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项目背景
2019年，某化工厂的日常巡检中，技术人员使用超声波测厚仪对一段看似完好的管道进行检测，显示某处壁厚减薄至2.1mm。紧急更换该段管道后，内部检查证实了严重的局部腐蚀，一次潜在的泄漏事故被成功避免。
前言
在工业领域，厚度测量远非简单的“量尺寸”，而是一门精密的诊断艺术。它如同给材料做精细的CT扫描，能揭示肉眼看不见的内在问题，主要用于工业质量控制。
早期采用接触式工具（如千分尺），后逐渐发展为超声波、射线及激光等非接触式技术 。常见方法包括超声反射、激光对射、射线穿透等。对应不同材料与场景需求 ，测量方法自然也需“量体裁衣”，从管道的腐蚀减薄到玻璃的光学性能变化，从电缆绝缘层的老化到金属板材的工艺缺陷。
激光位移测厚技术基于光学三角法原理。具体来说，激光器发出一束精细的激光打到被测物体表面，物体表面的反射光通过透镜在光电探测器上成像，产生探测其敏感面上光斑位置的电信号。当物体位置改变时，反射光点在探测器上的位置也会相应移动。通过精确计算这个位移量，就能确定物体的位置变化，进而得出厚度信息。
在实际工业应用中，为克服物体晃动带来的误差，先进的激光测厚系统采用双激光对射结构，在被测物体上下两侧对称安装两个激光位移传感器。两个传感器同时测量到物体表面的距离，通过计算这两个距离值的差值，得出物体的实际厚度。这种方法能有效消除测量过程中物体整体振动的影响，保证测量精度。
实施方案
信号源头：光电探测器
当激光光斑照射在CMOS或PSD探测器上时，探测器会根据光斑的确切位置，产生一个与位置成比例的模拟电压信号。
核心转换：数据采集卡
这是采集最核心的功能。它将连续的模拟电压信号，离散化为计算机可以处理的数字量。
分辨率，16位分辨率可以将±10V划分为65536个等级，它能分辨出0.3mV的电压变化，对应到测量距离上，可能就是微米级的变化。
高速采样率，确保了即使在测量快速移动的物体时，也能捕获到足够多的数据点，不会遗漏任何厚度波动。
厚度计算：逻辑运算
采集卡将两个传感器的模拟电压值V1（上传感器）和V2（下传感器）换算为上传感器到物体上表面的距离L1，和下传感器到物体下表面的距离L2。
典型应用场景
激光位移测厚特别适合透明材料（如玻璃）、高反射金属表面以及需要非接触测量的场合。
例如：在浮法玻璃生产线上，激光测厚系统能实现0.5%以内的相对误差，且无需直接接触玻璃表面，不会划伤制品，实现100%在线全检。
超声波测厚犹如为材料做“B超检查”，它能通过表面感知内部结构的变化。这种技术基于超声波在介质中传播的物理特性——超声波在均匀材料中传播时，遇到不同介质的分界面（如材料的前后表面）会产生反射。
实施方案
信号源头：微弱的回波
探头接收到从材料底面反射回来的回波信号。
核心挑战：高速模数转换（数据采集卡）
仪器通过精确测量一次底面回波B1和二次底面回波B2之间的时间差，或任意两次相邻底波的时间差，自动计算出材料的精确厚度。
超声波频率很高（通常1MHz-20MHz），根据奈奎斯特采样定理，采集卡的采样率至少需要是信号最高频率的2倍以上。在实际应用中，为了准确重建波形，采样率通常是超声波中心频率的5-10倍甚至更高。
典型应用案例
例如：对于一个5MHz的探头，需要至少50MS/s（每秒5000万次采样）的采样率。这正是超声波采集卡与普通采集卡的核心区别——速度。
高分辨率：一位12位或16位分辨率的ADC可以提供足够的动态范围，以准确捕获回波信号的细微幅度变化。
厚度计算：在数字域中精准“掐表”
峰值识别与时间间隔测量（Δt）：
算法在包络线上自动识别出第一次底波（B1）、第二次底波（B2）等回波的峰值位置。
采集卡的核心功能——精确计时 在此体现。它通过计算B1和B2峰值点之间相隔的采样点数量，再乘以采样周期（1/采样率），就能得到精确的时间差Δt。从而可根据公式得出精确厚度。
