具有语音读取功能的超声波测厚仪

　　超声波测厚是一项非常成熟而且应用十分广泛的检验技术,该技术主要通过测量材料的实际厚度来判断其是否发生腐蚀减薄,并能准确地测量出材料的蚀失减薄量。该技术的优点是操作简便、测量准确、精度高。但在实际检测中由于有些工作条件较差,环境复杂,如在高空或狭窄空间作业时,检验员要一只手持仪器,另一只手进行测量,眼睛要交替注视检测时的安全姿势和仪器的液晶显示屏,给检验员的安全带来了风险,甚至还容易造成检测结果的失真或错误。

　　目前多数超声波测厚仪主机仍是配置RS232标准串行通讯接口电路,以与微型打印机或PC连接。但RS232标准串行通讯是一种低速的数据传输技术,传输速率一般在9 600~38 400 bps之间。

　　在传送大量的检测数据时,需要花费很长时间,同时也不支持即插即用和热插拔,使用很不方便。笔者研制了一种具有语音报读功能的超声波测厚仪,可以不用手持操作,并能快速上传数据,从而能更好地满足实际工作的需要。

　　1　结构设计

　　目前,常用的超声波测厚仪主要由主机和探头两部分组成,其结构框图见图1。在工作时,由发射电路产生的高压冲击波激励探头,产生超声发射脉冲波,脉冲波经介质界面反射后被接收电路接收并放大,形成回波。当采集的始波与回波间的时间间隔经单片机计数处理后便可得到厚度值,并经液晶显示屏显示厚度数值。

　　笔者研制的测厚仪除了主机和探头两部分外,还设置了语音电路、存储器电路和USB通用串行总线接口电路,结构框图见图2。

　　语音电路用于实现语音报数,其语音芯片与CPU连接,输出的语音受CPU控制。CPU经过锁存器连接至语音芯片的输入地址,CPU的一脚连至该芯片的电平放音端脚来控制放音,语音芯片的喇叭输出管脚驱动扬声器,便可以读出测得的厚度值。存储器电路用于存储厚度值,其数据的写入和读出受CPU控制。测量时CPU控制写选通信号WRITE,将测量数据存入存储器中;当需要将测量数据上传到PC时,CPU控制读选通信号READ,将测量数据从存储器中读出。

　　USB通用串行总线接口电路用于把从存储器电路中读出的厚度值数据通过USB电缆上传至PC机,其数据的发送过程受CPU控制。这种接口具有快速、即插即用和支持热插拔的特点,通讯速率最高达12Mbps,即使是传输大量测量数据,也不会造成数据传输时测量人员长时间等待的问题。

　　总体来说,具体实施程序为由CPU控制超声发射电路,激励超声发射探头向被测物体表面发射超声波脉冲,超声接收探头接收由被测物体另一侧表面反射的超声波信号,送放大电路放大,厚度波形成电路收到放大后的信号形成厚度方波,再送计数电路完成计数,计数值送入CPU,由CPU计算出被测物体的厚度值,并通过液晶显示电路显示输出;同时由CPU控制语音电路,用语音读出测量数据。测量数据还可由CPU控制输出至存储器中存储,并可以通过USB总线接口将存储器中的数据上传至PC。