超聲波測厚儀測試原理及應(yīng)用
超聲波測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的,，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí),，脈沖被反射回探頭通過測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來確定被測材料的厚度,。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量,。 按超聲波脈沖反射原理設(shè)計(jì)的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作測量,，也可以對生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度,?？蓮V泛應(yīng)用于石油、化工,、冶金,、造船、航空,、航天等各個(gè)領(lǐng)域,。
1、一般測量方法
?。?）在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測厚,，在兩次測量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測工件厚度值,。
?。?）30mm 多點(diǎn)測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測定點(diǎn)為中心,，在直徑約為30mm 的圓內(nèi)進(jìn)行多次測量,，取zui小值為被測工件厚度值。
2,、測量法
在規(guī)定的測量點(diǎn)周圍增加測量數(shù)目,，厚度變化用等厚線表示,。
3、連續(xù)測量法
用單點(diǎn)測量法沿路線連續(xù)測量,，間隔不大于5mm,。
4、網(wǎng)格測量法
在區(qū)域劃上網(wǎng)格,，按點(diǎn)測厚記錄,。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用,。
（1）工件表面粗糙度過大,，造成探頭與接觸面耦合效果差,，反射回波低，甚至無法接收到回波信號,。對于表面銹蝕,，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過砂,、磨,、挫等方法對表面進(jìn)行處理，降低粗糙度,，同時(shí)也可以將氧化物及油漆層去掉,，露出金屬光澤，使探頭與被檢物通過耦合 劑能達(dá)到很好的耦合效果,。
?。?）工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測厚時(shí),，因常用探頭表面為平面,，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低（耦合不好）,?？蛇x用
小管徑探頭（6mm ）,能較的測量管道等曲面材料。
?。?）檢測面與底面不平行,，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無法接受到底波信號,。 ?。?）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超聲波在其中穿過時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的散射衰減,，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播,，有可能使回
波湮沒，造成不顯示,?？蛇x用頻率較低的粗晶探頭（2.5MHz）。
?。?）探頭接觸面有一定磨損,。常用測厚探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會使其表面粗糙度增加,，導(dǎo)致靈敏度下降,，從而造成顯示不正確?？蛇x用500#砂紙打磨，使其平滑并保證平行度,。如仍不穩(wěn)定,，則考慮更換探頭。
?。?）被測物背面有大量腐蝕坑,。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑,，造成聲波衰減,，導(dǎo)致讀數(shù)無規(guī)則變化，在情況下甚至無讀數(shù),。
?。?）被測物體（如管道）內(nèi)有沉積物，當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí),，測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度,。
（8）當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜,、夾層等）時(shí),，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測,。
?。?）溫度的影響。一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低,，有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對于高溫在役設(shè)備常
常碰到這種情況,。應(yīng)選用高溫探頭（300－600°C）,，切勿使用普通探頭。
?。?0）層疊材料,、復(fù)合（非均質(zhì)）材料。要測量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的,，因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的空間,，而且不能在復(fù)合（非均質(zhì)）材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設(shè)備（像尿素高壓設(shè)備）,，測厚時(shí)要特別注意,，測厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。
?。?2）耦合劑的影響,。耦合劑是用來排除探頭和被測物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測目的,。如果選擇種類或使用方法不當(dāng),，將造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無法測量,。因根據(jù)使用情況選擇合適的種類,，當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑,；當(dāng)使用在粗糙表面,、垂直表面及頂表面時(shí)，應(yīng)使用粘度高的耦合劑,。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑,。其次，耦合劑應(yīng)適量使用,，涂抹均勻,，一般應(yīng)將耦合劑涂在被測材料的表面，但當(dāng)測量溫度較高時(shí),，耦合劑應(yīng)涂在探頭上,。
（13）聲速選擇錯(cuò)誤,。測量工件前,，根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后（常用試塊為鋼）又去測量另一種材料時(shí),，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果,。要求在測量前一定要正確識別材料,，選擇合適聲速。
?。?4）應(yīng)力的影響,。在役設(shè)備、管道大部分有應(yīng)力存在,，固體材料的應(yīng)力狀況對聲速有一定的影響,，當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓
應(yīng)力,，則應(yīng)力作用使工件彈性增加,，聲速加快；反之,，若應(yīng)力為拉應(yīng)力,，則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一至?xí)r,，波動過程中質(zhì)點(diǎn)振動軌跡受應(yīng)力干擾,，波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明,，一般應(yīng)力增加,，聲速緩慢增加。
（15）金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響,。金屬表面產(chǎn)生的致密氧化物或油漆防腐層，雖與基體材料結(jié)合緊密,，無名顯界面,，但聲速在兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，從而造成誤差,，且隨覆蓋物厚度不同,，誤差大小也不同。
