介质与被测物体的介质不同。因此，当激励脉冲传
mm，步进时间为 1.2 µs。
在上述基础上，进行深层次的开发。要求如
下：（1）当被测厚度大于 100 mm 时，要求通过
“扩展延迟”，保证覆盖整个测量范围，从而实现
宽范围的高精度测量。（2）实现自动测厚、测速
的功能。
2 实验原理及方案
2.1 超声波测厚原理 当振动频率为 20 kHz 以上的超声波在均匀介
Abstract — This paper designs a set of experimental circuit of intelligent ultrasonic thickness measurement system based on single chip computer control. It analyses the basic principle of ultrasonic thickness measurement, demonstrates the design scheme of the system, and then gives the test requirements and methods of the experiment. Experiments show that through this experiment, we can fully grasp the principle of single chip computer and its application expertise, and solve the practical problems in the process of modern scientific research and development. Index Terms — MCU control, ultrasonic, thickness measurement, velocity measurement.
中图分类号：TB553 文章编号：1674-2583(2019)05-0103-02 DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.05.040 中文引用格式：张文远，宋苏阳，张捷，茹国宝.基于单片机控制的智能超声波测厚系统的设计[J].集成电 路应用, 2019, 36(05): 103-104.
图 1 超声波测厚原理
基金项目：湖北省教育系统科技创新课题项目。 作者简介：张文远，武汉大学电子信息学院，研究方向：电子信息技术应用。 通信作者：茹国宝，武汉大学电子信息学院，教授，博士，研究方向：电子控制与通信。
收稿日期：2019-04-04，修回日期：2019-04-22。
ห้องสมุดไป่ตู้
集成电路应用 第 36 卷 第 5 期（总第 308 期）2019 年 5 月 103
脉冲。（2）通过产生阶梯波和小斜波，获得步进
间的时间间隔来测算被测介质的厚度。
系统的取样信号，经 A/D 转换成界面波和底波的
图 1 中，左方第一个是激励脉冲，它通过电
数字量，并存贮于存储器中。（3）当被测厚度小
缆送到探头，探头受到激励而产生振动。由于探头
于 100 mm 时，要求测厚系统的测量精度为 0.01
Applications 创新应用
基于单片机控制的智能超声波测厚系统
的设计
张文远1，宋苏阳2，张捷3，茹国宝1 （1. 武汉大学电子信息学院，湖北 430072； 2. 华中科技大学光电学院，湖北 430074； 3. 华中科技大学同济医学院附属梨园医院，湖北 430077）
摘要：设计了一套基于单片机控制的智能超声波测厚系统的实验电路。分析超声波测厚的基本原理，对 系统的设计方案进行了论证，进而给出了该实验的考核要求与方法。实验表明，通过该实验，可全面掌 握单片机原理及其应用方面的专业知识，解决现代科研开发过程中的实际问题。 关键词：单片机控制；超声波；测厚；测速。
2. College of Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Hubei 430074, China. 3. Liyuan Hospital of Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Hubei 430077, China. )
创新应用 Applications
输到界面 a 时就会产生回波，称为“界面波”。除
了反射回界面波之外，还有一部分超声波将在被测
物体中继续传播，当它到达界面 b 时，又会产生回
波，称为“底波”。显然，界面波和底波之间的时
间间隔与被测物体的厚度成正比。设超声波在被测
物体中的传播速度为 v，被测物体的厚度为 d，界
面波和底波之间的时间为 t，则有式（1）。
d＝v×0.5×t
（1）
当被测物体给定之后，超声波在其中的传播速
度 v 便是一个已知量，因此测定出 t 就可以求出被
测物体的厚度 d。
2.2 实现方案
基于单片机控制的智能超声波测厚系统（图
2）主要采用步进取样的方法采集界面波和底波，其
工作分取样存贮、数据处理和显示三个过程。
Design of Intelligent Ultrasound Thickness
Measurement System Based on MCU Control
ZHANG Wenyuan1, SONG Suyang2, ZHANG Jie3, RU Guobao1 ( 1. School of Electronic Information, Wuhan University, Hubei 430072, China.
1 引言
质中传播时，其传播速度不变且基本沿直线传播。
实验内容与任务：根据所学知识，设计一套
但当它通过一种介质和另一种介质分界面时，部分
基于单片机控制的智能超声波测厚系统。基本要
超声波将反射会形成回波。超声波测厚就是根据超
求为：（1）产生振动频率为 20 kHz 的超声波
声波进入被测介质和退出被测介质时所产生回波之