超声技术本身有换能效率较低、对提离值敏感等缺点,因此检测系统需要根据电磁超声检测技术的特点及应用场合进行设计。本课题对此展开了研究。 首先,本文通过分析国内外电磁超声检测技术研究现状,结合电磁超声测厚原理,设计了钢管电磁超声测厚系统的总体架构。根据实验室现有条件对电磁超声检测方法做了一系列研究,开发出电磁超声测厚仪,提出利用类似单脉冲激励换能器产生超声回波来进行电磁超声测厚,结合电磁超声换能器来实现简便可靠的电磁超声测厚的方法;同时用ARM+FPGA控制系统运行,16个采样通道同时工作;通过实验对比分析了几种换能器的性能,设计了测厚系统的换能器结构。 然后,系统使用基于UDP协议的Socket网络编程完成上位机与测厚仪的通信,开发了配套的上位机软件,提出了软件处理电磁超声回波信号的方法;软件完成了对仪器发送信号的采集、仪器参数的设置和厚度值实时显示等功能,结合实验验证了本系统的测量分辨力。 最后,通过实验对不同激励脉冲、不同表面粗糙度对电磁超声测厚回波的影响做了相关研究。发现采用不同激励产生的涡流频率成分不同,导致回波频率不同,从而对电磁超声回波质量有明显影响。表面粗糙度的大小和所在位置的不同也对回波信号有明显影响,并提出了电磁超声测厚系统的改进方向。