影响超声波测厚示值因素分析及预防措施-
最后更新时间：2024-01-24
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论文导读：
摘要： 阐述了超声波测厚仪工作原理,并对影响超声波测厚示值的因素进行了分析和论述。
Abstract: This paper sets out the working principle of ultrasonic thickness gauges, analyzes and describes the factors affecting the ultrasonic thickness values.
关键词： 超声波；测厚；示值失真
Key words: ultrasonic；thickness；indication of distortion
1006-4311（2012）25-0046-03
1超声波测厚仪的工作原理
超声波测厚只要是保证设备配备完整，零部件齐备的情况下就能够精确无误的检测出锅炉压力容器和管道等厚度的大小。通过它能将设备腐蚀情况了解得十分清楚（见图1），而且还能够实时的发现设备出现的问题发出安全警报。这些对于生产之中的安全、成本的节约以及产品质量的保证都起不可或缺的作用。
而且超声测厚仪体积小，重量轻，速度快，精度高（±0.01mm），成为目前应用最为广泛的测厚方法。超声测厚仪对测量对象是有要求的，那些衰减过大的铸铁等材料或者表面过于粗造的面积比较大的工件的厚度是无法准确测出来的。
超声波的频率很高，指向性好，只要是均匀介质中传播，那么其中声速是一样的；如果它在介质中传播碰到别的有问题的介质时就会将产生反射作用。也就是说超声波测厚的基本原理就是：超声波脉冲自被测材料表面发出到接受底面反射脉冲的间隔时间将正比于材料厚度，再将这个时间值转化为厚度值展现出来，这个厚度值就是被测材料的厚度大小。
超声波测厚仪主要是包括三种类型：脉冲反射式、共振式及兰姆波式。共振式及兰姆波式能够测量材料的厚度不能低于0.1mm，其测量的材料精度能达0.1%。只是它对于工件表面光洁度有很高的要求。相比较而言脉冲式对测量的材料厚度则要求是，只要材料的厚度不小于1mm即可，而且它的精度较差，在1%左右。只是它的优点就是对于工件表面的粗糙度没有什么要求。这样说来脉冲反射式是比较适合在测量船体、铝炉及压力容器壁厚被腐蚀度的时候用的材料，共振式及兰姆波式则适宜于测量飞机及导弹等光洁的材料。
我们重点介绍在工业生产中应用比较广泛的脉冲反射式超声波测厚仪测厚原理及测厚方法，并讨论研究影响脉冲反射式超声波测厚仪测厚数据的因素。
脉冲反射式测厚仪是通过测量超声波在工件上下底面之间往返一次传播的时间来求得工件的厚度，其计算公式如下：?滓=■ct。式中：c－工件中的波速；t－超声波在工件中往返一次传播的时间。脉冲反射式测厚仪原理方框图如图2所示。
超声波的产生过程是这样的：首先采用电缆把将发射电路发出脉冲很窄的周期性电脉冲加到探头上,然后使强度很高的激励作用于探头中压电晶片，最后就产生声波了。这样的超声波在工件上下底面出现反复的反射。只要是探头接收到反射波之后就能够在内在的转换措施的作用下形成电信号，再接下来使用放大器在计算电路中输入该电信号。这样的话，其在工件上下底面来回一次将要耗费的时间就可以使用计算电路算出来，最后由工件厚度显示出来。
测量往返时间t有以下两种方法。①测量发射脉冲T与第一次底波B1之间的时间，这种方法发射波脉冲宽度大，盲区大，一般测量厚度下限受到限制，但这种方法的仪器原理简单，成本低廉。②测量第一次底波B1与第二次底波B2之间的时间或任意两次相邻底波之间的时间。这种方法底波脉冲宽度窄，盲区小，测量下限值小。但这种方法仪器线路复杂，成本较高。
脉冲反射式测厚仪的更新换代很迅速的。最近几年之中，因为集成电路的广泛应用，脉冲反射式测厚仪就成为了应用最广的一种超声波测厚仪。主要被应用于锅炉压力容器、造船等系统。
2超声波测厚方法
2.1 一般测量方法①在一点处进行的测量必须得通过探头来完成，而且这一个过程是分两次进行的，另外这样的测量过程之中探头的分割面要相互是直角。最终的工件厚度值就是测量结果之中的比较小的值。②30mm多点测量法：当测量值波动比较大的时候要采取别的措施测量出工件的厚度值。主要的方法就是围绕着一个测定点，在直径约?准30mm的圆内开展重复的测量工作，然后取出最小的值即可。
2.2 精确测量法精确测量法所测定的范围主要是测量点的周围进行。其测量需要反反复复的进行采，测量所得出的厚度一般情况下是由等厚线的高低展现出来。
2.3 连续测量法连续测量法也就是应用单点测量法顺着预定好的路线按照间隔大小小于5mm不间断的进行测量。
2.4 网格测量法网格测量法常常被用于尿素高压设备或者不锈钢衬里腐蚀监测之中。这样的方法主要就是指在预定好的区域划上网格，按点测厚记录。
3超声波测厚示值失真原因分析
实践的过程之中，超声波测厚存在着很多的缺陷，特别是在现在正在使用的设备的监测里面，若是有示值失真或者是偏离实际厚度状况的出现，那么设备就在无形之中就被造成了很多的损害；若是依据这些不正确的数据来对管件进行更换工作的话，更换的材料将会不符合实际的需要，如此一来就会使得很多材料就白白的没有派上用场。按照最近源于：7彩论文网大专毕业论文www.7ctime.com
这些年的超声波测厚的实践所得出的经验、数据统计和现场跟踪得出示值失真出现的原因。以下是其主要的分析：
3.1 无示值显示或示值闪烁不稳按照实践得到的相关数据可以发现产生出现无示值显示或示值闪烁不稳的主要影响因素：①工件表面过于粗糙，造成探头与接触面耦合度比较弱小并且阻碍了反射回波。这样的情况下就会使得回波信号都不可能传到里面来。②工件曲率半径过于小，特别是在小径管测厚的时候尤为严重。通常情况下的探头表面都是平面，并且和曲面接触为点接触或线接触，因此使得声强透射率不高，无法满足相应的要求。③检测面与底面不平行会使得声波遇到底面之后出现散射导致探头不能够收到来自底波的信号。④论文导读：成读数出现没有规律的变化，在比较复杂的情况下还可能出现无读数这种状况。源于：7彩论文网科研方法与论文写作www.7ctime.com上一页12
铸件、奥氏体钢因组织不均匀或者是晶体颗粒比较大的话就会对穿过它的超声波造成十分严重影响，减弱其散射。这样的话就会造成被散射的超声波不能够通过指定的路径传播，使得回波在复杂的路径上被湮没。最终使得超声波测厚示值没有办法展现出来。⑤探头接触面有一定程度上的磨损。测厚探头表面是丙烯树脂虽然又一定的耐磨度。但是在使用时间比较长的情况下仍然会出现测厚探头表面的磨损情况。从而渐渐的减少测厚探头表面的光滑度，灵敏度也随着变得越来越弱。最终就会无法显示或者使得闪烁情况的频繁出现。⑥被测物背面有很多的腐蚀坑。因为被测物另一面受到水的侵蚀或者是处于比较潮湿的环境之中，出现了很多被锈斑、腐蚀的现象。由此减弱了声波，造成读数出现没有规律的变化，在比较复杂的情况下还可能出现无读数这种状况。源于：7彩论文网科研方法与论文写作www.7ctime.com
摘要： 阐述了超声波测厚仪工作原理,并对影响超声波测厚示值的因素进行了分析和论述。
Abstract: This paper sets out the working principle of ultrasonic thickness gauges, analyzes and describes the factors affecting the ultrasonic thickness values.
关键词： 超声波；测厚；示值失真
Key words: ultrasonic；thickness；indication of distortion
1006-4311（2012）25-0046-03
1超声波测厚仪的工作原理
超声波测厚只要是保证设备配备完整，零部件齐备的情况下就能够精确无误的检测出锅炉压力容器和管道等厚度的大小。通过它能将设备腐蚀情况了解得十分清楚（见图1），而且还能够实时的发现设备出现的问题发出安全警报。这些对于生产之中的安全、成本的节约以及产品质量的保证都起不可或缺的作用。
而且超声测厚仪体积小，重量轻，速度快，精度高（±0.01mm），成为目前应用最为广泛的测厚方法。超声测厚仪对测量对象是有要求的，那些衰减过大的铸铁等材料或者表面过于粗造的面积比较大的工件的厚度是无法准确测出来的。
超声波的频率很高，指向性好，只要是均匀介质中传播，那么其中声速是一样的；如果它在介质中传播碰到别的有问题的介质时就会将产生反射作用。也就是说超声波测厚的基本原理就是：超声波脉冲自被测材料表面发出到接受底面反射脉冲的间隔时间将正比于材料厚度，再将这个时间值转化为厚度值展现出来，这个厚度值就是被测材料的厚度大小。
超声波测厚仪主要是包括三种类型：脉冲反射式、共振式及兰姆波式。共振式及兰姆波式能够测量材料的厚度不能低于0.1mm，其测量的材料精度能达0.1%。只是它对于工件表面光洁度有很高的要求。相比较而言脉冲式对测量的材料厚度则要求是，只要材料的厚度不小于1mm即可，而且它的精度较差，在1%左右。只是它的优点就是对于工件表面的粗糙度没有什么要求。这样说来脉冲反射式是比较适合在测量船体、铝炉及压力容器壁厚被腐蚀度的时候用的材料，共振式及兰姆波式则适宜于测量飞机及导弹等光洁的材料。
我们重点介绍在工业生产中应用比较广泛的脉冲反射式超声波测厚仪测厚原理及测厚方法，并讨论研究影响脉冲反射式超声波测厚仪测厚数据的因素。
脉冲反射式测厚仪是通过测量超声波在工件上下底面之间往返一次传播的时间来求得工件的厚度，其计算公式如下：?滓=■ct。式中：c－工件中的波速；t－超声波在工件中往返一次传播的时间。脉冲反射式测厚仪原理方框图如图2所示。
超声波的产生过程是这样的：首先采用电缆把将发射电路发出脉冲很窄的周期性电脉冲加到探头上,然后使强度很高的激励作用于探头中压电晶片，最后就产生声波了。这样的超声波在工件上下底面出现反复的反射。只要是探头接收到反射波之后就能够在内在的转换措施的作用下形成电信号，再接下来使用放大器在计算电路中输入该电信号。这样的话，其在工件上下底面来回一次将要耗费的时间就可以使用计算电路算出来，最后由工件厚度显示出来。
测量往返时间t有以下两种方法。①测量发射脉冲T与第一次底波B1之间的时间，这种方法发射波脉冲宽度大，盲区大，一般测量厚度下限受到限制，但这种方法的仪器原理简单，成本低廉。②测量第一次底波B1与第二次底波B2之间的时间或任意两次相邻底波之间的时间。这种方法底波脉冲宽度窄，盲区小，测量下限值小。但这种方法仪器线路复杂，成本较高。
脉冲反射式测厚仪的更新换代很迅速的。最近几年之中，因为集成电路的广泛应用，脉冲反射式测厚仪就成为了应用最广的一种超声波测厚仪。主要被应用于锅炉压力容器、造船等系统。
2超声波测厚方法
2.1 一般测量方法①在一点处进行的测量必须得通过探头来完成，而且这一个过程是分两次进行的，另外这样的测量过程之中探头的分割面要相互是直角。最终的工件厚度值就是测量结果之中的比较小的值。②30mm多点测量法：当测量值波动比较大的时候要采取别的措施测量出工件的厚度值。主要的方法就是围绕着一个测定点，在直径约?准30mm的圆内开展重复的测量工作，然后取出最小的值即可。
2.2 精确测量法精确测量法所测定的范围主要是测量点的周围进行。其测量需要反反复复的进行采，测量所得出的厚度一般情况下是由等厚线的高低展现出来。
2.3 连续测量法连续测量法也就是应用单点测量法顺着预定好的路线按照间隔大小小于5mm不间断的进行测量。
2.4 网格测量法网格测量法常常被用于尿素高压设备或者不锈钢衬里腐蚀监测之中。这样的方法主要就是指在预定好的区域划上网格，按点测厚记录。
3超声波测厚示值失真原因分析
实践的过程之中，超声波测厚存在着很多的缺陷，特别是在现在正在使用的设备的监测里面，若是有示值失真或者是偏离实际厚度状况的出现，那么设备就在无形之中就被造成了很多的损害；若是依据这些不正确的数据来对管件进行更换工作的话，更换的材料将会不符合实际的需要，如此一来就会使得很多材料就白白的没有派上用场。按照最近源于：7彩论文网大专毕业论文www.7ctime.com
这些年的超声波测厚的实践所得出的经验、数据统计和现场跟踪得出示值失真出现的原因。以下是其主要的分析：
3.1 无示值显示或示值闪烁不稳按照实践得到的相关数据可以发现产生出现无示值显示或示值闪烁不稳的主要影响因素：①工件表面过于粗糙，造成探头与接触面耦合度比较弱小并且阻碍了反射回波。这样的情况下就会使得回波信号都不可能传到里面来。②工件曲率半径过于小，特别是在小径管测厚的时候尤为严重。通常情况下的探头表面都是平面，并且和曲面接触为点接触或线接触，因此使得声强透射率不高，无法满足相应的要求。③检测面与底面不平行会使得声波遇到底面之后出现散射导致探头不能够收到来自底波的信号。④论文导读：成读数出现没有规律的变化，在比较复杂的情况下还可能出现无读数这种状况。源于：7彩论文网科研方法与论文写作www.7ctime.com上一页12
铸件、奥氏体钢因组织不均匀或者是晶体颗粒比较大的话就会对穿过它的超声波造成十分严重影响，减弱其散射。这样的话就会造成被散射的超声波不能够通过指定的路径传播，使得回波在复杂的路径上被湮没。最终使得超声波测厚示值没有办法展现出来。⑤探头接触面有一定程度上的磨损。测厚探头表面是丙烯树脂虽然又一定的耐磨度。但是在使用时间比较长的情况下仍然会出现测厚探头表面的磨损情况。从而渐渐的减少测厚探头表面的光滑度，灵敏度也随着变得越来越弱。最终就会无法显示或者使得闪烁情况的频繁出现。⑥被测物背面有很多的腐蚀坑。因为被测物另一面受到水的侵蚀或者是处于比较潮湿的环境之中，出现了很多被锈斑、腐蚀的现象。由此减弱了声波，造成读数出现没有规律的变化，在比较复杂的情况下还可能出现无读数这种状况。源于：7彩论文网科研方法与论文写作www.7ctime.com