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超聲波測厚儀高溫測厚的難點
超聲波測厚儀高溫測厚的難點及應(yīng)用場合
○石化,煉化,化工,制藥等行業(yè)的塔,罐體,管道.
○在役運行時,這些容器管道內(nèi)的介質(zhì)（無論液態(tài)還是汽態(tài)）處于高溫狀態(tài),傳導(dǎo)到金屬外壁,溫度仍有幾百攝氏度.
○高溫加劇腐蝕,同時介質(zhì)的流動是靠壓力驅(qū)動——因此,這些容器管道壁厚減薄的程度必須予以監(jiān)控,尤其是管道的彎道部位以及三通等閥體的彎頭部位.
超聲測厚的原理
○原理：
備注：t0點是發(fā)射的起始時間點（始脈沖），t1點是*次底面反射回波被接收到的時間點,。兩者的時間差乘以聲速,，再除以2,，就是超聲波在工件一個單程傳遞的路程,，即厚度值,。
○要點：
1,，由于超聲波在空氣中難以傳播,，因此探頭與被測面之間必須涂抹耦合劑,、“擠掉"空氣間隙，使超聲波有效地傳播進(jìn)入被測件內(nèi)部,，并獲得底面（即,，內(nèi)壁）的反射號；
2,，該反射信號必須足夠穩(wěn)定,、明確、清晰,，儀器才能辨識并進(jìn)行計算,，從而顯示厚度值。
高溫狀態(tài)下的影響因素
（1）關(guān)于耦合劑
○高溫時,，耦合劑中的水分瞬間蒸發(fā),，于是，失去“擠掉"空氣間隙的效果,。因此,，儀器只能“看到"一閃即逝的反射信號、往往來不及辨識計算,。
○為了保護(hù)探頭底面不被“燙傷",，所謂的超高溫耦合劑往往摻雜一些礦物顆粒，以確保探頭底面不會直接接觸到高溫的被測面,，但這也導(dǎo)致礦物顆粒在高溫下（耦合劑水分被瞬間蒸發(fā)后）容易碳化并粘連到探頭底面,，反而影響測量（相當(dāng)于探頭底面有了“麻點"）。
（2）關(guān)于探頭
○探頭內(nèi)置“晶振片",，靠它產(chǎn)生和接收超聲信號,。晶振片有一個物理參量，“居里溫度點Tc",，這代表在該溫度值以下,，晶振片產(chǎn)生的超聲波，其聲阻抗比較適當(dāng),、也即傳播的難易程度適當(dāng),。不同材質(zhì)的晶振片，其Tc值不同,。
○現(xiàn)有的晶振片材質(zhì)中,，Tc值能達(dá)到500℃的,，其另外一個參量，“機(jī)械品質(zhì)因子θm"卻非常高,，達(dá) 10的6次方,導(dǎo)致無法獲得有效的信號分辨力——超聲測厚儀使用的晶振片,，其θm都在1000以下，否則厚度的起測點就得在500mm以上,。因此,，現(xiàn)有的所謂“高溫"探頭，都無法在zui本質(zhì)的晶振片上獲得突破,，目前所解決,，都只不過是對探頭本身的保護(hù)，比如,，探頭底面的保護(hù)膜不容易被“燙壞",、外殼加裝保護(hù)套，等等,?！紱]有辦法解決超聲信號在高溫介質(zhì)中的有效傳播（發(fā)射與接收）的問題。
（3）關(guān)于被測面的狀況
○當(dāng)探頭置放在被測面表面,，超聲波以垂直于該接觸點切線的方向傳播,，到底面（內(nèi)壁），同樣以垂直切線的方向原路反射——這個效果是的（仍參見原理圖）,。這個效果,，在平面測量、以及大直徑的筒,、管,、罐測量中，比較容易實現(xiàn),。
○但是對于彎道和彎頭部位（尤其是90℃外凸的那個點）,，很顯然，往往難以擺正探頭位置,。
○另外,，現(xiàn)場環(huán)境下，被測表面的油漬,、漆面（尤其是鼓包）,，都會對測量帶來影響。
（4）關(guān)于被測物體的材質(zhì)
○任何情況下,，超聲波的傳遞,，都要受到被測物體材質(zhì)的影響，從而帶來散射效果,、聲速的變化,。只不過，在大多數(shù)情況下,，這些影響帶來的干擾不大,、引起的細(xì)微誤差都在可忽略的范圍內(nèi)。
○但是,，由于要耐受高溫高壓腐蝕,，有些部件，其材質(zhì)所帶來的影響不能被忽略,。比如,，我們曾經(jīng)遇到過，高標(biāo)號的不銹鋼閥門,，信號的散射衰減極其嚴(yán)重,。
（5）關(guān)于儀器——通常的問題
○通常的超聲波測厚儀，都是讀數(shù)型的——在“看到"一個穩(wěn)定,、明確,、清晰的反射信號后，“盯著"它,，進(jìn)行計算,，zui終顯示出來的，只是一個計算的結(jié)果,。
○在高溫狀態(tài)下,，由于前述幾個因素，導(dǎo)致反射信號達(dá)不到“穩(wěn)定,、明確,、清晰"的程度，儀器無法“看到"信號,、或者無法“盯著"它,、或者“看花眼"了，于是出現(xiàn)“無讀值",、“讀值錯誤"等現(xiàn)象
（6）關(guān)于儀器——初級解決辦法
○原來的儀器,，它的“眼睛"只能“撲閃撲閃"每秒鐘“看"四次信號，現(xiàn)在,，我們讓它快點“撲閃",，每秒鐘“看"20次信號，——這叫掃查功能,；
○信號太弱,，“看"不到。那就把信號增強(qiáng),，——這叫增益調(diào)節(jié)功能,；
○由于信號出現(xiàn)很短暫,，儀器剛讀完這個信號，他就消失了,，儀器不敢確定,。那就讓它把讀到信號先顯示出來——這叫“讀值保持"；
○以上,，就是中科普銳超聲波測厚儀在應(yīng)對高溫測厚時的辦法,，同時也目前是各款同檔儀器的解決辦法。
（7）關(guān)于儀器——解決辦法
○前面提到,，測量能實現(xiàn),，本質(zhì)上就是“看"信號。讀數(shù)型儀器,，可能會“看"不到,、“看"不清、“看"花了（其實可能有信號閃現(xiàn)）,。
○那么,，我們讓儀器把它所能捕捉的信號都顯示出來，不讓它自己判斷,、改由操作者來判斷——這就是A掃描測厚儀,。
○A掃測厚儀帶來的改進(jìn)：zui本質(zhì)的，就是信號可以由操作者自己觀察,，不用擔(dān)心讀數(shù)型儀器錯過,、漏過信號。在功能上,，除了同樣具備掃查,、讀值功能外，增益可以數(shù)字調(diào)節(jié)而不是分檔調(diào)節(jié)（這樣更）,，另外,，增加了雜波屏蔽功能，可以讓儀器讀取的信號,。中科普銳超聲波測厚儀就是這樣的儀器,。
實測中的要點
○選擇合適的耦合劑。測量前,，耦合劑應(yīng)涂抹在探頭底面,，然后迅速對被測位置進(jìn)行“點測"，一接觸上,，馬上移開探頭（不要因為沒出現(xiàn)信號或者讀值,，就使勁按壓，這樣沒有用，這時耦合劑早已干結(jié)）,。移開探頭后,，馬上用棉紗布將被測點和探頭底面擦凈，避免耦合劑被測面和探頭底面形成結(jié)垢,、影響下一次的耦合,。
○對于彎道和彎頭部位，應(yīng)在90℃外凸處和側(cè)面各測一次,，以供驗證。
○通過多次的現(xiàn)場實測,，目前,，各種儀器（包括進(jìn)口的）、各種探頭（即便是標(biāo)稱到500℃的探頭）,，在350℃以上的表面（用紅外測溫儀測量）,，都難以實現(xiàn)有效測量。
市場現(xiàn)狀
○用戶不是超聲測量的專業(yè)人士（不一定會去研究原理技術(shù),、晶振片材質(zhì)）,，因此，出于對進(jìn)口品牌的信賴（某種程度上是迷信）,，看到標(biāo)稱500℃的探頭就認(rèn)為真能測量,；
○用戶購買了這樣的探頭，即便不能測量,，也不會再說什么,，因為，在他看來,，他已經(jīng)盡力了,、已經(jīng)買了的儀器（進(jìn)口的）、用了的探頭,。
○以上兩點,，掩蓋了這樣一個事實：“標(biāo)稱500℃的探頭并不能真的測量500℃的高溫表面、并沒有真正改善高溫狀態(tài)下超聲傳播特性",。于是,，“后來者"繼續(xù)去尋找“進(jìn)口500 ℃高溫探頭"，這就是市場現(xiàn)狀,。
○我們建議：“眼見為實",，在購買之前，現(xiàn)場實證,。拿紅外測溫儀測量一下表面溫度,，就在那個500 ℃的位置進(jìn)行測厚，看看效果究竟如何。
總結(jié)
○耦合效果很重要,。高溫下,，耦合劑中水分的瞬間蒸發(fā)，造成耦合劑干結(jié),、碳化,，使“耦合"失效。
○高溫探頭并沒有從原理上解決超聲波在高溫下傳播的問題,，只解決了對探頭的保護(hù)問題,。也就是說，“更能耐受高溫"不等同于“更能在高溫材質(zhì)中有效地傳播信號",。
○被測面和被測材質(zhì),，應(yīng)現(xiàn)場判斷。漆皮鼓包,、內(nèi)外壁不平行,、強(qiáng)散射性材質(zhì)等，導(dǎo)致無法測量,，是很正常的事,，不要試圖解決。
○儀器廠商只能從儀器主機(jī)的性能功能上去考慮解決辦法,，比如：掃查,、增益、讀值保持,、A掃,，等等。
應(yīng)用實景（測塔罐）
應(yīng)用實景（測管道)