1.1 课题的背景

随着科技和经济的快速发展，人们的日常生活和工业生产的现代化水平越来越高。人们对于生活品质的不断追求，很多产品需要精良的加工才能满足大众的要求，这就需要高精度的测量。同样在高端自动化的工业生产中，很多生产线和产品出于安全和成本的考虑也需要高精度的测量。例如，在房地产建筑业，钢板的薄厚或钢筋的粗细不仅关系到用料的成本，更关系到楼房的牢固程度和抗震等级；在石油化工和压力容器行业，对油气运输管道的厚度测量的精度程度关系到油气高压远距离运输的成败；在汽车安全行驶过程中，良好的制动刹车系统尤为重要，刹车片是其中磨损最快、更换最频繁的零部件。实时检测刹车片的厚度，能够减少刹车片过薄而引起的安全隐患。以上种种无一不例外的说明了能够实时对设备或者工件进行便捷、准确的精密的厚度测量的重要性。因此，设计出一个能够准确、稳定、实时厚度检测系统具有很重要的研究意义。

1.2超声波测厚仪发展现状

声波测厚仪是由四十年代美国GM公司首次推出，现如今已经广泛用于工业检测诊断。GM公司的测厚仪工作原理是采用了共振法，但是共振法测厚仪只能测量内外面平行的厚度，测量精度小，范围也小等缺点，没有成为主流。由于脉冲反射法测量精准，算法简单，成为了超声波测厚的主流。脉冲反射法是通过测量超声波在被测工件中的时间，加上声速校正，由声速与厚度的关系，计算出被测工件的厚度值。在1944年和1946年，美国和英国分别对超脉冲式声波测厚仪研制成功，并且都能实现对钢板与钢管进行厚度测量。由于当时电子技术与集成电路不成熟，没有形成标准统一，未能得到推广。

自七十年代后期以来, 随着电子技术特别是微电子技术的迅猛发展, 超声波测厚仪在提高性能、缩小体积、降低功耗等方面不断取得进展, 成为一种独具特色的无损检测的仪器。

20世纪80年代以后，随着电子技术的飞速发展以及计算机的出现，使得超声波测厚仪有可能对动态波形进行采集与分析。当单片机技术成熟并广泛传播与应用之后，相比较于老式的纯硬件超声波测厚仪，使用单片机的超声波测厚仪可以实现对声速和厚度进行设定，测量过程可由按键控制。最近，智能化超声波测厚仪开始出现，由于智能超声波测厚仪测量精度高，体积小，适合带到工作现场工作并且能够适应高空或水下灯等工作环境进行检测，在工业无损检测的领域的到了十分广泛的推广与应用。

未来，超声波测厚技术除了体积小，精度高等优点之外，还将会具有多项功能，可以实现数据分析并能够准确判定被测工件的缺陷状况。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计的基本内容

本测厚系统采用的是单片机控制的便携式测量装置，包含硬件设计：单片机选择，数据采集与输出显示、键盘接口设计、开机关机控制、声速选择与调整等，本测厚系统构造简单，易于携带，经济适用。

其基本的性能参数如下：

1）最小显示单位：0.01mm；

2）工作频率：5MHZ；

3）测量范围：0.12mm-120.00mm；