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、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，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)械振動如何穿過金屬、塑料和其他工業(yè)材料的模式，并計算聲波脈沖穿過被測試件到達(dá)內(nèi)壁或材料另一側(cè)反彈回來所需的時間來測量材料的厚度。通常，時間越長，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。 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，會被轉(zhuǎn)化為聲能。測量儀使用這個聲能，通過以下公式計算出厚度；

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)行計時。使用普通接觸式、延遲塊式和水浸探頭時，測量代表聲波在被測樣件中傳播所用時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)生聲波的激勵脈沖和第一個回波之間的時間間隔，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，也表現(xiàn)出上佳的穿透能力。 模式1的缺點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底面回波之間的時間間隔，其代表的是聲波在被測樣件中的往返聲程。這個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材料進(jìn)行在線測量

模式2測量方式的主要缺點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連續(xù)底面回波之間的時間間隔，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受到限制。 這種模式需要兩個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)活動晶片。 回波計時通常在模式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

使用超聲測厚儀進(jìn)行測量時，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。