对大型零件(尤其是大型薄壁零件)厚度的快速高精度测量,以三坐标仪为代表的传统测厚技术,虽然可以保证测厚效率和精度,但是存在二次装夹误差、耗时耗力等不足。基于干耦合的在位超声波测厚技术能够解决上述问题,有必要对此进行研究,本文的研究内容如下:第一章为绪论,主要阐述了论文的研究背景和研究意义以及超声波测厚的国内外研究现状,并论述了本文的研究内容。第二章对超声波测厚算法展开研究。先建立了回波波形的仿真模型,再通过小波给定阈值法去噪,基于希尔伯特变换提取包络信号,接着通过自相关运算提取包络特征,最后对自相关后的信号进行峰值识别和厚度计算。第三章在对干耦合超声回波分析的基础上,分别设计了刀柄式夹持机构、干耦合测头机构、超声激发电路、超声回波调理与采样电路等硬件系统,并将硬件电路集成封装在刀柄式夹持机构中,实现了在位测厚及测量数据的无线传输。第四章设计了基于干耦合的在位超声测厚软件系统,包括以FPGA及STM32为主的下位机和上位机程序,并对上位机软件的测量控制、参数控制、精度校准、波形显示和厚度计算五大模块进行阐述。第五章对不同材料和不同厚度的待测件进行标定实验和测厚实验,并将实验结果与标定实验进行对比和误差源分析,实验结果表明系统的测厚精度和实时性满足实际要求。第六章对全文的工作进行总结,并讨论课题进一步研究的方向。