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超聲波測厚儀的工作原理

更新時間:2023-12-19      點擊次數:279
超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的,當探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時,脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。
 
超聲波測厚儀是采用的高性能、低功耗微處理器技術,基于超聲波測量原理,可以測量金屬及其它多種材料的厚度,并可以對材料的聲速進行測量。可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行厚度測量,監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度,也可以對各種板材和各種加工零件作精確測量。
 
本測厚儀采用脈沖反射超聲波測量原理,適用于超聲波能以一恒定速度在其內部傳播,并能從其背面得到反射的各種材料厚度的測量。此儀器可對各種板材和各種加工零件作精確測量。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。
 
超聲波測厚儀可采用兩種探頭進行測量,一種是雙晶探頭,另一種是單晶探頭,用來測量超薄材料。兩種探頭的工作原理各有不同。
 
1.雙晶探頭又被稱為雙晶換能器由兩個獨立的晶片組成,由隔音材料隔開。
 
這兩個晶片是成角度的,因此當一個晶片發出超聲波脈沖時,脈沖路徑會產生一個“V”形,通過超聲波耦合劑進入材料,在另一個晶片被檢測到。然后儀器利用脈沖的速度以及從一個晶片傳播到另一個晶片(從發出到接收脈沖)所花費的時間以計算材料的厚度。在脈沖完成其路徑之前,隔音材料阻止任何聲音直接從發射器到達接收器。市面上的雙晶探頭大多數測量的最小厚度為0.8mm。林上科技的超聲波測厚儀可以測量0.8mm-600mm厚度的材料,使用的是雙晶探頭。
 
2.單晶探頭測量薄至0.15mm的均勻材料。顧名思義,單晶探頭是由一個晶片組成,它既可以發射也可以接收超聲波脈沖。脈沖再次通過超聲耦合劑在晶片和材料之間傳播。
 
然而,測量薄材料意味著超聲波信號將以極快的速度返回到晶片被接收,因此在脈沖離開晶片和接收之間并不總是有足夠的時間。一般使用單晶探頭時,市面上大部分廠家會使用延遲線(又叫做延遲塊),以加長脈沖發送和接收之間的時間,確保測量更準確的結果。
 
使用延遲線的單晶探頭,理論上來講會計算延遲線的長度,但是廠家們為了避免測量延遲線的長度,并且使超聲波測厚儀能僅測量材料的厚度,廠家設置儀器不會只計算脈沖發出到接收的時間。相反,當脈沖在延遲線和材料之間通過時,儀器開始脈沖第一次被接收的時間,當脈沖撞擊材料的后壁并返回到元件時,再次計算脈沖被接收的時間。兩次測量的時間差以及已知的脈沖速度允許儀器移除延遲線長度的影響,并僅測量材料的厚度。