超聲波測厚儀使用注意事項

發(fā)布時間：2017/5/16

超聲波測量厚度的原理與光波測量原理相似。探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)背測物體并在物體中傳播，到達(dá)材料分界面時被反射回探頭，通過測量超聲波在材料中傳播的時間來被測材料的厚度。

此儀器主要用途：超聲波良導(dǎo)體材料的厚度。主要功能是：測量管材厚度，其次可對測量金屬、塑料、陶瓷、玻璃及其他板材和加工零件做測量，另一重要方面是可以對生產(chǎn)設(shè)備中管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度?？蓱?yīng)用于石油、化工、冶金、造船等各個領(lǐng)域。

清潔表面

測量前應(yīng)清洗被測物體表面灰塵，污垢和銹蝕物，鏟除油漆等覆蓋物。

增加粗糙度要求

過分粗糙的表面會引起測量誤差，甚至儀器無法測量，測量前應(yīng)盡量使被測材料表面光滑，可使用磨，拋，銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。

粗機加工表面

粗機加工表面（如車床或刨床）所造成的有規(guī)則的細(xì)槽也會引起測量誤差，彌補方法同上“增加粗糙度要求”中提到的方法，另外調(diào)整探頭串音隔層板（穿過探頭底面中心的金屬薄層）與被測材料細(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)槽相互垂直或平行，取讀數(shù)的小值作為測量厚度，可取得較好的效果。

測量圓柱型表面

測量圓柱型材料，如管子，油桶等，選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角重要。簡單地說，將探頭與被測材料耦合，探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直，沿被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的小值，作為材料的準(zhǔn)確厚度。

選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線交角方向的標(biāo)準(zhǔn)取決于材料的曲率，直徑較大的管材，選擇探頭串音隔板與管子軸線垂直，直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種方法測量，取讀數(shù)中的小值作為測量厚度。

復(fù)合外形

當(dāng)測量復(fù)合外形的材料（如管子彎頭處）時可采用下面“探頭的磨損中”介紹的方法，所不同的是要進(jìn)行二次測量，分別讀取探頭串音隔板與軸線垂直與軸線平行的兩個數(shù)值，其較小的一個數(shù)作為該材料在測量點處的厚度。

不平行表面

為了得到一個超聲響應(yīng)，被測材料的另一表面與被測面平行或同軸，否則將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。

材料的溫度影響

材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響，若對測量精度要求較高時，可采用試塊對比法，即用相同材料的試塊在相同溫度條件進(jìn)行測量，并求得溫度補償系數(shù)，用此系數(shù)修正工件的實測值。

大衰減材料

對于一些如纖維，多孔，粗粒子材料，它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實際厚度），在這種情況下，則說明該材料不適于用此測厚儀測試。

參考試塊

對不同材料在不同條件下進(jìn)行測量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近被測材料，測量就越準(zhǔn)。參考試塊將是一組被測材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)，熱處理條件，粒子方向，表面粗糙等）。為了精度測量的要求，一套參考試塊將是很重要的。

在大部分情況下，只要使用一個參考試塊就能得到測量精度，這個試塊應(yīng)具有與被測材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測材料用千分尺測量后就能作為一個試塊。

對于薄材料，在它的厚度接近于探頭測量下限時，可用試塊來確定準(zhǔn)確的低限。不要測量低于下限厚度的材料。如果一個厚度范圍是可以估計的，那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。

當(dāng)被測材料較厚時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等，應(yīng)在一組試塊中選擇一個接近被測材料的，以便于掌握校準(zhǔn)。

大部分鍛件和鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有方向性，在不同的方向上，其聲速將會有少量的變化，為了解決這個問題，試塊應(yīng)具有與被測材料相同方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，聲波在試塊中的傳播方向也要與在被測材料中的方向相同。在一定情況下，查已知材料的聲速的功能，故可先測量出聲速，再以此聲速對工件進(jìn)行測量。

測量中的幾種方法

1—單測量法：在一點的測量

2—雙測量法：在一點處用探頭進(jìn)行兩次測量，兩次測量中探頭串音隔板要相互垂直。選擇讀數(shù)中的小值作為材料的準(zhǔn)確厚度。

3—多點測量法：在某一測量范圍內(nèi)進(jìn)行多次測量，取小值為材料厚度值。

探頭串音隔板磨損對測量會造成影響，出現(xiàn)下列現(xiàn)象時應(yīng)更換探頭。

1—測量不同的厚度時，其測量值總顯示某一值。

2—插上探頭不進(jìn)行測量就有耦合標(biāo)志或測量值出現(xiàn)。

鑄件測量

鑄件測量有其特性。鑄件材料的晶粒比較粗大，組織不夠緊密，加上往往處于毛面狀態(tài)就進(jìn)行測量，因此使測量遇到較大的困難。先是晶粒的大和組織不致密性造成聲能的大衰減，衰減是由材料對聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關(guān)系的，相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增加而增加，但有一高點，超過這一點，晶粒直徑再增加，衰減基本趨于一固定值。對于不同頻率的衰減隨頻率的增加而增加。

其次，由于晶粒大和鑄造中存在大異相組織時，將產(chǎn)生異常反射，即草狀回波或樹狀回波，使測厚出現(xiàn)錯誤讀數(shù)，造成誤判。

另外，隨著晶粒的大，金屬結(jié)晶方向上的彈性異性表現(xiàn)得為顯著，從而使不同方向上聲速造成差異，差異甚至可達(dá)5.5％。而且工件內(nèi)不同位置上組織的致密性也不一致，這也將造成聲速的差異。這些都將產(chǎn)生測量的不準(zhǔn)確。因此對鑄件測量要小心。

對鑄件測量時應(yīng)注意：

1.在測量表面不加工的鑄件時，采用粘度大的機油。黃油和水玻璃作耦合劑。

2.用于待測物相同的材料，測量方向與待測物也相同的標(biāo)準(zhǔn)試塊校準(zhǔn)材料的聲速。

測量誤差的預(yù)防方法：

薄材料

使用超聲波測厚儀，當(dāng)被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時，將導(dǎo)致測量誤差，小厚度可用試塊比較法測量。

當(dāng)測量薄材料時，有時會發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯誤結(jié)果，它的結(jié)果為顯示讀數(shù)是實際厚度的二倍，另一種錯誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)，循環(huán)跳躍”它的結(jié)果是測量值大于實際厚度，為防止這類誤差，測臨界薄材時應(yīng)重復(fù)測量核對。

銹斑，腐蝕凹坑等

被測材料另一表面的銹斑凹坑等將引起讀數(shù)無規(guī)則地變化，在情況下甚至無讀數(shù)，很小的銹點有時是很難發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時，這個區(qū)域的測量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測試。

材料識別錯誤

當(dāng)用一種材料校正了儀器后，又去測試另外一種材料時，將發(fā)生錯誤的結(jié)果，應(yīng)注意選擇正確的聲速。

探頭的磨損

探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會使粗糙度增加，導(dǎo)致靈敏度下降，用戶在確定為此原因造成誤差的情況下，可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保障平行度。如仍然不穩(wěn)定，則需更換探頭。

層迭材料，復(fù)合材料

要測量未經(jīng)耦合的層迭材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的空間。又因超聲波不能在復(fù)合材料中以勻速傳播，所以用超聲波反射原理測量厚度的儀器都不適應(yīng)于測量層迭材料和復(fù)合材料。

金屬表面氧化層的影響

有些金屬可在其表面產(chǎn)生較密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結(jié)合緊密，無明顯界面，但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，故會造成誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同，請用戶在使用的時候加以注意，可以在同一批被測材料中選擇一塊用千分尺或卡尺測量制成樣塊，對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

反常的厚度讀數(shù)

操作者應(yīng)該具備辨別反常讀數(shù)的能力，通常銹斑，腐蝕凹坑，被測材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。

耦合劑的使用和選擇

耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的高頻超聲波能量傳遞的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)將有可能造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無法測量。耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻。

選擇適合種類的耦合劑是重要的，當(dāng)使用的光滑材料表面時，低粘度耦合劑（如隨機配置的耦合劑，輕機油等）是很適合的。當(dāng)使用在粗糙材料表面，或者垂直表面及頂面時，可使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏，黃油，潤滑脂等）。

試塊的清潔

由于使用隨機試塊對儀器進(jìn)行檢測時，需涂耦合劑，所以請注意防銹。使用后將隨機試塊擦凈。氣溫較高時不要沾上漢液。長期不使用應(yīng)該在隨機試塊表面涂上少量的油脂防銹，當(dāng)再次使用時，將油脂擦凈后，即可進(jìn)行正常工作。

機殼的清潔

酒精.稀釋液等對機殼有腐蝕作用（尤其是視窗），故清洗時，用少量清水輕輕擦拭即可。

探頭的保護(hù)

探頭表面為丙烯樹脂，對粗糙表面的重劃很敏感，因此在使用中應(yīng)輕按。測粗糙表面時，盡量減少探頭在工作表面的劃動。

常溫測量時，被測物表面不應(yīng)超過60℃，否則探頭不能用。