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(wú)論您是想學(xué)習超聲測厚儀的基礎知識，還是想更深入地了解這些設備，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(lái)測量樣件的厚度。 測厚儀通過(guò)分析有組織的機械振動(dòng)如何穿過(guò)金屬、塑料和其他工業(yè)材料的模式，并計算聲波脈沖穿過(guò)被測試件到達內壁或材料另一側反彈回來(lái)所需的時(shí)間來(lái)測量材料的厚度。通常，時(shí)間越長(cháng)，材料越厚。 這些超聲設備使用的聲能頻率遠遠高于人耳所能聽(tīng)到的頻率。 人耳可以聽(tīng)見(jiàn)的聲音通常在20 KHz左右，但超聲測厚儀的工作頻率可以達到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(guò)被測樣件并反射回到探頭的超聲波。聲波脈沖反射回來(lái)后，會(huì )被轉化為聲能。測量?jì)x使用這個(gè)聲能，通過(guò)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(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(guò)幾種方式進(jìn)行計時(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(jiàn)用方法是模式1、模式2 和模式3。探頭類(lèi)型和應用要求通常決定您選擇哪種模式。

模式1是最常見(jiàn)的測量方式。它測量的是產(chǎn)生聲波的激勵脈沖和第一個(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性的材料時(shí)，也表現出上佳的穿透能力。 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(wú)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?？桑?/span>

• 優(yōu)化塑料和復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(xiàn)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(cháng)度的限制。

模式3使用延遲塊式探頭或水浸式探頭測量?jì)蓚€(gè)連續底面回波之間的時(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?？商峁┖芨叩臏y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，如細粒金屬、陶瓷和玻璃?？梢允褂眠m當的高溫延遲塊探頭在高溫下進(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(guò)程中保護活動(dòng)晶片。 回波計時(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(shí)，必須考慮許多外部影響因素，以確保測量的準確性和安全性。