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超声波测厚仪的使用方法文／托马斯・克劳斯
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时口，、－Ｉ●＿ｒ声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声
波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。
凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种
材料均可采用此原理测量。
按此原理设计的测厚
仪可对各种板材和各种加工零件做精确测量，也
可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测．
监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。
可
广泛用于石油。
化工，冶金．造船，航空，航天等
各个领域。
目前．在压力机车间里．超声波测厚仪
还可以测量厚度应变。
使用超声波测厚仪进行精确的厚度应变测量，
需要在测量过程中掌握更高等级的细节。
在超声
波测厚仪中，换能器可测量发送并穿过金属板材
的超声波与接收到被板材后表面反弹回来的回波
之间的时间｛图１）。
而对于缺陷的探测．则是通
过收到从金属板材内部突变点反弹回来的回波来
发现的。
在利用超声波测厚仪测量过程中，需要
注意以下几方面事项。
反射波．那么，对于很薄的金属板材．可能由于超声波来回行走的时间太短而使超声波测厚仪里的电子装置来不及从发射状态切换到接收状态。
为了能够实现切换，人们可以在换能器和金属板材之间插入一条延迟线（经常用塑料制成）．以便给发送波和反射波提供一些额外的延迟时间。
换能器、延迟线、超声波频率以及超声波测厚仪的其他参数决定测厚仪能否测量出所需的厚度应变。
例如，一块０．５０８ｒａｍ厚的板材发生了５０％的厚度应变，其厚度就会薄至０．２５４ｍｍ。
超声波测厚仪就必须有能力至少测量到这个厚度减小的最低程度。
塑料延迟线要求每日保养。
首先．将延迟线从换能器上移出，以便清洗换能器和延迟线界面的表面。
延迟线的应用
换能器既要发送输出的传送波又接收输入的图１超声波测厚仪探测板材原理图
２００８．１２Ｆｏｒｇｉｎｇ＆Ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ
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然后检查延迟线与金属板材接触的表面。
表面必须平齐．而且无刻痕和擦伤。
应
当准备好备用延迟线，以便出现受损时
能够替代。
在重新插入延迟线之前，用
过量的耦合剂彻底覆盖换能器与延迟线
的界面。
干燥的界面是不一致厚度测量
结果的首要原因。
选择合适的速度
速度选择不合适是厚度测量的不正确读数的关键因素。
在测量工件前，可
以根据材料种类预置其声速或者根据标
准块反测出声速。
当用一种材料校正仪
器后（常用试块为钢Ｊ又去测量另一种
材料时．往往产生错误的结果。
因此，要
求在测量前一定要正确识别材料，选择
合适声速。
因此．为了得出超声波测厚
仪的正确速度．应当对于一已知厚度的
板材调节速度刻度盘增大或减小速度．
直至显示出正确的厚度读数。
如果超声
波测厚仪显示的板材厚度为４个小数位，
那么用于校准的实际板材厚度的测量也
必须要精确到４个小数位。
工件的化学成分、显微结构、晶粒大小．沉淀物以及所有其他特性都将影
响声波的速度。
通过表面镀锌或其他涂
层的速度与通过工件基体的速度是不同
的。
因此．好的标定要求使用与检测变
薄应变完全相同的材料的样品。
变形之
前的测试坯件、下一个坯件．零件废料
或者从同批次生产的板材中取出的样品
都是很好的标定样本。
伴随超声波测厚
仪的标准二或三步调整垫板对于厚度应
变测量而言并不适合用于好的标定。
耦合剂的正确运用
测量探头和板材之间需有一层耦合７０ｌ锻造与冲压２００８．１２
图２小半径金属板材测量需要摇动
剂存在．耦合剂主要是用来排除探头和
被测物体之间的空气，使超声波能有效
地穿入工件，以达到检测的目的。
如果
选择种类或使用方法不当．将造成误差
或耦合标志闪烁，并无法测量。
应根据
使用情况选择合适的种类，当使用在光
滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合
剂；当使用在粗糙表面．垂直表面及顶
表面时．应使用粘度高的耦合剂；高温
工件应选用高温耦合剂。
其次．耦合剂
应适量使用，涂抹均匀，一般应将耦合
剂涂在被测材料的表面，但当测量温度
较高时，耦合剂应涂在探头上。
小半径工件测量
如果工件曲率半径太小，测量半径
则要求额外注意（见图２）。
常用探头表
面为平面．与曲面接触为点接触或线接
触，因此声强透射率低（耦合不好）。
此
时首先可选用小管径专用探头（如果探头
的直径太大．耦合剂便不能填满空气间
隙）．能较精确地测量曲面材料：其次．
通常需要粘稠度较大的保留住探头与金
属板材之问间隙里的耦合剂．一些石油
凝胶在这里很合适；第三．在弯曲方向
上前后摇动探头．以便获得最低的稳定
厚度值，然后移开探头，再重复测量；第
四，预测一下大约的厚度值应该是多少。
在测量半径过程中．当换能器没有探测
到第一个反射波，反倒是第二个反射波
触停了计时器．那么就会出现双倍厚度
值的情形。
注意探头表面粗糙度
如果长期使用探头会使其表面粗糙
度增加，导致探头的灵敏度下降，从而
造成显示不正确。
因此，可经常打磨表
面．使其平滑并保证平行度。
如仍不稳
定．则考虑更换探头。
结束语
超声波测厚仪已经在许多压力机车
问里都得到了运用．与其他现有技术相
比，其测量速度快，操作简单，而且更
为精确。
一些手提式测厚仪可以非常方
便地从一个地方搬运到另一个地方。
并
且只需要简单培训，超声波测厚仪就能
成为压力机车间里进行测量和分析的最
强有力的工具。
ｆ李文编译Ｊ向。