超聲測厚儀如何工作?

本(ben)指南探討了(le)(le)超(chao)聲(sheng)測(ce)(ce)(ce)厚儀(yi)的技術(shu)特點、測(ce)(ce)(ce)量(liang)模式(shi)和(he)要考慮的關鍵因(yin)素，無論您是想學習(xi)超(chao)聲(sheng)測(ce)(ce)(ce)厚儀(yi)的基礎知識(shi)，還是想更(geng)深(shen)入地了(le)(le)解這些設備，您都可(ke)以(yi)從中得到幫(bang)助。超(chao)聲(sheng)測(ce)(ce)(ce)厚儀(yi)可(ke)用于測(ce)(ce)(ce)量(liang)各種材料，因(yin)此(ci)更(geng)好地了(le)(le)解它(ta)們的工作方式(shi)有(you)助于您更(geng)準確、更(geng)有(you)效進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)。

超(chao)聲測厚儀如何(he)測量厚度?

超(chao)聲(sheng)(sheng)測(ce)(ce)(ce)厚儀利用聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)的(de)(de)物理特性來測(ce)(ce)(ce)量樣件(jian)的(de)(de)厚度。 測(ce)(ce)(ce)厚儀通過(guo)分析有組織的(de)(de)機(ji)械(xie)振動如何穿過(guo)金(jin)屬、塑(su)料和其他工(gong)業材(cai)(cai)料的(de)(de)模式，并計算聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)脈沖(chong)穿過(guo)被測(ce)(ce)(ce)試件(jian)到(dao)達(da)內壁或材(cai)(cai)料另一側反(fan)彈回來所需(xu)的(de)(de)時間來測(ce)(ce)(ce)量材(cai)(cai)料的(de)(de)厚度。通常，時間越長，材(cai)(cai)料越厚。 這些(xie)超(chao)聲(sheng)(sheng)設備使用的(de)(de)聲(sheng)(sheng)能(neng)頻率遠(yuan)遠(yuan)高于人耳所能(neng)聽到(dao)的(de)(de)頻率。 人耳可(ke)以聽見的(de)(de)聲(sheng)(sheng)音通常在20 KHz左右，但(dan)超(chao)聲(sheng)(sheng)測(ce)(ce)(ce)厚儀的(de)(de)工(gong)作(zuo)頻率可(ke)以達(da)到(dao)500 KHz甚至更高。

傳輸聲波脈(mo)沖的(de)探(tan)頭含(han)有壓(ya)電晶(jing)片(pian)，晶(jing)片(pian)由短的(de)電脈(mo)沖激勵(li)。 這(zhe)樣(yang)就產(chan)生了(le)可以(yi)穿(chuan)過(guo)被測(ce)樣(yang)件并反(fan)射回(hui)到探(tan)頭的(de)超聲波。聲波脈(mo)沖反(fan)射回(hui)來后，會(hui)被轉化(hua)為聲能(neng)(neng)。測(ce)量儀使用這(zhe)個聲能(neng)(neng)，通過(guo)以(yi)下公式計(ji)算出厚度(du)；

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(ce)量模式

單晶探頭：模(mo)式1、模(mo)式2 和(he)模(mo)式3

產生了聲波脈沖并接收到回波之后，就可(ke)以(yi)通過幾種(zhong)(zhong)方式(shi)進(jin)行計(ji)時(shi)。使(shi)用普通接觸式(shi)、延遲塊式(shi)和(he)水浸(jin)探頭(tou)時(shi)，測量代表(biao)聲波在(zai)被測樣件中傳播所用時(shi)間的(de)三種(zhong)(zhong)常(chang)見用方法(fa)是模(mo)(mo)式(shi)1、模(mo)(mo)式(shi)2 和(he)模(mo)(mo)式(shi)3。探頭(tou)類型和(he)應用要求通常(chang)決定(ding)您選擇哪種(zhong)(zhong)模(mo)(mo)式(shi)。

模式1是最常見的測量方式。它測量的是產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，以補償聲波在儀器、電纜和探頭防磨板中的固定延遲。

模式(shi)(shi)1是(shi)使用(yong)(yong)接觸(chu)式(shi)(shi)探(tan)頭進(jin)行檢測(ce)所采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)正常測(ce)量模式(shi)(shi)。 其主要優勢是(shi)一般具備測(ce)量超高最(zui)大厚度(du)(du)的(de)(de)能力。由于只需要單一的(de)(de)底面回波(bo)，其在檢測(ce)鑄(zhu)件、低密(mi)度(du)(du)塑料和橡膠等具有挑戰性(xing)的(de)(de)材料時，也表現出上佳的(de)(de)穿透能力。 模式(shi)(shi)1的(de)(de)缺點是(shi)其最(zui)小可(ke)測(ce)厚度(du)(du)高于其他模式(shi)(shi)，而且由于耦合變化，精度(du)(du)可(ke)能略低。 此外，與(yu)模式(shi)(shi)1相關的(de)(de)接觸(chu)式(shi)(shi)探(tan)頭只可(ke)用(yong)(yong)于測(ce)量表面溫(wen)度(du)(du)低于50°C的(de)(de)材料，因此無(wu)法進(jin)行高溫(wen)測(ce)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(you)化(hua)塑料和復合(he)材料的近表面分辨率

• 使用高溫(wen)延(yan)遲塊探(tan)頭進行高溫(wen)測量

• 使(shi)用聚(ju)焦(jiao)水浸式探頭(tou)，或(huo)者聚(ju)焦(jiao)或(huo)曲面延遲(chi)塊探頭(tou)對急轉圓角進行(xing)測(ce)量

• 使用水浸式(shi)探頭(tou)對移動材料進行在(zai)線測(ce)量

模(mo)式(shi)2測量方式(shi)的主(zhu)要缺點是其最大可測厚(hou)度(du)受(shou)延遲塊長度(du)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(gao)(gao)的(de)測(ce)(ce)量(liang)精度(du)和上佳的(de)最(zui)小厚度(du)分辨率(lv)，盡管其最(zui)大可測(ce)(ce)厚度(du)會受到限制。 這種模式需(xu)要兩個或更多(duo)的(de)清晰多(duo)重底面(mian)回波(bo)，因此通常只(zhi)能對衰減性相(xiang)對較低(di)且聲阻抗較高(gao)(gao)的(de)材料進行測(ce)(ce)量(liang)，如(ru)細粒金(jin)屬、陶瓷和玻璃(li)。可以(yi)使用適當(dang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)延遲塊探(tan)頭在高(gao)(gao)溫(wen)下進行測(ce)(ce)量(liang)。模式3還具有從帶涂(tu)層金(jin)屬的(de)厚度(du)測(ce)(ce)量(liang)值中去除薄(bo)的(de)非金(jin)屬涂(tu)層（如(ru)油漆）的(de)優勢(shi)。

雙晶探頭(tou)

雙(shuang)晶(jing)(jing)(jing)探(tan)頭包含安裝在(zai)延遲塊(kuai)上獨立的(de)(de)發射晶(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)和(he)接收晶(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)，延遲塊(kuai)既可以起到導(dao)引聲(sheng)波、創建(jian)V形聲(sheng)程的(de)(de)作用，又可以用作熱絕緣體，在(zai)高(gao)溫測量過程中保護(hu)活動晶(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)。 回波計時通常在(zai)模式1中完(wan)成，不(bu)僅要減去代表脈沖在(zai)延遲塊(kuai)中傳(chuan)播時間的(de)(de)較大零位偏移(yi)值，還(huan)要使用三角校正補償(chang)被測材料中的(de)(de)V形聲(sheng)程。

超聲(sheng)測(ce)(ce)厚儀(yi)測(ce)(ce)量(liang)注意事項(xiang)

使用超聲測厚(hou)儀進(jin)行測量時，必(bi)須考慮(lv)許多外部影響因素，以確保測量的(de)準確性和安全性。