聲波測厚儀原理
更新時間：2018-01-19 點擊次數：3230
聲波測厚儀是根據聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的，當探頭發射的聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過測量聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作測量，也可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。
聲波測厚儀使用技(ji)巧：
1、一般測量方法：
（1）在一(yi)點處用探頭進行兩次(ci)測(ce)厚，在兩次(ci)測(ce)量中探頭的(de)分割面(mian)要互為(wei)90°，取較小(xiao)值為(wei)被測(ce)工件厚度值。
（2）30mm多(duo)點測量(liang)法(fa)：當測量(liang)值(zhi)不穩定時(shi)，以一個測定點為(wei)中(zhong)心(xin)，在(zai)直徑約(yue)為(wei)30mm的(de)圓內(nei)進行多(duo)次測量(liang)，取小值(zhi)為(wei)被測工(gong)件厚度值(zhi)。
2、測(ce)量法：在規定的測(ce)量點周圍(wei)增加測(ce)量數目，厚度變化用等厚線(xian)表(biao)示(shi)。
3、連續測量(liang)(liang)法：用單點測量(liang)(liang)法沿路線連續測量(liang)(liang)，間隔不大于5mm。
4、網(wang)格測(ce)量(liang)法：在區域劃上網(wang)格，按(an)點測(ce)厚記錄。此方法在高壓設(she)備、不銹鋼襯里腐蝕監測(ce)中(zhong)廣泛使用。
影(ying)響(xiang)聲(sheng)波測(ce)厚(hou)儀示值的因(yin)素：
（1）工件表(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)過大，造成探(tan)頭與(yu)接觸面(mian)耦(ou)(ou)合(he)效(xiao)(xiao)果(guo)差(cha)，反射回波低，甚至無(wu)法接收到回波信號。對于表(biao)面(mian)銹(xiu)蝕(shi)，耦(ou)(ou)合(he)效(xiao)(xiao)果(guo)差(cha)的(de)在(zai)役設備(bei)、管(guan)道等可通過砂(sha)、磨、挫等方(fang)法對表(biao)面(mian)進行處理，降低粗(cu)糙(cao)度(du)，同時(shi)也可以將(jiang)氧化物及油漆層去掉，露(lu)出金(jin)屬光澤，使探(tan)頭與(yu)被檢物通過耦(ou)(ou)合(he)劑能達到很好的(de)耦(ou)(ou)合(he)效(xiao)(xiao)果(guo)。
（2）工件曲(qu)率(lv)半徑(jing)太小(xiao)，尤其是小(xiao)徑(jing)管(guan)測厚時，因常用探頭表(biao)面(mian)(mian)為平面(mian)(mian)，與曲(qu)面(mian)(mian)接觸為點(dian)接觸或線接觸，聲強透射率(lv)低（耦(ou)合不好）。可(ke)選(xuan)用小(xiao)管(guan)徑(jing)探頭（6mm ),能較的測量管(guan)道等曲(qu)面(mian)(mian)材料。
（3）檢測面與底面不平行，聲波遇到底面產生散射，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，聲波在其中穿過時產生嚴重的散射衰減，被散射的聲波沿著復雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒，造成不顯示。可選用頻率較低的粗晶探頭（2.5MHz)。
（5）探(tan)頭接觸面有一(yi)定磨損。常用測厚探(tan)頭表(biao)(biao)面為丙烯樹(shu)脂，長期使(shi)用會(hui)使(shi)其(qi)表(biao)(biao)面粗糙(cao)度增(zeng)加，導致靈敏(min)度下(xia)降，從而造成(cheng)顯示(shi)不正確。可(ke)選用500#砂紙打磨，使(shi)其(qi)平滑并平行度。如仍不穩定，則考慮更換探(tan)頭。
（6）被測物(wu)(wu)背面(mian)有大(da)量腐蝕坑(keng)。由于被測物(wu)(wu)另一面(mian)有銹斑、腐蝕凹坑(keng)，造成聲(sheng)波(bo)衰減，導(dao)致讀(du)數無(wu)規則變化，在端情況下甚至(zhi)無(wu)讀(du)數。
（7）被測物(wu)體（如管道）內(nei)有(you)沉(chen)積(ji)物(wu)，當沉(chen)積(ji)物(wu)與(yu)工件聲阻抗相(xiang)差不大時，測厚儀(yi)顯示值為壁(bi)厚加(jia)沉(chen)積(ji)物(wu)厚度。
（8）當材(cai)料(liao)內部(bu)存(cun)在缺陷（如夾雜、夾層等）時(shi)(shi)，顯示值約(yue)為公稱厚度(du)的70%，此時(shi)(shi)可用(yong)聲波探傷儀進一步進行(xing)缺陷檢測。
（9）溫度的(de)(de)影響。一般固體材料(liao)中(zhong)的(de)(de)聲速隨其溫度升(sheng)高(gao)而(er)降低，有試驗數據表明，熱態(tai)材料(liao)每增加100°C，聲速下降1%。對于高(gao)溫在役設(she)備常(chang)常(chang)碰到(dao)這種(zhong)情況。應選用高(gao)溫探頭（300－600°C)，切勿使用普(pu)通探頭。
（10）層(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)材(cai)(cai)料(liao)、復(fu)(fu)合（非(fei)均(jun)(jun)質(zhi)）材(cai)(cai)料(liao)。要測(ce)量未經(jing)(jing)耦合的(de)(de)層(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)材(cai)(cai)料(liao)是不可能的(de)(de)，因(yin)聲波無法穿透(tou)未經(jing)(jing)耦合的(de)(de)空間，而且不能在復(fu)(fu)合（非(fei)均(jun)(jun)質(zhi)）材(cai)(cai)料(liao)中勻速傳(chuan)播。對于由(you)多層(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)包(bao)扎制成的(de)(de)設備(bei)（像(xiang)尿(niao)素高(gao)壓設備(bei)），測(ce)厚(hou)時要注(zhu)意，測(ce)厚(hou)儀的(de)(de)示值僅表示與探頭接(jie)觸(chu)的(de)(de)那(nei)層(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)厚(hou)度。
（12）耦(ou)(ou)合劑(ji)的影響(xiang)。耦(ou)(ou)合劑(ji)是用來排除探(tan)頭和被測(ce)物體之(zhi)間的空(kong)氣，使(shi)聲波能(neng)地穿入工(gong)件達到檢測(ce)目的。如果選(xuan)擇種(zhong)類(lei)或(huo)使(shi)用方法(fa)(fa)不(bu)當，將造(zao)成誤差或(huo)耦(ou)(ou)合標志閃(shan)爍，無法(fa)(fa)測(ce)量(liang)。因根據使(shi)用情(qing)況選(xuan)擇合適(shi)(shi)的種(zhong)類(lei)，當使(shi)用在(zai)光滑材料表(biao)面時(shi)，可以使(shi)用低粘(zhan)(zhan)度的耦(ou)(ou)合劑(ji)；當使(shi)用在(zai)粗糙表(biao)面、垂直表(biao)面及頂表(biao)面時(shi)，應(ying)使(shi)用粘(zhan)(zhan)度高的耦(ou)(ou)合劑(ji)。高溫(wen)(wen)工(gong)件應(ying)選(xuan)用高溫(wen)(wen)耦(ou)(ou)合劑(ji)。其次，耦(ou)(ou)合劑(ji)應(ying)適(shi)(shi)量(liang)使(shi)用，涂抹均勻，一般應(ying)將耦(ou)(ou)合劑(ji)涂在(zai)被測(ce)材料的表(biao)面，但當測(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度較高時(shi)，耦(ou)(ou)合劑(ji)應(ying)涂在(zai)探(tan)頭上(shang)。
（13）聲速(su)(su)選擇錯誤。測(ce)量工(gong)件前(qian)，根據(ju)材料種類預(yu)置其聲速(su)(su)或根據(ju)標準(zhun)塊反測(ce)出聲速(su)(su)。當用一種材料校正(zheng)儀器后（常用試塊(kuai)為(wei)鋼）又去測量(liang)另一種材料時，將(jiang)產(chan)生錯誤的結果。要求(qiu)在(zai)測量(liang)前一定要正(zheng)確識別材料，選擇合(he)適聲(sheng)速。
（14）應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)影響(xiang)。在役(yi)設備、管道大部分(fen)有(you)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)存在，固體材料的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)狀(zhuang)況對聲(sheng)速(su)有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)影響(xiang)，當應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)方(fang)向與傳播方(fang)向一致時(shi)，若應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)為(wei)壓應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)，則應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)作用使(shi)工件(jian)彈性增加(jia)，聲(sheng)速(su)加(jia)快；反之，若應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)為(wei)拉應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)，則聲(sheng)速(su)減慢。當應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)與波的(de)(de)(de)傳播方(fang)向不(bu)一至時(shi)，波動過程中(zhong)質點振動軌跡受應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)干擾，波的(de)(de)(de)傳播方(fang)向產(chan)生(sheng)偏離。根據資料表明，一般應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)增加(jia)，聲(sheng)速(su)緩慢增加(jia)。
（15）金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)氧(yang)化(hua)物或油(you)漆(qi)覆蓋(gai)層(ceng)的(de)影(ying)響。金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)產生的(de)致密氧(yang)化(hua)物或油(you)漆(qi)防(fang)腐層(ceng)，雖與基體材料結合緊密，無名(ming)顯界面(mian)，但聲(sheng)速在兩(liang)種物質(zhi)中(zhong)的(de)傳播速度(du)是不(bu)同(tong)的(de)，從而(er)造成誤差，且隨覆蓋(gai)物厚度(du)不(bu)同(tong)，誤差大小也不(bu)同(tong)。
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