廠家從專業角度介超聲波測厚儀測量試樣厚度時的方法及注意事項

一、復雜環境分類及應對策略

1. 高溫 / 低溫環境

• 問題：溫度會影響超聲波在介質中的傳播速度（聲速），導致測量誤差；高溫可能損壞探頭或耦合劑。

• 應對方法：

  • 選擇高溫 / 低溫探頭：使用耐溫探頭（如高溫壓電陶瓷探頭，耐溫可達 300℃以上），或采用水冷、空氣冷卻等降溫裝置保護探頭。

  • 聲速補償：

    • 提前測量被測材料在目標溫度下的聲速（可通過標準試塊校準），或使用帶溫度補償功能的測厚儀自動修正。

    • 公式修正：實際厚度 $d=\frac{v^{\prime }\times t}{2}$，其中 $v^{\prime }$ 為溫度修正后的聲速，$t$ 為超聲波傳播時間。

    
    

  • 耦合劑選擇：高溫環境使用高溫耦合劑（如硅脂、石墨粉），低溫環境使用耐低溫耦合劑（如甘油）。

  
  

2. 強腐蝕環境

• 問題：腐蝕介質可能損壞探頭表面或腐蝕試樣表面，導致耦合不良或聲信號衰減。

• 應對方法：

  • 探頭防護：使用防腐蝕涂層（如聚四氟乙烯）或外置保護套（不銹鋼、陶瓷）隔離探頭與腐蝕介質。

  • 試樣預處理：清除表面腐蝕層（如打磨、酸洗），露出金屬基材以確保耦合效果；若無法清除，可嘗試采用 穿透法測量（需雙面接觸，適用于均勻腐蝕場景）。

  • 耦合劑抗腐蝕：選擇化學穩定性強的耦合劑（如凡士林、氟化液）。

  
  

3. 強電磁干擾環境

• 問題：電磁干擾可能導致測厚儀電路信號紊亂，出現測量值跳動或誤差。

• 應對方法：

  • 設備抗干擾：選用帶屏蔽功能的探頭電纜（如雙層屏蔽同軸電纜），或使用光纖傳輸信號的測厚儀。

  • 接地與隔離：確保測厚儀和探頭接地良好，遠離干擾源（如電機、變壓器），必要時使用金屬屏蔽罩隔離儀器。

  
  

4. 粗糙表面或涂層 / 多層結構

• 問題：表面粗糙導致超聲波散射，耦合效果差；多層結構（如涂層 + 基材）可能產生多重反射，干擾單次回波測量。

• 應對方法：

  • 表面處理：打磨被測表面至粗糙度 $Ra\le 6.3\mu m$，或使用高粘度耦合劑（如黃油）填充縫隙。

  • 模式選擇：

    • 對粗糙表面，使用 寬脈沖探頭 或 低頻探頭（如 0.5~2MHz），減少散射衰減。

    • 對多層結構，啟用測厚儀的 “多層模式” 或 “回波 - 回波模式”（測量底面兩次回波間隔，排除涂層干擾）。

    
    

  
  

5. 狹小空間或復雜幾何形狀

• 問題：常規探頭無法接觸被測表面，或曲面（如管道內壁、凹坑）導致聲束折射誤差。

• 應對方法：

  • 特殊探頭：使用微型探頭、角度探頭（如 45°/60°）或柔性探頭（可彎曲貼合曲面）。

  • 幾何修正：對曲面測量，需根據曲率半徑修正聲束路徑（如管道測厚時，使用曲率補償公式或專用軟件）。

  
  

二、通用檢測步驟與技巧

1. 預校準：

   • 使用與被測材料聲速一致的標準試塊校準儀器，確保零位和增益設置正確。

   • 復雜環境下建議多次校準（如開始前、中途、結束后），避免環境變化影響精度。

2. 耦合劑使用：

   • 涂抹耦合劑需均勻、適量，避免氣泡；動態測量時（如運動部件），可使用凝膠狀耦合劑防止滴落。

3. 測量點選擇：

   • 對腐蝕或磨損區域，采用 網格法（如 10mm×10mm 網格）多點測量，取最小值判斷壁厚減薄情況。

   • 避免在焊縫、裂紋等缺陷附近測量，如需檢測，可結合超聲探傷輔助判斷。

4. 信號分析：

   • 觀察回波波形穩定性：若底波模糊或多次回波衰減明顯，需重新檢查耦合或表面狀態。

   • 使用 雙晶探頭（一發一收）提高信噪比，適用于薄件或強散射材料（如鑄鐵）。

三、注意事項與安全規范

• 設備防護：復雜環境下需定期檢查探頭磨損、電纜老化情況，避免短路或信號中斷。

• 人員安全：高溫、高壓、腐蝕場景需穿戴防護裝備（如隔熱手套、防化服），必要時停機檢測。

• 數據記錄：記錄環境參數（溫度、濕度、腐蝕介質）、測量條件（探頭型號、耦合劑類型），便于追溯和誤差分析。

四、典型應用場景舉例

• 化工管道腐蝕檢測：使用高溫探頭 + 穿透法，配合爬壁機器人實現帶壓管道在線測厚。

• 航空航天復合材料檢測：采用低頻探頭 + 水耦合（非接觸式），測量多層復合材料分層厚度。

• 核電設備高溫部件：通過水冷探頭 + 自動掃查裝置，在輻射環境下實現遠程自動化測厚。

通過以上方法，可有效提升超聲波測厚儀在復雜環境下的檢測精度和可靠性。實際操作中需結合具體工況靈活調整，并優先參考儀器廠商的環境適應性指南。

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