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使用超聲法測量軟性的曲率半徑和中心厚度

上海朗善光學儀器有限公司 整理發布

概述：

使用超聲測厚儀測量，可以避免接觸式測量帶來的鏡片變形誤差，儀器在非接觸狀態下可同時測量中心厚度和矢高用于基弧計算。

超聲測量方法的特點是快速，重復性高，可靠性高，不易受操作者的主觀影響。現在，配備了多層測量軟件的型的主機配合升級換代后的夾具系統可更加地測量鏡片的矢高和中心厚度，即可計算出相應的基弧曲率半徑。

測量方式：

整個夾具系統包含一個塑料水槽和鏡片支座，鏡片支座的直徑為已知，超聲探頭從鏡片支座下方穿入，對準鏡片內表面，其發出聚焦型聲波的焦點位于支架中心。鏡片支座上覆蓋有一層厚度非常小的塑料薄膜，塑料水槽內注滿鹽溶液。只要將被測凹面朝下放到支座上，塑料薄膜就成為矢高的基準位置。

測量時，超聲探頭產生一個穿透鹽溶液的銳聚焦超聲波能量短脈沖，這個脈沖的部分能量將從塑料薄膜，鏡片的內表面、鏡片外表面，和鹽溶液表面反射回探頭。此時測厚儀就會記錄下整個回波，然后非常的測量*次回波和第二次回波間隔時間，以及第二次回波和第三次回波之間時間間隔。（第四次回波對應的是鹽溶液表面的反射，此處忽略。）

*次回波和第二次回波之間的時間間隔與塑料薄膜和鏡片內表面之間的距離（即矢高）成正比的，第二次回波和第三次回波之間的時間間隔對應的就是鏡片的厚度。可以通過以下公式計算出鏡片的矢高和厚度：

此處

D = 距離或厚度

V = 測試材料中的聲波速度

T = 測得的往返脈沖傳輸時間

而基弧的曲率半徑則可以由以下公式計算得到：

此處

R = 基弧曲率半徑

H = 測量得到的矢高

r = 基座的半徑

此處即可得到1-矢高，2-中心厚度，R-基弧曲率半徑

校準：

任何超聲測量設備的精度都取決于校準。對于的測量，其精度取決于聲波在鹽溶液中的傳輸速度和特定的鏡片材料。請注意鹽溶液中的聲波速度會隨著溫度和濃度而顯著變化，且鏡片中的聲波速度也會受溫度和鏡片成份的影響。

建議的校準方法是在恒溫下測量一個已知基弧和中心厚度的樣品，然后校準超聲測厚儀的聲波。在校準良好的情況下，矢高和中心厚度的誤差范圍可以控制在+/- 0.01 mm。

產品構成

• --- 穿透性高精度多層超聲測厚儀
• --- 微型水浸式聚焦探頭和專用連接器
• --- 多層測量軟件（不含PC）
• --- 專用夾具系統

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主要技術參數

• --- 厚度測量范圍：0.08~635mm（根據材料和探頭配置而定）
• --- 材料聲速范圍：0.508 mm/μs～13.998 mm/μs
• --- 分辨率：低分辨率0.1mm，標準分辨率0.01mm，高分辨率（可選）0.001mm
• --- 探頭頻率范圍：標準：2.0 MHz～30 MHz（–3 dB）
• --- 檢波：全波、RF波、正半波、負半波
• --- 測量層數：4層（多層軟件選項）
• --- 具有差分模式和縮減率模式
• --- 時基B掃描模式，每次掃查可獲得10000個可查讀數
• --- 帶有數字式過濾器的高動態增益技術
• --- 輸出接口：MicroSD，USB，RS232，VGA
• --- 內置數據記錄：475000個厚度測量讀數，或20000個帶厚度值的波形
• --- 防護性能：IP67
• --- 電源：AC/DC適配器，24 V；鋰離子電池，23.760 Wh；或4節AA輔助電池。