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超聲波測厚儀測量的原理及影響精度的因素
超聲波(bo)測厚(hou)儀儀基本原理：
超聲波測厚儀(yi)是根據(ju)超聲(sheng)波(bo)脈沖反射(she)原理來進(jin)行(xing)厚度測(ce)(ce)(ce)量的，當探頭發射(she)的超聲(sheng)波(bo)脈沖通過被(bei)測(ce)(ce)(ce)物體(ti)(ti)到(dao)達材料(liao)(liao)分界面時，脈沖被(bei)反射(she)回探頭，通過**測(ce)(ce)(ce)量超聲(sheng)波(bo)在(zai)(zai)材料(liao)(liao)中傳播(bo)的時間來確定被(bei)測(ce)(ce)(ce)材料(liao)(liao)的厚度。凡能使超聲(sheng)波(bo)以一恒定速度在(zai)(zai)其內部傳播(bo)的各種材料(liao)(liao)均(jun)可(ke)(ke)采用(yong)(yong)(yong)此原理測(ce)(ce)(ce)量。按此原理設計的測(ce)(ce)(ce)厚儀可(ke)(ke)對各種板材和(he)各種加工(gong)零(ling)件(jian)作(zuo)**測(ce)(ce)(ce)量，也可(ke)(ke)以對生產設備中各種管(guan)道和(he)壓力(li)容器進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)(ce)(ce)，監(jian)測(ce)(ce)(ce)它們在(zai)(zai)使用(yong)(yong)(yong)過程中受腐(fu)蝕(shi)后(hou)的減薄程度。可(ke)(ke)廣泛應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)石油(you)、化工(gong)、冶金、造船(chuan)、航空(kong)、航天等(deng)各個領域。
使用技巧：(以我公司銷售的超聲波測厚儀為例)
1、一般(ban)測量方法：
（1）在(zai)一點處用探(tan)頭進行兩次測(ce)厚(hou)(hou)，在(zai)兩次測(ce)量中(zhong)探(tan)頭的分割(ge)面要互為90°，取較小值(zhi)為被測(ce)工件厚(hou)(hou)度(du)值(zhi)。
（2）30mm 多點測量(liang)法：當測量(liang)值不(bu)穩(wen)定(ding)時(shi)，以一個測定(ding)點為中(zhong)心，在(zai)直徑約為30mm 的(de)圓(yuan)內進行多次測量(liang)，取*小值為被測工件(jian)厚度值。
2、**測(ce)量法：在規定的(de)測(ce)量點周圍增加(jia)測(ce)量數目，厚度變化(hua)用(yong)等厚線表示(shi)。
3、連續測量法(fa)：用單點測量法(fa)沿指定路線連續測量，間隔不(bu)大于5mm。
4、網格測量法(fa)：在(zai)指(zhi)定區域劃(hua)上(shang)網格，按點測厚記(ji)錄。此方法(fa)在(zai)高壓設備、不銹(xiu)鋼襯里(li)腐(fu)蝕(shi)監測中廣泛使用(yong)。
5、影(ying)響超(chao)聲波(bo)測厚儀示(shi)值的因(yin)素(su)：
（1）工件表(biao)面粗(cu)糙度過(guo)大，造成探(tan)頭(tou)(tou)與接(jie)觸面耦(ou)合效(xiao)果(guo)(guo)差(cha)，反(fan)射回(hui)波(bo)低(di)，甚(shen)至無法接(jie)收到回(hui)波(bo)信號(hao)。對于表(biao)面銹蝕(shi)，耦(ou)合效(xiao)果(guo)(guo)極差(cha)的(de)在役設備、管道等可(ke)通過(guo)砂、磨(mo)、挫等方法對表(biao)面進行處理，降低(di)粗(cu)糙度，同時也(ye)可(ke)以將氧化物(wu)(wu)及(ji)油漆層去掉，露出金屬光(guang)澤，使探(tan)頭(tou)(tou)與被(bei)檢物(wu)(wu)通過(guo)耦(ou)合劑能達到很(hen)好的(de)耦(ou)合效(xiao)果(guo)(guo)。
（2）工件(jian)曲率(lv)半徑(jing)太(tai)小(xiao)，尤其(qi)是小(xiao)徑(jing)管(guan)測厚時，因常用探頭(tou)表面為平面，與曲面接(jie)(jie)觸(chu)為點接(jie)(jie)觸(chu)或線(xian)接(jie)(jie)觸(chu)，聲(sheng)強透射率(lv)低（耦(ou)合不(bu)好）。可選用小(xiao)管(guan)徑(jing)專用探頭(tou)（6mm ),能(neng)較**的測量管(guan)道等曲面材料。
（3）檢測面(mian)與(yu)底面(mian)不(bu)平行(xing)，聲波(bo)遇(yu)到底面(mian)產生散射，探(tan)頭(tou)無(wu)法接受到底波(bo)信號。
（4）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超(chao)聲波在其中穿過時產生(sheng)嚴重的(de)散(san)射衰減，被散(san)射的(de)超(chao)聲波沿(yan)著復雜的(de)路(lu)徑(jing)傳播(bo)，有可能使回(hui)波湮沒，造(zao)成不顯(xian)示。可選用(yong)頻率較(jiao)低的(de)粗晶專用(yong)探頭（2.5MHz)。
（5）探頭接(jie)觸面有一定磨損(sun)。常用(yong)(yong)測厚(hou)探頭表面為(wei)丙(bing)烯樹脂，長期使用(yong)(yong)會使其(qi)表面粗糙(cao)度增加(jia)，導致(zhi)靈敏度下降(jiang)，從而造成顯(xian)示不正確。可(ke)選用(yong)(yong)500#砂紙(zhi)打磨，使其(qi)平(ping)滑并保證平(ping)行度。如仍不穩定，則考慮更(geng)換(huan)探頭。
（6）被測物背面(mian)有大量(liang)腐蝕坑(keng)。由于被測物另(ling)一(yi)面(mian)有銹(xiu)斑、腐蝕凹坑(keng)，造(zao)成聲波衰(shuai)減，導致讀(du)數(shu)無(wu)(wu)規(gui)則變化，在(zai)極端(duan)情況下甚至(zhi)無(wu)(wu)讀(du)數(shu)。
（7）被測(ce)物體（如管(guan)道）內有(you)沉積物，當(dang)沉積物與工件聲阻抗相差不大時，測(ce)厚(hou)儀顯示值為壁(bi)厚(hou)加沉積物厚(hou)度。 
（8）當材料(liao)內(nei)部存在缺(que)陷（如夾雜、夾層(ceng)等(deng)）時，顯示值(zhi)約為公稱(cheng)厚度的70%，此時可用超聲波探傷儀進(jin)一步進(jin)行(xing)缺陷(xian)檢測。
（9）溫(wen)度的(de)影(ying)響。一般固(gu)體(ti)材(cai)料中的(de)聲(sheng)(sheng)速(su)隨其溫(wen)度升高而降(jiang)低(di)，有(you)試驗(yan)數據表明，熱態材(cai)料每增(zeng)加100°C，聲(sheng)(sheng)速(su)下(xia)降(jiang)1%。對于(yu)高溫(wen)在役設備常常碰到這種情況(kuang)。應(ying)選用高溫(wen)專用探頭(tou)（300－600°C)，切勿使用普(pu)通探頭(tou)。
（10）層疊(die)材料(liao)(liao)、復(fu)合（非均(jun)質）材料(liao)(liao)。要(yao)測(ce)(ce)量未(wei)經耦合的(de)(de)層疊(die)材料(liao)(liao)是不可能的(de)(de)，因超(chao)聲波(bo)無法穿(chuan)透未(wei)經耦合的(de)(de)空間，而且不能在復(fu)合（非均(jun)質）材料(liao)(liao)中勻速傳播。對于由多層材料(liao)(liao)包扎制成的(de)(de)設備（像尿素(su)高壓(ya)設備），測(ce)(ce)厚(hou)時要(yao)特別注(zhu)意(yi)，測(ce)(ce)厚(hou)儀的(de)(de)示(shi)值僅(jin)表示(shi)與探頭(tou)接觸(chu)的(de)(de)那層材料(liao)(liao)厚(hou)度。
（12）耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)的(de)(de)影響。耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)是用(yong)(yong)(yong)(yong)來排除探(tan)頭(tou)和被測(ce)物體(ti)之間的(de)(de)空氣，使(shi)(shi)(shi)超聲波能(neng)有效(xiao)地穿入工件達到檢測(ce)目的(de)(de)。如果選(xuan)擇(ze)種類或使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)方(fang)法不當(dang)(dang)，將造成(cheng)誤差或耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)標(biao)志閃爍，無法測(ce)量(liang)。因(yin)根(gen)據使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)情況選(xuan)擇(ze)合(he)適的(de)(de)種類，當(dang)(dang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)(zai)光滑(hua)材料表面(mian)時，可以使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)低(di)粘(zhan)度的(de)(de)耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)；當(dang)(dang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)(zai)粗糙(cao)表面(mian)、垂(chui)直表面(mian)及頂(ding)表面(mian)時，應(ying)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)粘(zhan)度高的(de)(de)耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)。高溫(wen)(wen)工件應(ying)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)高溫(wen)(wen)耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)。其次，耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)應(ying)適量(liang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)，涂(tu)抹均勻，一般應(ying)將耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)涂(tu)在(zai)(zai)被測(ce)材料的(de)(de)表面(mian)，但當(dang)(dang)測(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度較高時，耦(ou)(ou)(ou)(ou)(ou)合(he)劑(ji)應(ying)涂(tu)在(zai)(zai)探(tan)頭(tou)上(shang)。
（13）聲(sheng)速選擇(ze)錯誤。測(ce)(ce)量工件(jian)前，根(gen)據材料種類預(yu)置其聲(sheng)速或根(gen)據標準塊(kuai)反測(ce)(ce)出(chu)聲(sheng)速。當用一種材料校正儀(yi)器后（常(chang)用試塊(kuai)為鋼(gang)）又去測(ce)(ce)量另一種材料時，將產生錯誤的結果。要(yao)求(qiu)在(zai)測(ce)(ce)量前一定要(yao)正確(que)識(shi)別(bie)材料，選擇(ze)合適聲(sheng)速。
（14）應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的影(ying)響(xiang)。在役設(she)備、管(guan)道大部分有應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)存在，固(gu)體材(cai)料(liao)的應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)狀況(kuang)對聲(sheng)速(su)有一(yi)定(ding)的影(ying)響(xiang)，當應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)方(fang)向與(yu)傳(chuan)播(bo)方(fang)向一(yi)致時(shi)，若應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)為壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，則(ze)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)作用使工件彈性增加(jia)，聲(sheng)速(su)加(jia)快；反(fan)之，若應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)為拉(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，則(ze)聲(sheng)速(su)減慢。當應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)與(yu)波的傳(chuan)播(bo)方(fang)向不一(yi)至(zhi)時(shi)，波動過程中質點振動軌(gui)跡受應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)干擾(rao)，波的傳(chuan)播(bo)方(fang)向產(chan)生偏離。根(gen)據資料(liao)表明，一(yi)般(ban)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)增加(jia)，聲(sheng)速(su)緩(huan)慢增加(jia)。
（15）金屬表(biao)面氧(yang)化物或(huo)油漆覆(fu)蓋層的影響。金屬表(biao)面產(chan)生的致密氧(yang)化物或(huo)油漆防(fang)腐層，雖(sui)與基體(ti)(ti)材料(liao)結合緊(jin)密，無名顯界面，但聲速(su)(su)在兩種物質中的傳播速(su)(su)度是不同(tong)的，從而造成(cheng)誤差，且隨覆(fu)蓋物厚度不同(tong)，誤差大小也(ye)不同(tong)。
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