超聲波測厚儀的工作原理及使用方法

曹雪蘭

【摘要】：超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理實現對被測物體厚度進行測量的，其在工業生產中得到了廣泛的應用，并取得了較好的應用成效。本文就以超聲波測厚儀為中心，對其工作原理以及使用方法進行簡要分析。

【關鍵字】：超聲波測厚儀 工作原理 使用方法

超聲波測厚儀能夠對各種板材、加工零件等厚度進行精確測量，同時也能夠對設備中的各種管道實施檢測，對其在使用過程中因腐蝕情況而減薄的程度進行監控，及時發現存在的各種問題，因此其廣泛的應用在化工、石油、航空航天等各個領域。

一 超聲波測厚儀的工作原理

超聲波測厚儀是通過超聲波脈沖的反射原理為基礎，對被測物體的厚度進行測量，即當測厚儀探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體而達到材料分界面的時候，脈沖被反射會探頭，之后通過對超聲波在材料中的傳播時間的測定，得出材料的實際厚度。這就是超聲波測厚儀的工作原理。但是需要注意的是，其只能夠測量出能使超聲波以恒定速度在其內部傳播的材料的厚度，對于無法達到這一要求的材料，超聲波測厚儀測不能夠精確測量出其厚度。

二 超聲波測厚儀的選擇及校正

在利用超聲波測厚儀進行厚度測量的時候，一定要根據實際情況科學選擇測厚儀，并對其進行校正，確保測量數據的精準度。

一般情況下，超聲波測厚儀的精度需要達到±（T%+0.1）mm，T為被測物體壁的厚度。超聲波測厚儀在進行厚度測量的過程中，通常采用直接接觸式單晶直探頭，這一探頭能夠精確測量出被測物體的厚度，或者是選擇應用帶延遲的單晶直探頭及雙晶直探頭進行測量。探頭的選擇需要根據被測物體的實際情況科學確定。在確定完探頭之后進行實地測量。例如，對高溫壁厚度進行測量，則需要選擇高溫探頭，通常情況下，高溫探頭可測量的最大溫度為500度，測厚值偏大月20%左右。因為材料的溫度不同，其聲速也不相同，在高溫的時候聲速可能會變小，因此厚度測量值會偏大，在測量的過程中需要注意這一問題，最大限度的降低誤差。

為了得到精確的測量數據，在測量之前必須要對超聲波測厚儀進行校正。具體來講，需要先對測厚儀的下線和線性進行校正。一般來講，測厚儀的測量下限需要用厚度為下限的試塊進行校準。如果已經知道被測材料的聲速，則可以事先將聲速值調節好，之后在測厚儀附帶的試塊上，點擊校準按鈕，完成測厚儀的校正工作。

通常情況下測厚儀附帶的試塊厚度較小，如果需要的厚度和試塊的厚度有較大差距的時候，則需要用臺階試塊分別在厚度接近待測厚度的最大值以及最小值的范圍之間進行準確校正，這樣在實際應用的時候才能夠得出較為準確的測量數據。

需要注意的是，由于不同品牌的超聲波測厚儀，其附帶的試塊厚度不相同，具體的應用范圍和操作流程也存在著一定的差異，因此在使用的時候需要注意，避免出現記錯試塊厚度的情況，這樣就會影響到測量的精準度。

三 超聲波測厚儀使用中存在的異?，F象

在超聲波測厚儀使用的過程中經常會存在著一定的異?，F象，影響到測量的實際數據，必須要找到這些現象并采取有效的措施加以解決。

第一，被測物體的表面粗糙程度較大，使得測厚儀的探頭和接觸面耦合的效果較差，影響到回波信號的接受，降低測量數據的精準度。針對這一情況，必須要選擇專用探頭進行測量。

第二，由于被測物體的曲率半徑較小，尤其是在對小半徑管進行厚度測量的時候，通常會出現探頭和曲面接觸點耦合性較差的現象，影響到測量數值的準確性，在這種情況下，則需要根據實際情況選擇小探頭的測厚儀進行測量，就能夠有效避免這種問題出現。

第三，鑄件中會存在有較大的晶粒、不均勻的組織以及較為粗糙的表面，這些因素都將會增大超聲散射，并且會嚴重損失聲能，影響到測量的精準度。加之粗糙表面會降低耦合程度，影響到測量的靈敏度?；诖?，在實際測量的過程中，一定要對鑄件的表面進行清理，降低其粗糙程度，并且正確識別材料，預置聲速。為了提升耦合程度，可以一定程度上使用耦合劑，但在使用前一定要選擇正確的種類，如果在粗糙表面使用耦合劑時，一定要使用粘度較高的，才能夠達到預期的效果。

四 超聲波測厚儀的使用方法

利用超聲波測厚儀，能夠對物體的厚度進行準確測量，而在其具體應用的過程中，有多種測量方法，如一般測量法、連續測量法、精確測量法以及網格測量法。下面本文就對這幾種測量方法進行具體分析論述。

第一，對一般測量方法進行分析。在使用該方法進行測量的時候，需要在一點出利用超聲波測厚儀的探頭進行兩次測厚，且確保兩次測量中探頭的分割面都要保持為90度，測量完成之后要取較小值作為被測物體的厚度值。

第二，對連續測量法進行分析。這一測量方法主要指的是超聲波測厚儀利用單點測量法沿著指定的路線進行連續測量，并確保間隔不大于5mm，之后取測量值。

結束語：在工業生產中，超聲波測厚儀應用較為廣泛，其能夠利用超聲波脈沖的反射原理對被測物體的厚度進行精確測量。本文就以此為中心，結合工作經驗，對超聲波測厚儀的工作原理及其使用的具體方法進行了分析，并指出其在使用中存在的問題及解決對策，希望對于今后的應用起到一定的幫助作用。

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