超聲測厚儀如何工作?

本指南探討了超聲測厚儀的技術(shù)特點(diǎn)、測量模式和要考慮的關(guān)鍵因素，無論您是想學(xué)習(xí)超聲測厚儀的基礎(chǔ)知識(shí)，還是想更深入地了解這些設(shè)備，您都可以從中得到幫助。超聲測厚儀可用于測量各種材料，因此更好地了解它們的工作方式有助于您更準(zhǔn)確、更有效進(jìn)行檢測。

超聲測厚儀如何測量厚度?

超聲測厚儀利用聲波的物理特性來測量樣件的厚度。 測厚儀通過分析有組織的機(jī)械振動(dòng)如何穿過金屬、塑料和其他工業(yè)材料的模式，并計(jì)算聲波脈沖穿過被測試件到達(dá)內(nèi)壁或材料另一側(cè)反彈回來所需的時(shí)間來測量材料的厚度。通常，時(shí)間越長，材料越厚。 這些超聲設(shè)備使用的聲能頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人耳所能聽到的頻率。 人耳可以聽見的聲音通常在20 KHz左右，但超聲測厚儀的工作頻率可以達(dá)到500 KHz甚至更高。

傳輸聲波脈沖的探頭含有壓電晶片，晶片由短的電脈沖激勵(lì)。 這樣就產(chǎn)生了可以穿過被測樣件并反射回到探頭的超聲波。聲波脈沖反射回來后，會(huì)被轉(zhuǎn)化為聲能。測量儀使用這個(gè)聲能，通過以下公式計(jì)算出厚度；

T = (V) x (t/2)

T = 工件的厚度

V = 被測材料中的聲速

t = 測量到的往返傳播時(shí)間

測量模式

單晶探頭：模式1、模式2 和模式3

產(chǎn)生了聲波脈沖并接收到回波之后，就可以通過幾種方式進(jìn)行計(jì)時(shí)。使用普通接觸式、延遲塊式和水浸探頭時(shí)，測量代表聲波在被測樣件中傳播所用時(shí)間的三種常見用方法是模式1、模式2 和模式3。探頭類型和應(yīng)用要求通常決定您選擇哪種模式。

模式1是最常見的測量方式。它測量的是產(chǎn)生聲波的激勵(lì)脈沖和第一個(gè)回波之間的時(shí)間間隔，然后再減去很小的零位偏移值，以補(bǔ)償聲波在儀器、電纜和探頭防磨板中的固定延遲。

模式1是使用接觸式探頭進(jìn)行檢測所采用的正常測量模式。 其主要優(yōu)勢是一般具備測量超高最大厚度的能力。由于只需要單一的底面回波，其在檢測鑄件、低密度塑料和橡膠等具有挑戰(zhàn)性的材料時(shí)，也表現(xiàn)出上佳的穿透能力。 模式1的缺點(diǎn)是其最小可測厚度高于其他模式，而且由于耦合變化，精度可能略低。 此外，與模式1相關(guān)的接觸式探頭只可用于測量表面溫度低于50°C的材料，因此無法進(jìn)行高溫測量。

模式2測量的是從被測樣件的近表面返回的界面回波與第一個(gè)底面回波之間的時(shí)間間隔，其代表的是聲波在被測樣件中的往返聲程。這個(gè)模式一般需要使用延遲塊式探頭或水浸式探頭

模式2通常可：

• 優(yōu)化塑料和復(fù)合材料的近表面分辨率

• 使用高溫延遲塊探頭進(jìn)行高溫測量

• 使用聚焦水浸式探頭，或者聚焦或曲面延遲塊探頭對急轉(zhuǎn)圓角進(jìn)行測量

• 使用水浸式探頭對移動(dòng)材料進(jìn)行在線測量

模式2測量方式的主要缺點(diǎn)是其最大可測厚度受延遲塊長度的限制。

模式3使用延遲塊式探頭或水浸式探頭測量兩個(gè)連續(xù)底面回波之間的時(shí)間間隔，其代表的是聲波在被測樣件中的往返聲程。

模式3通常可提供很高的測量精度和上佳的最小厚度分辨率，盡管其最大可測厚度會(huì)受到限制。 這種模式需要兩個(gè)或更多的清晰多重底面回波，因此通常只能對衰減性相對較低且聲阻抗較高的材料進(jìn)行測量，如細(xì)粒金屬、陶瓷和玻璃。可以使用適當(dāng)?shù)母邷匮舆t塊探頭在高溫下進(jìn)行測量。模式3還具有從帶涂層金屬的厚度測量值中去除薄的非金屬涂層（如油漆）的優(yōu)勢。

雙晶探頭

雙晶探頭包含安裝在延遲塊上獨(dú)立的發(fā)射晶片和接收晶片，延遲塊既可以起到導(dǎo)引聲波、創(chuàng)建V形聲程的作用，又可以用作熱絕緣體，在高溫測量過程中保護(hù)活動(dòng)晶片。 回波計(jì)時(shí)通常在模式1中完成，不僅要減去代表脈沖在延遲塊中傳播時(shí)間的較大零位偏移值，還要使用三角校正補(bǔ)償被測材料中的V形聲程。

超聲測厚儀測量注意事項(xiàng)

使用超聲測厚儀進(jìn)行測量時(shí)，必須考慮許多外部影響因素，以確保測量的準(zhǔn)確性和安全性。