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關(guān)于超聲波測(cè)厚儀中的常見問題與處理方法
關(guān)于超聲波測(cè)厚儀中的常見問題與處理方法
超聲測(cè)厚中的常見問題與處理方法
1 表面狀況對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
1.1 表面覆蓋物
測(cè)量前應(yīng)清除被測(cè)物體表面所有的灰塵、污垢及銹蝕物，鏟除油漆等覆蓋物。
1.2 粗糙表面
過于粗糙的表面會(huì)引起測(cè)量誤差，甚至儀器無(wú)讀數(shù)。測(cè)量前應(yīng)盡量使被測(cè)材料表面光滑，可使用磨、拋、銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。
1.3 粗加工表面
粗加工表面（如車床或刨床）所造成的有規(guī)則的細(xì)槽也會(huì)引起測(cè)量誤差，處理方法同上。另外調(diào)整超聲探頭串音隔層板（穿過探頭底面中心的金屬薄層）與被測(cè)材料細(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)槽相互垂直或平行，取讀數(shù)中的小值作為測(cè)量厚度，可取得較好效果。
1.4 圓柱型表面
測(cè)量圓柱型材料，如管子、油桶等，正確選擇探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡(jiǎn)單地說，將探頭與被測(cè)材料耦合，探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線平行或垂直，沿與被測(cè)材料軸線方向垂直地緩慢搖動(dòng)探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的小值，作為材料的測(cè)量厚度。
根據(jù)材料的曲率正確選擇探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線夾角方向。直徑較大的管材，選擇探頭串音隔層板與管子軸線垂直；直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種測(cè)量方法，取讀數(shù)中的小值作為測(cè)量厚度。
1.5 復(fù)合外形
當(dāng)測(cè)量復(fù)合外形的材料（如管子彎頭處）時(shí)可采用上文介紹的方法，所不同的是要進(jìn)行二次測(cè)量，分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直和平行的兩個(gè)數(shù)值，其較小的一個(gè)數(shù)作為該材料在測(cè)量點(diǎn)處的厚度測(cè)量值。
1.6 不平行表面
為了得到穩(wěn)定、可靠的厚度測(cè)量值，被測(cè)材料的另一表面必須與被測(cè)面平行或同軸，否則將引起較大測(cè)量誤差或根本無(wú)讀數(shù)顯示。
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2 溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
材料的厚度與超聲波在材料中的傳播速度均受溫度的影響。對(duì)測(cè)量精度要求較高時(shí)，可采用試塊對(duì)比法，即用相同材料、近似厚度的試塊在相同溫度條件下進(jìn)行測(cè)量，并求得溫度補(bǔ)償系數(shù)，用此系數(shù)修正被測(cè)工件的測(cè)量值
3 材料衰減對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
對(duì)于一些如纖維、多孔、粗晶等材料，它們會(huì)造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致可能使儀器出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無(wú)讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實(shí)際厚度）。在這種情況下，該材料不適于用此測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)量。
4 參考試塊的使用
對(duì)不同材料在不同條件下進(jìn)行測(cè)量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近于被測(cè)材料，測(cè)量就越。理想的參考試塊將是一組被測(cè)材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補(bǔ)償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理?xiàng)l件、粒子方向、表面粗糙等）。為了滿足大精度測(cè)量的要求，一套參考試塊將是很重要的。
在大部分情況下，只要使用一個(gè)參考試塊就能得到令人滿意的測(cè)量精度，這個(gè)試塊應(yīng)具有與被測(cè)材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測(cè)材料用千分尺測(cè)量后就能作為一個(gè)試塊。
對(duì)于薄材料，在它的厚度接近于探頭測(cè)量下*，可用試塊來確定準(zhǔn)確的低限。不要測(cè)量低于下限厚度的材料。如果一個(gè)厚度范圍是可以估計(jì)的，那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。
當(dāng)被測(cè)材料較厚時(shí)，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等，應(yīng)在一組試塊中選擇一個(gè)接近被測(cè)材料的，以便于掌握校準(zhǔn)。
大部分鍛件和鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有方向性，在不同的方向上，聲速將會(huì)有少量變化，為了解決這個(gè)問題，試塊應(yīng)具有與被測(cè)材料相同方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，聲波在試塊中的傳播方向也要與在被測(cè)材料中的方向相同。
在一定情況下，查已知材料的聲速表，可代替參考試塊，但這只是近似地代替一些參考試塊，在一些情況下，聲速表中的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量有別，這是因?yàn)椴牧系奈锢砑盎瘜W(xué)情況有異。這種方法常被用來測(cè)低碳鋼，但只能作為粗略測(cè)量。
本測(cè)厚儀具有測(cè)量聲速的功能，故可先測(cè)量出聲速，再以此聲速對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。
5 鑄件測(cè)量
鑄件測(cè)量有其特殊性。鑄件材料的晶粒比較粗大，組織不夠致密，再加上往往處于毛面狀態(tài)就進(jìn)行測(cè)量，因此使測(cè)量遇到較大的困難。
首先是晶粒的粗大和組織不致密性造成聲能的極大衰減，衰減是由材料對(duì)聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關(guān)系的，相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增大而增大，但有一高點(diǎn)，超過這一點(diǎn)，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一個(gè)固定值。對(duì)于不同頻率的探頭，衰減隨頻率的增大而增大。
其次，當(dāng)晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時(shí)，將對(duì)超聲信號(hào)產(chǎn)生異常反射，產(chǎn)生草狀回波或樹狀回波，使測(cè)厚結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤讀數(shù)，造成誤判。
另外，隨著晶粒的粗大，金屬結(jié)晶方向上的各向異性表現(xiàn)得更為顯著，從而使不同方向上的聲速造成差異，大差異甚至可達(dá)5.5%。而且工件內(nèi)不同位置上組織的致密性也不一致，這也將造成聲速的差異。這些因素都將引起測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此對(duì)鑄件測(cè)量要特別小心。
對(duì)鑄件測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：
?在測(cè)量表面粗糙的鑄件時(shí)，必須采用粘度較大的機(jī)油、黃油等作耦合劑。
?建議用與待測(cè)物相同的材料，測(cè)量方向與待測(cè)物也相同的試塊來校準(zhǔn)材料的聲速。
?必要時(shí)可進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)。
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6 減小測(cè)量誤差的方法
6.1 超薄材料
使用任何超聲波測(cè)厚儀，當(dāng)被測(cè)材料的厚度降到探頭使用下限以下時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量誤差，必要時(shí)，小極限厚度可用試塊比較法測(cè)得。
當(dāng)測(cè)量超薄材料時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯(cuò)誤結(jié)果，它的現(xiàn)象為：顯示讀數(shù)是實(shí)際厚度的二倍；另一種錯(cuò)誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)、循環(huán)跳躍”，它的現(xiàn)象是測(cè)量值大于實(shí)際厚度，為防止這類誤差，測(cè)臨界薄材料時(shí)應(yīng)反復(fù)測(cè)量核對(duì)。
6.2銹斑、腐蝕凹坑等
被測(cè)材料另一表面的銹斑凹坑（很小的銹點(diǎn)有時(shí)是很難發(fā)現(xiàn)的）等將引起讀數(shù)無(wú)規(guī)則地變化，在情況下甚至無(wú)讀數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時(shí)，對(duì)這個(gè)區(qū)域的測(cè)量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測(cè)試。
6.3 材料識(shí)別錯(cuò)誤
當(dāng)用一種材料校正了儀器后，又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將發(fā)生錯(cuò)誤的結(jié)果，應(yīng)注意選擇正確的聲速。
6.4 探頭的磨損
探頭表面為丙xi樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)使其粗糙度增高，導(dǎo)致探頭靈敏度下降，如果探頭磨損嚴(yán)重導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差較大，可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保證平行度。如測(cè)值仍不穩(wěn)定，則需更換探頭。
6.5 多層材料、復(fù)合材料
要測(cè)量結(jié)合面不緊密的多層材料是不可能的，因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的結(jié)合面。因?yàn)槌暡ú荒茉趶?fù)合材料中以勻速傳播，所以用超聲反射原理測(cè)量厚度的儀器均不適于測(cè)量多層材料和復(fù)合材料。
6.6 金屬表面氧化層的影響
有些金屬可能在其表面產(chǎn)生較致密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結(jié)合緊密，無(wú)明顯界面，但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，故會(huì)造成測(cè)量誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同。請(qǐng)用戶在使用時(shí)注意這種情況。可以在同一批被測(cè)材料中選擇一塊制成樣塊，用千分尺或卡尺測(cè)量測(cè)量其厚度，并用該樣塊對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
6.7 反常的厚度讀數(shù)
操作者應(yīng)具備辨別反常讀數(shù)的能力，通常銹斑、腐蝕凹坑、被測(cè)材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。解決辦法可參考本手冊(cè)的有關(guān)章節(jié)。
6.8 耦合劑的選擇和使用
耦合劑是用來作為探頭與被測(cè)材料之間的超聲信號(hào)傳播載體。如果耦合劑的種類或使用方法不當(dāng)將有可能造成較大誤差，或者耦合標(biāo)志閃爍，測(cè)值無(wú)法穩(wěn)定。耦合劑應(yīng)適量使用，涂沫均勻。
選擇合適類型的耦合劑非常重要。當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑（如隨機(jī)配置的耦合劑、輕機(jī)油等）；當(dāng)使用在粗糙材料表面，或垂直表面及頂面時(shí)，需要使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏、黃油、潤(rùn)滑脂等）。
KY150A/KY160B 智能型超聲波測(cè)厚儀