超声波测厚的基本概述
测厚的方法很多,相应的仪器也很多,除一般机械法测厚外,常用的测厚仪从原理上有:射线测厚仪、超声波测厚仪、磁性测厚仪、电流法测厚仪等。
超声波测厚仪与利用其他原理制作的测厚仪相比,有小型、轻便、测量速度快、精度高、电池供电、容器内积累成污垢不影响测量精度等优点。因此,近年来工业上测厚所使用的测厚仪大部分都是超声波测厚仪。校正器| 转换器| 传送器| 变送器| 传感器| 记录仪| 有纸记录仪| 无纸记录仪|
(一)基本原理脉冲反射式测厚仪从原理上来说是测量超声波脉冲在材料中的往返传播时间t,即:d=c*t/2如果声速c已知,那么,测得超声波脉冲在材料中的往返传播时间t,就可求得材料厚度d。这种测厚仪可利用表头或数字管直接表示厚度,使用极为方便。测厚仪电路工件原理方框图示于右图。发射电路输出一个上升时间很短,脉冲很窄的周期性电脉冲,通过电缆加到探头上,激发压电片产生脉冲超声波,探头发出的超声波进入工件,在工件上下两面形成多次反射。反射波经过压电片再变成电信号,经放大器放大,由计算电路测出声波在两面间的传播时间t,最后再换算成厚度显示出来。
(二)脉冲反射式测厚仪电路概述脉冲反射式测厚仪电路主要是由于主控器、发射电路、接收放大电路、计算电路、厚度显示等几部分组成。下面就其中几个主要部分讨论如下。
1、发射电路该电路是经主控器发出的脉冲触发后,产生一窄的发射脉冲信号,使换能器(探头)发射超声脉冲。从提高分辨能力和降低测厚仪范围的下限考虑,发射脉动冲要上升时间短,脉冲宽度窄,这里需要指出。影响发射脉冲宽度的因素既有电路上的问题,也有探头的制作问题。从提高灵敏度和扩大测量范围上限考虑,要求发射功率大。目前脉冲式超声波测厚仪均采用晶体管电路和集成电路,为了提高发射强度,需将几伏电源电压通过直流变换器升到几十伏至几百伏的电压,供给发射管,借以提高发射强度。
(三)测厚仪的使用及注意事项首先是选择探头。
测厚用探头一般要根据测厚范围,测量精度和工件条件来选择。双晶片探头比较好,它的测量范围较宽,下限较低。测厚时被测工件的表面处理与探伤时的要求相同。对粗糙表面测厚,要求打磨的面积不大,关键在于平整。藕合剂选用也同探伤时一样,对小径管管壁和坚立的壁等的测厚,采用甘油或水玻璃为宜。
测量时,为避免耦合剂薄膜的多次反射或其他杂波信号引起的假读数,一定要指示稳定且能重复呈现后再读取数据。假读数在绝大多数情况中指示是不稳定的。使用双晶探头时,对于一般无方向性问题的工件。探头放置方向无关,并且每个测点测一次即可。对于管道测厚,探头的放置方向要使其隔声层垂直于管道轴线,对于其他与探头放置方向有关的测厚,各测点应测量二次(先测一次,然后将探头旋转90°再测一次),并做好标记和记录。测量管材,尤其是测小径管时,要细心左右摆动探头,使其与管壁正交,这样才能获得稳定准确的厚度指示。如仪器工作正常,但测不出厚度时,首先要检查工件光洁度是否合格。耦合剂好不好,光洁度不够再打磨一下,耦合剂太稀,应换粘度大一些的。如果仍然测不出来,这可能是内部腐蚀严重引起的,可把探头稍移动一点再测。测厚中要注意成倍读数或缺陷反射两种情况,当读数与预想值相差很多时,应该分析是什么原因引起的,看是出现了成倍读数(读数过大)还是缺陷反射(读数过小);这时如有其他种类测厚仪或探伤仪,应辅助测量一下,辨明原因。
对运行中高温工件的测量,要使用高温探头和特殊的耦合剂。通常管道中沉积物的声阻抗与管材的声阻抗相差很大,所以对厚度测量没有影响。但在个别情况下,如炼油厂中提炼含硫量较高的天然石油时,管道和容器里形成一种剧铁盐沉积物,其声阻抗与钢的声阻抗相近,这时测得的壁厚有可能是管壁厚与沉积物厚度之和。所以测量时要特别小心,