關于超聲波測厚儀中的常見問題與處理方法

關于超聲波測厚儀中的常見問題與處理方法

超聲測厚中的常見問題與處理方法1 表面狀況對測量結(jié)果的影響1.1 表面覆蓋物測量前應清除被測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引起測量誤差，甚至儀器無讀數(shù)。測量前應盡量使被測材料表面光滑，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)則的細槽也會引起測量誤差，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）與被測材料細槽之間的夾角，使隔層板與細槽相互垂直或平行，取讀數(shù)中的小值作為測量厚度，可取得較好效果。1.4 圓柱型表面測量圓柱型材料，如管子、油桶等，正確選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角至關重要。簡單地說，將探頭與被測材料耦合，探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直，沿與被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭，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量方法，取讀數(shù)中的小值作為測量厚度。1.5 復合外形當測量復合外形的材料（如管子彎頭處）時可采用上文介紹的方法，所不同的是要進行二次測量，分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直和平行的兩個數(shù)值，其較小的一個數(shù)作為該材料在測量點處的厚度測量值。1.6 不平行表面為了得到穩(wěn)定、可靠的厚度測量值，被測材料的另一表面必須與被測面平行或同軸，否則將引起較大測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。

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2 溫度對測量結(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。對測量精度要求較高時，可采用試塊對比法，即用相同材料、近似厚度的試塊在相同溫度條件下進行測量，并求得溫度補償系數(shù)，用此系數(shù)修正被測工件的測量值3 材料衰減對測量結(jié)果的影響對于一些如纖維、多孔、粗晶等材料，它們會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)甚至無讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實際厚度）。在這種情況下，該材料不適于用此測厚儀進行厚度測量。4 參考試塊的使用對不同材料在不同條件下進行精確測量，校準試塊的材料越接近于被測材料，測量就越精確。理想的參考試塊將是一組被測材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理條件、粒子方向、表面粗糙等）。為了滿足大精度測量的要求，一套參考試塊將是很重要的。在大部分情況下，只要使用一個參考試塊就能得到令人滿意的測量精度，這個試塊應具有與被測材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測材料用千分尺測量后就能作為一個試塊。對于薄材料，在它的厚度接近于探頭測量下限時，可用試塊來確定準確的低限。不要測量低于下限厚度的材料。如果一個厚度范圍是可以估計的，那么試塊的厚度應選上限值。當被測材料較厚時，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復雜的合金等，應在一組試塊中選擇一個接近被測材料的，以便于掌握校準。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，聲速將會有少量變化，為了解決這個問題，試塊應具有與被測材料相同方向的內(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)值與實際測量有別，這是因為材料的物理及化學情況有異。這種方法常被用來測低碳鋼，但只能作為粗略測量。本測厚儀具有測量聲速的功能，故可先測量出聲速，再以此聲速對工件進行測量。5 鑄件測量鑄件測量有其特殊性。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)就進行測量，因此使測量遇到較大的困難。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，超過這一點，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一個固定值。對于不同頻率的探頭，衰減隨頻率的增大而增大。其次，當晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時，將對超聲信號產(chǎn)生異常反射，產(chǎn)生草狀回波或樹狀回波，使測厚結(jié)果出現(xiàn)錯誤讀數(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量結(jié)果的不準確。因此對鑄件測量要特別小心。對鑄件測量時應注意：?在測量表面粗糙的鑄件時，必須采用粘度較大的機油、黃油等作耦合劑。?建議用與待測物相同的材料，測量方向與待測物也相同的試塊來校準材料的聲速。?必要時可進行兩點校準。

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6 減小測量誤差的方法6.1 超薄材料使用任何超聲波測厚儀，當被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時，將導致測量誤差，必要時，小極限厚度可用試塊比較法測得。當測量超薄材料時，有時會發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯誤結(jié)果，它的現(xiàn)象為：顯示讀數(shù)是實際厚度的二倍；另一種錯誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡、循環(huán)跳躍”，它的現(xiàn)象是測量值大于實際厚度，為防止這類誤差，測臨界薄材料時應反復測量核對。6.2銹斑、腐蝕凹坑等被測材料另一表面的銹斑凹坑（很小的銹點有時是很難發(fā)現(xiàn)的）等將引起讀數(shù)無規(guī)則地變化，在極端情況下甚至無讀數(shù)。當發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時，對這個區(qū)域的測量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測試。6.3 材料識別錯誤當用一種材料校正了儀器后，又去測量另一種材料時，將發(fā)生錯誤的結(jié)果，應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，長期使用會使其粗糙度增高，導致探頭靈敏度下降，如果探頭磨損嚴重導致測量結(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。如測值仍不穩(wěn)定，則需更換探頭。6.5 多層材料、復合材料要測量結(jié)合面不緊密的多層材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的結(jié)合面。因為超聲波不能在復合材料中以勻速傳播，所以用超聲反射原理測量厚度的儀器均不適于測量多層材料和復合材料。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，故會造成測量誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同。請用戶在使用時注意這種情況?？梢栽谕慌粶y材料中選擇一塊制成樣塊，用千分尺或卡尺測量測量其厚度，并用該樣塊對儀器進行校準。6.7 反常的厚度讀數(shù)操作者應具備辨別反常讀數(shù)的能力，通常銹斑、腐蝕凹坑、被測材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。解決辦法可參考本手冊的有關章節(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材料之間的超聲信號傳播載體。如果耦合劑的種類或使用方法不當將有可能造成較大誤差，或者耦合標志閃爍，測值無法穩(wěn)定。耦合劑應適量使用，涂沫均勻。選擇合適類型的耦合劑非常重要。當使用在光滑材料表面時，可以使用低粘度的耦合劑（如隨機配置的耦合劑、輕機油等）；當使用在粗糙材料表面，或垂直表面及頂面時，需要使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏、黃油、潤滑脂等）。

KY150A/KY160B 智能型超聲波測厚儀