超聲波測(cè)厚儀

　　簡(jiǎn)介

　　超聲波測(cè)厚儀是采用最新的高性能、低功耗微處理器技術(shù)，基于超聲波測(cè)量原理，可以測(cè)量金屬及其它多種材料的厚度，并可以對(duì)材料的聲速進(jìn)行測(cè)量?？梢詫?duì)生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行厚度測(cè)量，監(jiān)測(cè)它們?cè)谑褂眠^(guò)程中受腐蝕后的減薄程度，也可以對(duì)各種板材和各種加工零件作精確測(cè)量。

　　本測(cè)厚儀采用脈沖反射超聲波測(cè)量原理，適用于超聲波能以一恒定速度在其內(nèi)部傳播,并能從其背面得到反射的各種材料厚度的測(cè)量。此儀器可對(duì)各種板材和各種加工零件作精確測(cè)量?？蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。

　　相關(guān)應(yīng)用

　　由于超聲波處理方便，并有良好的指向性，超聲技術(shù)測(cè)量金屬，非金屬材料的厚度，既快又準(zhǔn)確，無(wú)污染，尤其是在只許可一個(gè)側(cè)面可按觸的場(chǎng)合，更能顯示其優(yōu)越性，廣泛用于各種板材、管材壁厚、鍋爐容器壁厚及其局部腐蝕、銹蝕的情況，因此對(duì)冶金、造船、機(jī)械、化工、電力、原子能等各工業(yè)部門的產(chǎn)品檢驗(yàn)，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行及現(xiàn)代化管理起著主要的作用。

　　超聲清洗與超聲波測(cè)厚儀僅是超聲技術(shù)應(yīng)用的一部分，還有很多領(lǐng)域都可以應(yīng)用到超聲技術(shù)。比如超聲波霧化、超聲波焊接、超聲波鉆孔、超聲波研磨、超聲波液位計(jì)、超聲波物位計(jì)、超聲波拋光、超聲波清洗機(jī)、超聲馬達(dá)等等。超聲波技術(shù)將在各行各業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　聲波鉆孔、超聲波研磨、超聲波液位計(jì)、超聲波物位計(jì)、超聲波拋光、超聲波清洗機(jī)、超聲馬達(dá)等等。超聲波技術(shù)將在各行各業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　使用技巧

　　一般測(cè)量

　　1.在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測(cè)厚，在兩次測(cè)量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測(cè)工件厚度值。

　　2.30mm 多點(diǎn)測(cè)量法：當(dāng)測(cè)量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測(cè)定點(diǎn)為中心，在直徑約為30mm 的圓內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，取最小值為被測(cè)工件厚度值。

　　精確測(cè)量法

　　在規(guī)定的測(cè)量點(diǎn)周圍增加測(cè)量數(shù)目，厚度變化用等厚線表示。

　　連續(xù)測(cè)量法

　　用單點(diǎn)測(cè)量法沿指定路線連續(xù)測(cè)量，間隔不大于5mm。

　　網(wǎng)格測(cè)量法

　　在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)測(cè)厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測(cè)中廣泛使用。

　　5、影響測(cè)量示值的因素

　?。?）工件表面粗糙度過(guò)大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無(wú)法接收到回波信號(hào)。對(duì)于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過(guò)砂、磨、挫等方法對(duì)表面進(jìn)行處理，降低粗糙度，同時(shí)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(guò)耦合劑能達(dá)到很好的耦合效果。

　?。?）工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測(cè)厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)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(cè)量管道等曲面材料。

　?。?）檢測(cè)面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無(wú)法接受到底波信號(hào)。

　?。?）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超聲波在其中穿過(guò)時(shí)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)。

　?。?）探頭接觸面有一定磨損。常用測(cè)厚探頭表面為丙烯樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)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?？蛇x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。

　?。?）被測(cè)物背面有大量腐蝕坑。由于被測(cè)物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無(wú)規(guī)則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。

　?。?）被測(cè)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(shí)，測(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。

　?。?）當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜、夾層等）時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

　?。?）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(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對(duì)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。

　?。?0）層疊材料、復(fù)合（非均質(zhì)）材料。要測(cè)量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無(wú)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(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備（像尿素高壓設(shè)備），測(cè)厚時(shí)要特別注意，測(cè)厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。

　?。?2）耦合劑的影響。耦合劑是用來(lái)排除探頭和被測(cè)物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)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(wú)法測(cè)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(shí)，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(shí)，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(cè)材料的表面，但當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。

　　（13）聲速選擇錯(cuò)誤。測(cè)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(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后（常用試塊為鋼）又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。要求在測(cè)量前一定要正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。

　?。?4）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(duì)聲速有一定的影響，當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓

　　應(yīng)力，則應(yīng)力作用使工件彈性增加，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(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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。

　?。?5）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(wú)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

　　特點(diǎn)

　　超輕超薄機(jī)身，便于單手操作

　　兩點(diǎn)校準(zhǔn)功能，使得測(cè)量值更為準(zhǔn)確

　　獨(dú)有藍(lán)色背景燈光，各種環(huán)境下清晰可視

　　低功耗，兩節(jié)干電池可使用200小時(shí)以上

　　適合測(cè)量所有導(dǎo)聲材料，如鋼、鐵、塑料、陶瓷、有機(jī)玻璃等

　　穿越涂層

　　按超聲波脈沖反射原理設(shè)計(jì)的測(cè)厚儀可對(duì)各種板材和各種加工零件作精確測(cè)量,也可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)它們?cè)谑褂眠^(guò)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(gè)領(lǐng)域

　　· 穿越涂層測(cè)厚：無(wú)需清除被測(cè)物體表面的油漆,塑料等附著物即可測(cè)量基體厚度；

　　· 兩種穿越涂層測(cè)厚模式：薄涂層模式,厚涂層模式；

　　· 探頭自動(dòng)識(shí)別與匹配自主專利技術(shù)：可對(duì)不同廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)探頭自動(dòng)進(jìn)行靈敏度與頻率等參數(shù)測(cè)試識(shí)別,自動(dòng)調(diào)整主機(jī)測(cè)量設(shè)置,達(dá)到最佳測(cè)量效果

　　· 探頭零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)；

　　· 多種實(shí)用測(cè)量模式：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量模式,最大值測(cè)量模式,最小值測(cè)量模式,差值測(cè)量模式,平均值測(cè)量模式,高溫測(cè)量模式（配高溫探頭）；

　　· 適用于管材厚度測(cè)量；

　　· 人性化數(shù)據(jù)保存模式：可分組保存并可選擇每組保存數(shù)據(jù)量,無(wú)需保存每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化操作；

　　· 大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量可達(dá)2000組； · 適合測(cè)量灰口鑄鐵等粗晶粒材料（需另選購(gòu)專用粗晶探頭）

　　· 適合測(cè)量高溫材料,最高可到300度（需另選購(gòu)專用高溫探頭）

　　技術(shù)指標(biāo)：

　　測(cè)量范圍：0.65～400mm（鋼）薄涂層模式（小于1mm）穿越范圍：1～30mm（鋼）

　　厚涂層模式（大于1mm）穿越范圍：1～30mm（鋼）

　　顯示精度：0.01mm、0.1mm

　　材料聲速：508～18699m/s

　　掃描速度：2次/秒～20次/秒

　　頻率帶寬：1～10MHz

　　管材測(cè)量下限：（取決于探頭）

　　Φ15mm×1.0mm(7.5MHz,Φ6mm的探頭)

　　Φ10mm×1.2mm(7.5MHz,Φ6mm的探頭)

　　電源：雙節(jié)AA(5號(hào))電池

　　工作時(shí)間：280小時(shí)（自動(dòng)模式） 100小時(shí)（背光打開）

　　顯示方式：128×64點(diǎn)陣液晶屏

　　外形尺寸：136（L）×72（W）×20（H）mm

　　重量：176g（含電池）

　　工作溫度：-10℃～50℃

　　校驗(yàn)方法

　　1 外觀檢查 配件齊全,外表不得有硬的碰傷和變形,所有緊固件不得松動(dòng)和脫落。

　　2 測(cè)試誤差 ∣儀器示值-標(biāo)稱值 ∣≤允許誤差 ∣儀器示值-標(biāo)稱值 ∣≤0.3‰標(biāo)稱值

　　校驗(yàn)評(píng)定

　　1 最大誤差在允許值范圍內(nèi),評(píng)定該超聲波測(cè)厚儀合格并出具校驗(yàn)記錄表,否則應(yīng)進(jìn)行 修理調(diào)試和重新校驗(yàn)。 2 超聲波測(cè)厚儀校驗(yàn)周期為壹年。

　　工作原理

　　超聲波測(cè)厚儀主要有主機(jī)和探頭兩部分組成。主機(jī)電路包括發(fā)射電路、接收電路、計(jì)數(shù)顯示電路三部分，由發(fā)射電路產(chǎn)生的高壓沖擊波激勵(lì)探頭，產(chǎn)生超聲發(fā)射脈沖波，脈沖波經(jīng)介質(zhì)介面反射后被接收電路接收，通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)處理后，經(jīng)液晶顯示器顯示厚度數(shù)值，它主要根據(jù)聲波在試樣中的傳播速度乘以通過(guò)試樣的時(shí)間的一半而得到試樣的厚度。

　　PD-T系列超聲波測(cè)厚儀，在采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)研制 的一種低功耗低下限袖珍式的智能測(cè)量?jī)x器，采用高精度計(jì)時(shí)芯片，測(cè)量分辨率達(dá)到0.001mm,，處于世界領(lǐng)先水平。

　　注意事項(xiàng)

　　a.電源電壓低時(shí)，在液晶屏幕左側(cè)顯示低電壓符號(hào)，此時(shí)為了保證儀器的正常測(cè)量使用，請(qǐng)您及時(shí)更換電池。

　　b.在不需要背光的時(shí)候，盡量不要長(zhǎng)時(shí)間開啟背光，以免過(guò)快消耗電池的電量。

　　c.傳感器表面為丙烯樹脂，對(duì)粗糙表面的重劃很敏感，因此在使用中盡量輕按。

　　d.在測(cè)量以后盡量及時(shí)將傳感器表面的耦合劑和標(biāo)準(zhǔn)試塊，被測(cè)物體表面的耦合劑清理干凈。

　　e.被測(cè)物體表面溫度不超過(guò)60度，以免導(dǎo)致傳感器不能正常測(cè)量。

　　f.儀器長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)應(yīng)將電池取出，以免電池漏液導(dǎo)致儀器損壞。

　　g.盡量避免油污，潮濕，碰撞。

　　h.插拔傳感器時(shí)，應(yīng)捏住活動(dòng)外套沿軸線用力，不可旋轉(zhuǎn)傳感器頭部，以免損壞傳感器電纜線芯。

　　影響超聲波測(cè)厚儀的指標(biāo)因素

　　1、超聲波測(cè)厚儀所測(cè)工件表面粗糙度過(guò)大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無(wú)法接收到回波信號(hào)。對(duì)于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過(guò)砂、磨、挫等方法對(duì)表面進(jìn)行處理，降低粗糙度，同時(shí)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(guò)耦合劑能達(dá)到很好的耦合效果。

　　2、檢測(cè)面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無(wú)法接受到底波信號(hào)。

　　3、工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測(cè)厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低（耦合不好）?？蛇x用小管徑專用探頭，能較精確的測(cè)量管道等曲面材料。

　　4、探頭接觸面有一定磨損。常用測(cè)厚探頭表面為丙烯樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)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。

　　5、鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，在其中穿過(guò)時(shí)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。

　　6、超聲波測(cè)厚儀所測(cè)物背面有大量腐蝕坑。由于被測(cè)物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無(wú)規(guī)則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。

　　7、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(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱態(tài)材料每增加100℃，聲速下降1%。對(duì)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，切勿使用普通探頭。

　　8、層疊材料、復(fù)合（非均質(zhì)）材料。要測(cè)量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的空間，而且不能在復(fù)合材料中勻速傳播。對(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備，測(cè)厚時(shí)要特別注意，測(cè)厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。

　　9、當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

　　10、被測(cè)物體內(nèi)有沉積物，當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí)，顯示值為壁厚加沉積物厚度。

　　11、聲速選擇錯(cuò)誤。測(cè)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(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。要求在測(cè)量前一定要正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。

　　12、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(wú)明顯界面，但聲速在兩種物質(zhì)的傳播速度不一樣，會(huì)導(dǎo)致最終的測(cè)量誤差。

　　13、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(duì)聲速有一定的影響。

　?、佼?dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓應(yīng)力，則應(yīng)力作用使工件彈性增加，聲速加快；反之，若應(yīng)力為拉應(yīng)力，則聲速減慢。

　?、诋?dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一致時(shí)，波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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。

　　14、耦合劑的影響。耦合劑是用來(lái)排除探頭和被測(cè)物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)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(wú)法測(cè)量。

　?、僖蚋鶕?jù)使用情況選擇合適的種類，當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，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(shí)，應(yīng)使用粘度高的耦合劑。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。

　　②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(cè)材料的表面，但當(dāng)超聲波測(cè)厚儀測(cè)量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。