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一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，利用超聲信號(hào)在零點(diǎn)上下的一個(gè)小時(shí)間段內(nèi)近似于一條直線，且信號(hào)幅度越高，越近似于直線，通過(guò)采集回波信號(hào)正最大峰值或負(fù)最大峰值兩側(cè)的零點(diǎn)上下兩相鄰采樣點(diǎn)，通過(guò)采樣點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，計(jì)算出特征點(diǎn)在擬合曲線上對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，并將該坐標(biāo)送到厚度計(jì)算模塊計(jì)算被測(cè)物體厚度。該方法使用曲線擬合算法補(bǔ)償采樣精度，使得超聲測(cè)厚精度在采樣時(shí)鐘頻率不變的情況下得到有效提高，以滿足某些場(chǎng)合對(duì)測(cè)厚精度的要求，降低硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，提高實(shí)現(xiàn)可靠性。
【專利說(shuō)明】一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高超聲測(cè)厚精度的方法，特別涉及一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波測(cè)厚根據(jù)超聲波脈沖反射原理來(lái)進(jìn)行厚度測(cè)量，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過(guò)被測(cè)物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭。超聲波測(cè)厚通過(guò)被測(cè)物體上下表面回波信號(hào)計(jì)算出超聲波在被測(cè)物體中傳輸?shù)臅r(shí)間，將這一時(shí)間與超聲波在被測(cè)物體中傳輸?shù)乃俣认喑耍玫轿矬w厚度。通常做法是選取一個(gè)特征點(diǎn)(零點(diǎn)或極值點(diǎn))，計(jì)算兩次回波在這一特征點(diǎn)的時(shí)間差如圖1所示。
[0003]超聲波測(cè)厚精度由兩部分精度決定，一部分是測(cè)量精度，由超聲測(cè)厚設(shè)備本身的測(cè)量能力決定；另一部分工藝精度，取決于探頭、被測(cè)對(duì)象、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、溫度等外部因素。本專利所涉及方法主要用來(lái)改進(jìn)超聲測(cè)厚設(shè)備本身的測(cè)量精度。
[0004]根據(jù)超聲波測(cè)厚的原理，在聲速一定的情況下，厚度測(cè)量的精度可以轉(zhuǎn)換為時(shí)間測(cè)量的精度，由于時(shí)間是通過(guò)統(tǒng)計(jì)采樣時(shí)鐘周期數(shù)獲得的，采樣時(shí)鐘頻率直接決定了超聲測(cè)厚精度。因此現(xiàn)有的提高精度的方法基本都是從提高采樣時(shí)鐘頻率入手。但是采樣時(shí)鐘周期提高比較困難，特別是一些測(cè)厚精度要求較高的場(chǎng)合，僅依靠提高采樣時(shí)鐘頻率無(wú)法滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)僅僅通過(guò)提高采樣時(shí)鐘頻率來(lái)提高測(cè)厚精度不能滿足精度提高的要求問(wèn)題，提出了一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，使用曲線擬合算法補(bǔ)償采樣精度，使得超聲測(cè)厚精度在采樣時(shí)鐘頻率不變的情況下得到有效提高。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，具體包括如下步驟:
1)采樣點(diǎn)獲取模塊在預(yù)先設(shè)定用于厚度測(cè)量的兩個(gè)回波區(qū)域內(nèi)根據(jù)特征點(diǎn)的選取獲取采樣點(diǎn):用于測(cè)厚的兩個(gè)回波區(qū)域由閘門設(shè)定，閘門包括寬度和高度兩個(gè)參數(shù)，根據(jù)工藝要求人工設(shè)置，采樣點(diǎn)獲取在閘門寬度范圍內(nèi)進(jìn)行，閘門高度定義為閘門所在位置縱坐標(biāo)Y，采樣點(diǎn)獲取模塊根據(jù)特征點(diǎn)選取采集回波中同一時(shí)刻Υ〈= 0，gamma>= O兩個(gè)采樣點(diǎn)，并保存；
2)曲線擬合模塊采用直線擬合算法，將步驟I)獲得回波中兩個(gè)采樣點(diǎn)擬合成一條直線，與縱坐標(biāo)交的點(diǎn)為特征點(diǎn)，得到兩個(gè)回波中的特征點(diǎn)Xl和Χ2 ；
3)將計(jì)算出的兩個(gè)回波的特征點(diǎn)Xl和Χ2送入厚度計(jì)算模塊，計(jì)算被測(cè)物體厚度，被測(cè)物體厚度S計(jì)算公式如下:
S = (|Χ1 - X2|) *t * V，其中t為兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，即兩次回波采樣點(diǎn)采集時(shí)間差，V為被測(cè)物體中聲速。[0007]所述特征點(diǎn)的選取分4種類型，分別為正最大峰值前零點(diǎn)、正最大峰值后零點(diǎn)、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)和負(fù)最大峰值后零點(diǎn)。
[0008]所述根據(jù)特征點(diǎn)的選取獲取采樣點(diǎn)步驟如下:
1)、新采樣開(kāi)始，根據(jù)閘門高度判斷特征點(diǎn)類型，如果閘門高度為正，確定為正最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟2)，如果閘門高度為負(fù)，確定為是負(fù)最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟7)；
2)、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)Sn(χ,y), Sn-Jx, y), SN_2 (x, y),同時(shí)滿足SN_2(y)〈=0，Sn^1 (y) >= O, Sn(y) >= 0，將此刻S1^1 (x，y)，SN_2(x,y)分別賦值給正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S11 (xn，yn)、S12 (x12, y12),進(jìn)入步驟 3)；
3)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)Sn(y)<=SN_! (y)<=SN_2 (y)時(shí)，取此刻SN_2 (x, y)賦值給正最大值，進(jìn)入步驟4)；
4)、如果正最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度超過(guò)閘門高度，進(jìn)入步驟5)，否則回到步驟
2)；
5)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y)>= OjSm (y)〈=0，SN(y) <= 0，將此刻的Sp1O^y), SN_2(x，y)分別賦值給正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S13 (X13, Yi3)、S14 (X14, y14)，進(jìn)入步驟 6)；
6)、如果本次獲取正最大值大于等于正最大峰值，則將本次獲取的正最大值賦值給正最大峰值，正最大值前零點(diǎn)的采樣 點(diǎn)賦值給正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留正最大峰值、正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變，判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟12)，否則返回步驟2);
7)、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)Sn(Xj),Sn^1 (x, y), SN_2(x，y),如果同時(shí)滿足SN-2(y) >=0, Sn^1(Y) <= 0, Sn(y)〈=0,將此刻 Sim (x, y)，SN_2 (x, y)分別賦值給負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S’ n (xn, yn)、S’ 12 (x12, y12),進(jìn)入步驟8)；
8)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)滿SSN(y)>=SN_! (y) >=SN_2 (y)時(shí),取此刻SN_2 (x, y)賦值給負(fù)最大值,進(jìn)入步驟9)；
9)、如果負(fù)最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度低于閘門高度，進(jìn)入步驟10)，否則回到步驟
7)；
10)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y)〈=0，Sn^1 (y) >= O, Sn(y) >= 0，將此刻S1^1 (x，y)，SN_2(x，y)分別賦值給負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S’ 13 (x13, y13)、S’ 14 (x14, y14),進(jìn)入步驟 11);
11)、如果本次獲取負(fù)最大值小于等于負(fù)最大峰值，則將本次獲取的負(fù)最大值賦值給負(fù)最大峰值，負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留負(fù)最大峰值、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變，判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟12)，否則返回步驟7)；
12)、如果需要的特征點(diǎn)為最大值前零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值前零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，如果需要的特征點(diǎn)為最大值后零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值后零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，等待采樣結(jié)束，采樣結(jié)束返回步驟1)，否則停留在步驟12)。[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，該方法使用曲線擬合算法補(bǔ)償采樣精度，使得超聲測(cè)厚精度在采樣時(shí)鐘頻率不變的情況下得到有效提高，以滿足某些場(chǎng)合對(duì)測(cè)厚精度的要求，降低硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，提高實(shí)現(xiàn)可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為超聲測(cè)厚方法不意圖；
圖2為本發(fā)明曲線擬合超聲測(cè)厚方法中功能模塊示意圖；
圖3為本發(fā)明特征點(diǎn)選取示意圖；
圖4為本發(fā)明特征點(diǎn)類型示意圖；
圖5為本發(fā)明采樣點(diǎn)獲取步驟示意圖；
圖6為本發(fā)明測(cè)厚方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]利用曲線擬合算法計(jì)算兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，將該時(shí)間差與聲速相乘得到厚度，如圖2所示曲線擬合超聲測(cè)厚方法中功能模塊示意圖，包括采樣點(diǎn)獲取模塊，曲線擬合模塊和厚度計(jì)算模塊。
[0012]由于超聲信號(hào)在零點(diǎn)上下的一個(gè)小時(shí)間段內(nèi)(一個(gè)采樣周期)近似于一條直線，且信號(hào)幅度越高，越近似于直線，因此特征點(diǎn)選取為回波信號(hào)正最大峰值或負(fù)最大峰值兩側(cè)的零點(diǎn)，曲線擬合算法采用直線擬合，直線擬合需要兩個(gè)采樣點(diǎn)，這兩個(gè)采樣點(diǎn)選取為特征點(diǎn)上下相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn),如圖3所示特征點(diǎn)選取示意圖。
[0013]采樣點(diǎn)獲取模塊與曲 線擬合模塊相連，為曲線擬合模塊提供曲線擬合需要的采樣
占.曲線擬合模塊利用采樣點(diǎn)獲取模塊獲取的采樣點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，計(jì)算出特征點(diǎn)在擬合曲線上對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，并將該坐標(biāo)送到厚度計(jì)算模塊計(jì)算被測(cè)物體厚度；
厚度計(jì)算模塊從曲線擬合模塊獲取特征點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，將該時(shí)間差與聲速相乘得到被測(cè)物體厚度。
[0014]下面就該方案做詳細(xì)描述:
采樣點(diǎn)獲取模塊在預(yù)先設(shè)定用于厚度測(cè)量的兩個(gè)回波區(qū)域內(nèi)根據(jù)特征點(diǎn)的選取獲取采樣點(diǎn)。用于測(cè)厚的兩個(gè)回波區(qū)域由閘門設(shè)定，閘門包括寬度和高度兩個(gè)參數(shù)，需要根據(jù)工藝要求人工設(shè)置，閘門寬度(如圖1中雙箭頭限定的范圍)決定算法執(zhí)行范圍，采樣點(diǎn)和特征點(diǎn)獲取都在閘門寬度范圍內(nèi)進(jìn)行，閘門高度定義為閘門所在位置縱坐標(biāo)。特征點(diǎn)選取有四種類型，如圖4所示特征點(diǎn)類型示意圖，分別是正最大峰值前零點(diǎn)、正最大峰值后零點(diǎn)、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)和負(fù)最大峰值后零點(diǎn)，采樣點(diǎn)通過(guò)如圖5所示采樣點(diǎn)獲取步驟示意圖獲取:
步驟一、新采樣開(kāi)始，根據(jù)閘門高度判斷特征點(diǎn)類型，如果閘門高度為正，如圖4中前兩幅圖所示，確定為正最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟二，如果閘門高度為負(fù)，如圖4中后兩幅圖所示，確定為是負(fù)最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟七；
步驟二、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)SN(x, y), Sn^1 (x, y), SN_2 (χ, y),同時(shí)滿足SN-2 (y) <= 0, Sm (y) >= 0, Sn (y) >= 0,將此刻 Sim (x, y)，SN_2 (x, y)分別賦值給正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S11 (X11, yn)、S12 (X12, y12),進(jìn)入步驟三；
步驟三、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)SN(y)<=SN_! (y) <=SN_2 (y)時(shí),取此刻SN_2 (x, y)賦值給正最大值,進(jìn)入步驟四；
步驟四、如果正最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度超過(guò)閘門高度，進(jìn)入步驟五，否則回到步
驟二 ；
步驟五、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y) >= O,Sn^1 (y) <=0,SN(y) <= 0，將此刻的51^(\7)，51^20^7)分別賦值給正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S13 (x13, y13)、S14 (x14, y14)，進(jìn)入步驟六；
步驟六、如果本次獲取正最大值大于等于正最大峰值，則將本次獲取的正最大值賦值給正最大峰值，正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留正最大峰值、正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變。判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟十二，否則返回步驟二；
步驟七、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)SN(x, y), Sn^1 (x, y), SN_2(x, y),如果同時(shí)滿足SN-2(y) >=0, Sn^1(Y) <= 0, Sn(y)〈=0,將此刻 S1^1 (x, y)，SN_2 (x, y)分別賦值給負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S’ n (xn, yn)、S’ 12 (x12, y12)，進(jìn)入步驟八；
步驟八、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)滿足SN(y)>=SN_! (y) >=SN_2 (y)時(shí),取此刻SN_2 (x, y)賦值給負(fù)最大值,進(jìn)入步驟九；
步驟九、如果負(fù)最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度低于閘門高度，進(jìn)入步驟十，否則回到步驟七；
步驟十、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y)〈= 0，Sn^1 (y) >= O, Sn(y) >= 0，將此刻S1^1 (x，y)，SN_2(x，y)分別賦值給負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S’ 13 (x13, y13)、S’ 14 (x14, y14),進(jìn)入步驟^^一 ；
步驟十一、如果本次獲取負(fù)最大值小于等于負(fù)最大峰值，則將本次獲取的負(fù)最大值賦值給負(fù)最大峰值，負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留負(fù)最大峰值、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變。判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟十二，否則返回步驟七；
步驟十二、如果需要的特征點(diǎn)為最大值前零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值前零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，如果需要的特征點(diǎn)為最大值后零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值后零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，等待采樣結(jié)束，采樣結(jié)束返回步驟一，否則停留在步驟十二。
[0015]曲線擬合模塊采用直線擬合算法，利用特征點(diǎn)選取類型采集過(guò)零采樣點(diǎn)，通過(guò)過(guò)零采樣點(diǎn)獲取模塊提供的采樣點(diǎn)擬合出一條直線，已知特征點(diǎn)為擬合曲線上的點(diǎn)，且特征點(diǎn)縱坐標(biāo)y=0,可以計(jì)算特裝點(diǎn)橫坐標(biāo)χ。兩個(gè)采樣點(diǎn)定義為(Xuy1), (x2，y2)直線擬合公式如下:
y = kx + b
^^中，k - (yj /( Xi xj 'b — (yXi y 1^2^/ ( χ 1 xj 如圖6所示，將計(jì)算出的兩個(gè)回波的特征點(diǎn)Xl和X2送入厚度計(jì)算模塊，計(jì)算被測(cè)物體厚度。[0016]厚度計(jì)算模塊根據(jù)Xl和X2計(jì)算兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，將該時(shí)間差與聲速相乘得到被測(cè)物體厚度。定義采樣周期為t (秒)，被測(cè)物體中聲速為V (米/秒)，則被測(cè)物體厚度S (米)計(jì)算公式如下:
S= (|χι - X2|) *t *v
如圖6所示測(cè)厚方法示意圖，采樣周期為10ns，被測(cè)物體中聲速為5920m/s，采用正最大值前零點(diǎn)為特征點(diǎn)，取相鄰兩個(gè)回波為測(cè)厚區(qū)域，用于測(cè)厚的兩個(gè)回波區(qū)域由閘門設(shè)定，采樣點(diǎn)和特征點(diǎn)獲取都在閘門范圍內(nèi)進(jìn)行，采樣點(diǎn)通過(guò)如下步驟獲取:
步驟一、新采樣開(kāi)始，根據(jù)閘門高度判斷特征點(diǎn)類型為正最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟
-* ;
步驟二、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)SN(x, y), Sn^1 (x, y), SN_2(x, y),如果同時(shí)滿足SN-2 (y) <= O, S^1 (y) >= 0, Sn (y) >= 0,將此刻 Sim (x, y)，SN_2 (χ, y)分別賦值給正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S11 (xn，yn)、S12 (x12, y12),進(jìn)入步驟三；
步驟三、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)SN(y)<=SN_! (y) <=SN_2 (y)時(shí),取此刻SN_2 (x, y)賦值給正最大值,進(jìn)入步驟四；
步驟四、如果正最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度超過(guò)閘門高度，進(jìn)入步驟五，否則回到步驟二 ；
步驟五、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y) >= O,Sn^1 (y) <=0,SN(y) <= 0，將此刻的51^(\7)，51^20^7)分別賦值給正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S13 (x13, y13)、S14 (x14, y14)，進(jìn)入步驟六；
步驟六、如果本次獲取正最大值大于等于正最大峰值，則將將本次獲取的正最大值賦值給正最大峰值，正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留正最大峰值、正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變。判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟七，否則返回步驟二；
步驟七、需要的特征點(diǎn)為最大值前零點(diǎn)，則將正最大值前零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，進(jìn)入步驟八；
步驟八、重復(fù)執(zhí)行步驟一到步驟七，直到采樣結(jié)束。
[0017]獲取兩個(gè)回波的采樣點(diǎn)分別為(xn，yn), (x21, y21), (χ12, y12), (χ22，y22)，曲線擬合模塊采用直線擬合算法，利用采樣點(diǎn)獲取模塊提供的采樣點(diǎn)擬合出一條直線，并以特征點(diǎn)幅度為Y計(jì)算出在其在直線上的X。公式如下:
y = kx + b
其中，k I— (yJ1 ~ Y2l)/( X11 ~ Χ21)，bI — (y21* ~ Yll*^2l)/ ( Xll ~ Χ21)
k 2— (yj2 ~ Υ--) / ( χ 12 ~ ，b2 — (y22* x12 ~ y 12*^22) / ( x 12 ~
將計(jì)算出的兩個(gè)回波的特征點(diǎn)Xl和Χ2送入厚度計(jì)算模塊，計(jì)算被測(cè)物體厚度。
[0018]厚度計(jì)算模塊根據(jù)Xl和Χ2計(jì)算兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，將該時(shí)間差與聲速相乘得到被測(cè)物體厚度。定義采樣周期為t (秒)，被測(cè)物體中聲速為V (米/秒)，則被測(cè)物體厚度S (米)計(jì)算公式如下:
S= (I Xl - X2 I) * t * V = 5.92* 10_5* (| Xl - X2 |)
但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)具體實(shí)施例的描述比較詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利權(quán)利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明專利權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，其特征在于，具體包括如下步驟: 1)采樣點(diǎn)獲取模塊在預(yù)先設(shè)定用于厚度測(cè)量的兩個(gè)回波區(qū)域內(nèi)根據(jù)特征點(diǎn)的選取獲取采樣點(diǎn):用于測(cè)厚的兩個(gè)回波區(qū)域由閘門設(shè)定，閘門包括寬度和高度兩個(gè)參數(shù)，根據(jù)工藝要求人工設(shè)置，采樣點(diǎn)獲取在閘門寬度范圍內(nèi)進(jìn)行，閘門高度定義為閘門所在位置縱坐標(biāo)Y，采樣點(diǎn)獲取模塊根據(jù)特征點(diǎn)選取采集回波中同一時(shí)刻Υ〈= 0，Y>= O兩個(gè)采樣點(diǎn)，并保存； 2)曲線擬合模塊采用直線擬合算法，將步驟I)獲得回波中兩個(gè)采樣點(diǎn)擬合成一條直線，與縱坐標(biāo)交的點(diǎn)為特征點(diǎn)，得到兩個(gè)回波中的特征點(diǎn)Xl和Χ2 ； 3)將計(jì)算出的兩個(gè)回波的特征點(diǎn)Xl和Χ2送入厚度計(jì)算模塊，計(jì)算被測(cè)物體厚度，被測(cè)物體厚度S計(jì)算公式如下: S= (|Χ1 - X2|) *t * V，其中t為兩次回波中特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，即兩次回波采樣點(diǎn)采集時(shí)間差，V為被測(cè)物體中聲速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)的選取分4種類型，分別為正最大峰值前零點(diǎn)、正最大峰值后零點(diǎn)、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)和負(fù)最大峰值后零點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用曲線擬合提高超聲測(cè)厚精度的方法，其特征在于，所述根據(jù)特征點(diǎn)的選取獲取采樣點(diǎn)步驟如下: .1)、新采樣開(kāi)始，根據(jù)閘門高度判斷特征點(diǎn)類型，如果閘門高度為正，確定為正最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟2)，如果閘門高度為負(fù)，確定為是負(fù)最大峰值型特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟7)； .2)、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)SN(x,y), Sn-Jx, y), SN-2 (x, y),同時(shí)滿足SN_2(y)〈=O，Sn^1 (y) >= 0，Sn(y) >= 0，將此刻S1^1 (x，y)，SN_2(x,y)分別賦值給正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S11 (xn，yn)、S12 (x12, y12),進(jìn)入步驟 3)； . 3)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)Sn(y)<=SN_! (y)<=SN-2 (y)時(shí)，取此刻SN_2 (x, y)賦值給正最大值，進(jìn)入步驟4)； .4)、如果正最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度超過(guò)閘門高度，進(jìn)入步驟5)，否則回到步驟.2)； .5)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y)>= OjSm (y)〈=0，SN(y) <= 0，將此刻的Sp1O^y), SN_2(x，y)分別賦值給正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S13 (X13, Yi3)、S14 (X14, y14)，進(jìn)入步驟 6)； .6)、如果本次獲取正最大值大于等于正最大峰值，則將本次獲取的正最大值賦值給正最大峰值，正最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給正最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留正最大峰值、正最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、正最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變，判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟.12)，否則返回步驟2)； . 7)、取某一時(shí)刻任意相鄰三個(gè)采樣點(diǎn)SN(x,y), Sn^1 (x, y), SN_2(χ, y),如果同時(shí)滿足SN-2(y) >=0, Sn^1(Y) <= 0, Sn(y)〈=0,將此刻 Sim (x, y)，SN_2 (x, y)分別賦值給負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)S’ n (xn, yn)、S’ 12 (x12, y12),進(jìn)入步驟8)； . 8)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)第一次同時(shí)滿SSN(y)(y)時(shí),取此刻SN_2 (x, y)賦值給負(fù)最大值,進(jìn)入步驟9)； 9)、如果負(fù)最大值在閘門范圍內(nèi)，且幅度低于閘門高度，進(jìn)入步驟10)，否則回到步驟7)； 10)、繼續(xù)取下一時(shí)刻三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)三個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)滿足SN_2(y)〈=0，Sn^1 (y) >= O, Sn(y) >= 0，將此刻S1^1 (x，y)，SN_2(x，y)分別賦值給負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn) S’ 13 (x13, y13)、S’ 14 (x14, y14),進(jìn)入步驟 11); 11)、如果本次獲取負(fù)最大值小于等于負(fù)最大峰值，則將本次獲取的負(fù)最大值賦值給負(fù)最大峰值，負(fù)最大值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)賦值給負(fù)最大峰值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)，否則保留負(fù)最大峰值、負(fù)最大峰值前零點(diǎn)的采樣點(diǎn)、負(fù)最大值后零點(diǎn)的采樣點(diǎn)不變，判斷此時(shí)是否超出閘門范圍，如果超出，進(jìn)入步驟12)，否則返回步驟7)； 12)、如果需要的特征點(diǎn)為最大值前零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值前零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，如果需要的特征點(diǎn)為最大值后零點(diǎn)，則將正/負(fù)最大值后零點(diǎn)賦值為曲線擬合采樣點(diǎn)，等待采樣結(jié)束，采樣結(jié)束返回步驟1)，否則停留在步驟12)。
【文檔編號(hào)】G01B17/02GK103486987SQ201310476895
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】楊帆 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院