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超声波测厚仪的工作原理

更新时间:2023-12-19点击次数:444
超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。
 
超声波测厚仪是采用的高性能、低功耗微处理器技术,基于超声波测量原理,可以测量金属及其它多种材料的厚度,并可以对材料的声速进行测量。可以对生产设备中各种管道和压力容器进行厚度测量,监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度,也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。
 
本测厚仪采用脉冲反射超声波测量原理,适用于超声波能以一恒定速度在其内部传播,并能从其背面得到反射的各种材料厚度的测量。此仪器可对各种板材和各种加工零件作精确测量。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。
 
超声波测厚仪可采用两种探头进行测量,一种是双晶探头,另一种是单晶探头,用来测量超薄材料。两种探头的工作原理各有不同。
 
1.双晶探头又被称为双晶换能器由两个独立的晶片组成,由隔音材料隔开。
 
这两个晶片是成角度的,因此当一个晶片发出超声波脉冲时,脉冲路径会产生一个“V”形,通过超声波耦合剂进入材料,在另一个晶片被检测到。然后仪器利用脉冲的速度以及从一个晶片传播到另一个晶片(从发出到接收脉冲)所花费的时间以计算材料的厚度。在脉冲完成其路径之前,隔音材料阻止任何声音直接从发射器到达接收器。市面上的双晶探头大多数测量的最小厚度为0.8mm。林上科技的超声波测厚仪可以测量0.8mm-600mm厚度的材料,使用的是双晶探头。
 
2.单晶探头测量薄至0.15mm的均匀材料。顾名思义,单晶探头是由一个晶片组成,它既可以发射也可以接收超声波脉冲。脉冲再次通过超声耦合剂在晶片和材料之间传播。
 
然而,测量薄材料意味着超声波信号将以极快的速度返回到晶片被接收,因此在脉冲离开晶片和接收之间并不总是有足够的时间。一般使用单晶探头时,市面上大部分厂家会使用延迟线(又叫做延迟块),以加长脉冲发送和接收之间的时间,确保测量更准确的结果。
 
使用延迟线的单晶探头,理论上来讲会计算延迟线的长度,但是厂家们为了避免测量延迟线的长度,并且使超声波测厚仪能仅测量材料的厚度,厂家设置仪器不会只计算脉冲发出到接收的时间。相反,当脉冲在延迟线和材料之间通过时,仪器开始脉冲第一次被接收的时间,当脉冲撞击材料的后壁并返回到元件时,再次计算脉冲被接收的时间。两次测量的时间差以及已知的脉冲速度允许仪器移除延迟线长度的影响,并仅测量材料的厚度。

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