摘要：滴灌带作为节水灌溉系统中的关键部件，其壁厚精度直接影响产品的力学性能、耐压能力及使用寿命。针对传统接触式测量方法存在的效率低、易损伤管壁等问题，研究提出一种基于多传感器技术的非接触式高精度壁厚测量方案，并基于测量重复性误差进行测量精度分析，可以看出该非接触式测量方案的稳定性优于传统测量方案。研究成果可为滴灌带制造过程中的质量检测提供技术支撑，推动农业节水装备向智能化、精细化方向发展。

　　关键词：滴灌带；壁厚测量；非接触式检测

　　1.引言

　　滴灌带是一种通过低压管道系统的毛管，利用滴头或孔口将水缓慢输送至作物根部的局部灌溉设备。其原理是将水通过管道外壁上的小滴孔，把水缓慢而均匀地滴在作物根部附近的土壤中，是目前世界上干旱与半干旱地区最有效的一种节水灌溉方式。滴灌带作为节水灌溉系统中的关键部件，其壁厚精度直接影响产品的力学性能、耐压能力及长期运行的稳定性。壁厚不均可能导致局部应力集中，进而引发爆管或渗漏问题，严重影响灌溉系统的可靠性和使用寿命。同时，滴灌带作为大面积使用的一次性灌溉设备，壁厚越重，成本越高。因此在生产过程中对壁厚进行高精度监测是滴灌带生产的重要技术。

　　在实际生产过程中，传统接触式测厚方法易受材料形变和传感器磨损影响，测量重复性差，难以满足高精度在线检测需求。随着非接触式测量技术的发展，借鉴大视场波前传感中对微小形变高精度复原的思想[1]，可为复杂环境下薄壁结构的实时监测提供新思路。同时，参照基于FPGA实现的高精度频率测量方案中所体现的时间分辨率优化策略[2]，可通过提升信号采样同步性与处理速度，增强壁厚检测系统的动态响应能力与数据可靠性。因此，发展一种稳定、无损且具备高重复性的壁厚测量方法，不仅有助于提升滴灌带生产工艺控制水平，也对推动农业节水装备的标准化与智能化具有重要意义。

　　2.国内外研究现状分析

　　当前国内对滴灌带壁厚监控采用较多的是米重控制系统。米重指单位长度材料的重量（如克/米），通过实时监测和闭环控制调整挤出速度、牵引速度或喂料量，使产品米重稳定在设定范围。米重控制设备通过高精度传感器和智能算法实现对物料重量的精确控制。但这种方法在滴灌带壁厚控制方面也有一定的局限性，例如对原料熔指稳定性要求高，若再生料熔指波动大，系统调节效果受限，无法精准应对滤网堵塞等突发状况，导致滴灌带局部变薄。且米重控制过程主要依赖经验参数，无法实时动态调整，需结合在线监测技术（如盲孔检测）实现动态补偿，或升级为智能闭环控制系统。

　　国内外在管材类产品的壁厚检测方面已发展出多种非接触式测量手段，如基于超声波原理的在线监测系统，可实现对管道壁厚的连续、高速检测，测量精度可达±0.1mm，检测速度高达25m/min，满足API-5CT标准要求[3]。电容式传感器通过引入电容比测量法，实现了微弱信号的高可靠性提取，为薄壁检测提供了新的传感思路[4]；而基于Lamb波的超声检测方法则利用多回波叠加机制，实现了数十微米级的厚度变化识别能力[5]。现有研究多集中于金属管道或刚性结构，针对滴灌带生产过程中的动态、高精度、非接触壁厚检测仍缺乏系统性解决方案，测量误差来源复杂，校准机制不完善，制约了产品质量的进一步提升。

　　3.测量原理与方法设计

　　3.1壁厚测量基本原理

　　非接触式检测技术因其避免机械损伤、提升测量效率的优势，逐渐成为滴灌带壁厚测量的主要方向。基于超声波声速法的测量机制可通过材料内部声波传播时间反演壁厚值；电容传感原理可利用介质厚度变化引起电容响应的物理关系，构建壁厚与电信号之间的映射模型；多传感器融合技术则通过整合不同传感器的数据特征，提升复杂环境下的检测鲁棒性。非接触测量机理的集成与优化，为滴灌带壁厚精度控制提供了坚实的理论基础与技术支撑。

　　3.2高精度测量方案构建

　　在滴灌带生产过程中，壁厚精度直接影响其承压性能与使用寿命，传统接触式测量方法易受材料形变干扰，导致周期长、重复性差等问题。基于上述非接触式检测技术，本文构建了一种基于多传感器融合的非接触式测量方案（如图1所示）。该方案采用高精度激光位移传感器为核心部件，通过精密传动装置实现传感器与滴灌带表面的非接触扫描。传感器发射的激光束经滴灌带表面反射后，由光电探测器接收并转换为电信号，经信号处理系统解析得到壁厚数据。为消除材料表面微形变对测量结果的影响，系统引入动态补偿算法，结合多传感器数据融合技术，对不同测量点的壁厚值进行加权平均处理，有效提升了测量结果的稳定性。同时，通过标准量具对测量系统进行多点标定，建立了壁厚值与传感器输出信号之间的精确映射关系，进一步确保了测量数据的准确性。实验结果表明，该方案在重复性误差和线性偏差等关键指标上均优于传统接触式测量方法，能够满足滴灌带生产过程中对壁厚精度的严格要求。同时整体方案实现了从数据采集、信号处理到坐标解算的闭环控制，适用于高速挤出生产线中的实时壁厚监控，为滴灌带制造过程的质量控制提供了可追溯、高响应的技术支撑。

　　4.测量精度分析

　　为评估测量精度，采用标准量具进行对比测量实验。将构建的非接触式测量系统测量结果与标准量具测量结果对比，计算两者差值，以差值的标准差作为重复性误差指标，反映测量系统多次测量同一对象时结果的一致性；以差值的最大值与最小值之差作为线性偏差指标，反映测量系统测量值与真实值之间的线性偏离程度。检测样品使用聚乙烯纯原料连续生产，设定滴灌带壁厚为0.16mm，随机取一段长10m滴灌带进行定点重复检测。实验结果表明，该测量系统重复性误差小于传统接触式测量方法，线性偏差也得到有效控制，满足滴灌带生产对壁厚精度的要求。同时，通过长时间连续测量实验，评估测量系统的稳定性，结果表明系统在长时间运行过程中测量结果波动较小，稳定性良好（如图2所示）。

　　5.结语

　　在滴灌带生产过程中，壁厚精度的控制直接影响其水力性能与服役寿命，传统接触式测厚方法受限于测量效率与表面附着物干扰，难以满足在线快速检测需求。为此，引入非接触式测厚技术，新型测厚装置无须机械量具比对，避免因样本差异导致的测量偏差。进一步地，结合高温环境适用的超声传感器，有望拓展至复杂工况下的长期在线检测。未来可借鉴电容传感中非接触、无污染的测量理念，探索多物理场协同检测新路径，推动滴灌带壁厚检测向智能化、集成化方向发展。

参考文献：

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　　[2]宋成君,咸婉婷,张宁,陈贺,胡立平．基于火药水分测量技术的高精度谷物水分传感器设计[J]．中国军转民,2025(8):31-32

　　[3]赵云琨,孔明,刘璐,陈江楠,李江杰．空间磁颗粒位姿测量系统与传感器标定研究[J]．中国测试,2025,51(4):109-115

　　[4]张越,孙钢,鲁迪．一种窄间隙高精度非接触式测量技术设计应用[J]．机械研究与应用,2024,37(6):63-66

　　[5]孙家乐,罗晨,周怡君,王伟,张刚．复杂视觉测量系统的标定参数优化及精度评估[J]．中国机械工程,2023,34(14):1741-174