超聲波測厚儀原理及影響精度的因素 
超聲波測厚儀儀基本原理：
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)材料分界面時脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時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。按此原理設(shè)計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量也可以對生產(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、航天等各個領(lǐng)域。
使用技巧：(以我公司銷售的超聲波測厚儀為例)
1、一般測量方法：
（1）在一點處用探頭進(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。
（2）30mm 多點測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時以一個測定點為中心在直徑約為30mm 的圓內(nèi)進(jìn)行多次測量取最小值為被測工件厚度值。
2、精確測量法：在規(guī)定的測量點周圍增加測量數(shù)目厚度變化用等厚線表示。
3、連續(xù)測量法：用單點測量法沿指定路線連續(xù)測量間隔不大于5mm。
4、網(wǎng)格測量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格按點測厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。
5、影響超聲波測厚儀示值的因素：
（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。
（2）工件曲率半徑太小尤其是小徑管測厚時因常用探頭表面為平面與曲面接觸為點接觸或線接觸聲強(qiáng)透射率低（耦合不好）。可選用小管徑專用探頭（6mm ),能較精確的測量管道等曲面材料。
（3）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。
（4）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，防爆測振儀超聲波在其中穿過時產(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用頻率較低的粗晶專用探頭（2.5MHz)。
（5）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。可選用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。
（6）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)則變化在極端情況下甚至無讀數(shù)。
（7）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）時顯示值約為公稱厚度的70%此時可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測。
（9）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)選用高溫專用探頭（300－600°C)切勿使用普通探頭。
（10）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。
（12）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)測量溫度較高時耦合劑應(yīng)涂在探頭上。
（13）聲速選擇錯誤。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，超聲波探傷儀器將產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。要求在測量前一定要正確識別材料選擇合適聲速。
（14）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若應(yīng)力為壓應(yīng)力則應(yīng)力作用使工件彈性增加，testo330煙氣分析儀聲速加快；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。
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)材料分界面時脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時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。按此原理設(shè)計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量也可以對生產(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、航天等各個領(lǐng)域。
使用技巧：(以我公司銷售的超聲波測厚儀為例)
1、一般測量方法：
（1）在一點處用探頭進(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。
（2）30mm 多點測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時以一個測定點為中心在直徑約為30mm 的圓內(nèi)進(jìn)行多次測量取最小值為被測工件厚度值。
2、精確測量法：在規(guī)定的測量點周圍增加測量數(shù)目厚度變化用等厚線表示。
3、連續(xù)測量法：用單點測量法沿指定路線連續(xù)測量間隔不大于5mm。
4、網(wǎng)格測量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格按點測厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。
5、影響超聲波測厚儀示值的因素：
（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。
（2）工件曲率半徑太小尤其是小徑管測厚時因常用探頭表面為平面與曲面接觸為點接觸或線接觸聲強(qiáng)透射率低（耦合不好）。可選用小管徑專用探頭（6mm ),能較精確的測量管道等曲面材料。
（3）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。
（4）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，防爆測振儀超聲波在其中穿過時產(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用頻率較低的粗晶專用探頭（2.5MHz)。
（5）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。可選用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。
（6）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)則變化在極端情況下甚至無讀數(shù)。
（7）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）時顯示值約為公稱厚度的70%此時可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測。
（9）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)選用高溫專用探頭（300－600°C)切勿使用普通探頭。
（10）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。
（12）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)測量溫度較高時耦合劑應(yīng)涂在探頭上。
（13）聲速選擇錯誤。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，超聲波探傷儀器將產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。要求在測量前一定要正確識別材料選擇合適聲速。
（14）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若應(yīng)力為壓應(yīng)力則應(yīng)力作用使工件彈性增加，testo330煙氣分析儀聲速加快；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。
