超声波测厚仪是如何工作的

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。那么，超声波测厚仪是如何工作的呢？时代仪器小编将在这里为大家介绍超声波测厚仪的测厚工作方法。

超声波测厚仪声能能在一个很宽的频谱范围产生，能听到的声音存在在一个相当低的频率范围，其上限约为每秒20000个周期(20KHz)。频率越高，我们感觉的音调越高。超声是一个在很高频率的声能，超过了人类能听到的界限。大部分超声测试是在频率范围从500KHz到20MHz之间实施的，但是某些特殊的仪器频率低至50KHz甚至更低并且高至225MHz。无论是什么频率，声能都由根据物理学波的基本定律，通过空气或钢介质来传播的机械振动模式组成。

所有的超声测厚仪由称之为超声波换能器的探头产生一个声脉冲，能精确测量它通过测试块的行程时间多长。因为声波会在不同的材料边界反射，一般在“脉冲/回波”模式下从一侧来实施测量，这样仪器测量了在试块远侧或底面回波的反射脉冲之间的来回传播时间。

探头包含一个由短电脉冲激发来产生一个超声波脉冲的压电晶片。声波耦合进入试块并在其中传播，直到遇到背壁面或其他边界。反射信号会往回传播到探头，将声能转换为电能。事实上，仪器接收来自另一侧的回波，时间间隔只有百万分之几秒。仪器用在测试材料中的声速进行编程，从而能够使用简单的数学关系式来计算厚度：
T = (V) x (t/2)

此处：
T=工件厚度；
V=在检测材料中的声速；
t =测量的来回传播时间；

检测材料中的声速实计算中的一个基本组成部分，注意到这一点是重要的。不同的材料以不同的声速传播声波，一般来说，在坚硬的材料中声速更快而在柔软的材料中声速更慢，而且声速会随温度明显变化。因此，经常需要对超声测厚仪校准被测材料的声速，而且达到精度只能和校准的精度一样好。

在MHz范围的声波不能有效地通过空气传播，因此在探头和试块之间常用一滴液体耦合剂来获得良好的声波传播。常用的耦合剂为甘油、丙二醇、水、油和凝胶体。只需要一点点量，就足够填满这极薄的空气层，否则它就会在探头和试块间存在空隙。

常用的测量声波在试块中传播的时间间隔的方法有三种。
1、最常用的方法，只需简单测量在产生声波的激励脉冲和第一个回波之间的时间间隔，并减去用来补偿仪器、电缆线和探头延迟的微小的零位偏移值即可。
2、测量来自试块表面的回波和第一个底面回波之间的时间间隔。
3、测量在两个相继底面回波之间的时间间隔。探头类型和特定的应用要求通常会规定模式的选择。

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