超声波测厚仪的工作原理及使用方法

曹雪兰

【摘要】：超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理实现对被测物体厚度进行测量的，其在工业生产中得到了广泛的应用，并取得了较好的应用成效。本文就以超声波测厚仪为中心，对其工作原理以及使用方法进行简要分析。

【关键字】：超声波测厚仪 工作原理 使用方法

超声波測厚仪能够对各种板材、加工零件等厚度进行精确测量，同时也能够对设备中的各种管道实施检测，对其在使用过程中因腐蚀情况而减薄的程度进行监控，及时发现存在的各种问题，因此其广泛的应用在化工、石油、航空航天等各个领域。

一 超声波测厚仪的工作原理

超声波测厚仪是通过超声波脉冲的反射原理为基础，对被测物体的厚度进行测量，即当测厚仪探头发射的超声波脉冲通过被测物体而达到材料分界面的时候，脉冲被反射会探头，之后通过对超声波在材料中的传播时间的测定，得出材料的实际厚度。这就是超声波测厚仪的工作原理。但是需要注意的是，其只能够测量出能使超声波以恒定速度在其内部传播的材料的厚度，对于无法达到这一要求的材料，超声波测厚仪测不能够精确测量出其厚度。

二 超声波测厚仪的选择及校正

在利用超声波测厚仪进行厚度测量的时候，一定要根据实际情况科学选择测厚仪，并对其进行校正，确保测量数据的精准度。

一般情况下，超声波测厚仪的精度需要达到±（T%+0.1）mm，T为被测物体壁的厚度。超声波测厚仪在进行厚度测量的过程中，通常采用直接接触式单晶直探头，这一探头能够精确测量出被测物体的厚度，或者是选择应用带延迟的单晶直探头及双晶直探头进行测量。探头的选择需要根据被测物体的实际情况科学确定。在确定完探头之后进行实地测量。例如，对高温壁厚度进行测量，则需要选择高温探头，通常情况下，高温探头可测量的最大温度为500度，测厚值偏大月20%左右。因为材料的温度不同，其声速也不相同，在高温的时候声速可能会变小，因此厚度测量值会偏大，在测量的过程中需要注意这一问题，最大限度的降低误差。

为了得到精确的测量数据，在测量之前必须要对超声波测厚仪进行校正。具体来讲，需要先对测厚仪的下线和线性进行校正。一般来讲，测厚仪的测量下限需要用厚度为下限的试块进行校准。如果已经知道被测材料的声速，则可以事先将声速值调节好，之后在测厚仪附带的试块上，点击校准按钮，完成测厚仪的校正工作。

通常情况下测厚仪附带的试块厚度较小，如果需要的厚度和试块的厚度有较大差距的时候，则需要用台阶试块分别在厚度接近待测厚度的最大值以及最小值的范围之间进行准确校正，这样在实际应用的时候才能够得出较为准确的测量数据。

需要注意的是，由于不同品牌的超声波测厚仪，其附带的试块厚度不相同，具体的应用范围和操作流程也存在着一定的差异，因此在使用的时候需要注意，避免出现记错试块厚度的情况，这样就会影响到测量的精准度。

三 超声波测厚仪使用中存在的异常现象

在超声波测厚仪使用的过程中经常会存在着一定的异常现象，影响到测量的实际数据，必须要找到这些现象并采取有效的措施加以解决。

第一，被测物体的表面粗糙程度较大，使得测厚仪的探头和接触面耦合的效果较差，影响到回波信号的接受，降低测量数据的精准度。针对这一情况，必须要选择专用探头进行测量。

第二，由于被测物体的曲率半径较小，尤其是在对小半径管进行厚度测量的时候，通常会出现探头和曲面接触点耦合性较差的现象，影响到测量数值的准确性，在这种情况下，则需要根据实际情况选择小探头的测厚仪进行测量，就能够有效避免这种问题出现。

第三，铸件中会存在有较大的晶粒、不均匀的组织以及较为粗糙的表面，这些因素都将会增大超声散射，并且会严重损失声能，影响到测量的精准度。加之粗糙表面会降低耦合程度，影响到测量的灵敏度。基于此，在实际测量的过程中，一定要对铸件的表面进行清理，降低其粗糙程度，并且正确识别材料，预置声速。为了提升耦合程度，可以一定程度上使用耦合剂，但在使用前一定要选择正确的种类，如果在粗糙表面使用耦合剂时，一定要使用粘度较高的，才能够达到预期的效果。

四 超声波测厚仪的使用方法

利用超声波测厚仪，能够对物体的厚度进行准确测量，而在其具体应用的过程中，有多种测量方法，如一般测量法、连续测量法、精确测量法以及网格测量法。下面本文就对这几种测量方法进行具体分析论述。

第一，对一般测量方法进行分析。在使用该方法进行测量的时候，需要在一点出利用超声波测厚仪的探头进行两次测厚，且确保两次测量中探头的分割面都要保持为90度，测量完成之后要取较小值作为被测物体的厚度值。

第二，对连续测量法进行分析。这一测量方法主要指的是超声波测厚仪利用单点测量法沿着指定的路线进行连续测量，并确保间隔不大于5mm，之后取测量值。

结束语：在工业生产中，超声波测厚仪应用较为广泛，其能够利用超声波脉冲的反射原理对被测物体的厚度进行精确测量。本文就以此为中心，结合工作经验，对超声波测厚仪的工作原理及其使用的具体方法进行了分析，并指出其在使用中存在的问题及解决对策，希望对于今后的应用起到一定的帮助作用。

参考文献：

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