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                技術文章

                超聲波測厚儀使用注意事項(ZT)

                技術文章

                    超聲波測量厚度的原理與光波測量原理相似。探頭發射的超聲波脈沖到達背測物體并在物體中傳播,到達材料分界面時被反射回探頭,通過測量超聲波在材料中傳播的時間來被測材料的厚度。

                    此儀器主要用途:超聲波良導體材料的厚度。主要功能是:測量管材厚度,其次可對測量金屬、塑料、陶瓷、玻璃及其他板材和加工零件做測量,另一重要方面是可以對生產設備中管道和壓力容器進行監測,監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度??蓱糜谑?、化工、冶金、造船等各個領域。

                清潔表面

                測量前應清洗被測物體表面灰塵,污垢和銹蝕物,鏟除油漆等覆蓋物。

                增加粗糙度要求

                過分粗糙的表面會引起測量誤差,甚至儀器無法測量,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。  

                粗機加工表面

                粗機加工表面(如車床或刨床)所造成的有規則的細槽也會引起測量誤差,彌補方法同上“增加粗糙度要求"中提到的方法,另外調整探頭串音隔層板(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,取讀數的小值作為測量厚度,可取得較好的效果。

                測量圓柱型表面

                測量圓柱型材料,如管子,油桶等,選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角重要。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,沿被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭,屏幕上的讀數將有規則地變化,選擇讀數中的小值,作為材料的準確厚度。

                選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線交角方向的標準取決于材料的曲率,直徑較大的管材,選擇探頭串音隔板與管子軸線垂直,直徑較小的管材,則選擇與管子軸線平行和垂直兩種方法測量,取讀數中的小值作為測量厚度。

                復合外形

                當測量復合外形的材料(如管子彎頭處)時可采用下面“探頭的磨損中"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板與軸線垂直與軸線平行的兩個數值,其較小的一個數作為該材料在測量點處的厚度。

                不平行表面

                為了得到一個超聲響應,被測材料的另一表面與被測面平行或同軸,否則將引起測量誤差或根本無讀數顯示。

                材料的溫度影響

                材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響,若對測量精度要求較高時,可采用試塊對比法,即用相同材料的試塊在相同溫度條件進行測量,并求得溫度補償系數,用此系數修正工件的實測值。

                大衰減材料

                 對于一些如纖維,多孔,粗粒子材料,它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減,以致出現反常的讀數甚至無讀數(通常反常的讀數小于實際厚度),在這種情況下,則說明該材料不適于用此測厚儀測試。

                參考試塊

                對不同材料在不同條件下進行測量,校準試塊的材料越接近被測材料,測量就越準。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(如材料的微觀結構,熱處理條件,粒子方向,表面粗糙等)。為了精度測量的要求,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測量精度,這個試塊應具有與被測材料相同的材質和相近的厚度。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,內部結構較為復雜的合金等,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部結構具有方向性,在不同的方向上,其聲速將會有少量的變化,為了解決這個問題,試塊應具有與被測材料相同方向的內部結構,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,查已知材料的聲速的功能,故可先測量出聲速,再以此聲速對工件進行測量。


                測量中的幾種方法

                1—單測量法:在一點的測量

                2—雙測量法:在一點處用探頭進行兩次測量,兩次測量中探頭串音隔板要相互垂直。選擇讀數中的小值作為材料的準確厚度。

                3—多點測量法:在某一測量范圍內進行多次測量,取小值為材料厚度值。


                探頭串音隔板磨損對測量會造成影響,出現下列現象時應更換探頭。

                1—測量不同的厚度時,其測量值總顯示某一值。

                2—插上探頭不進行測量就有耦合標志或測量值出現。

                鑄件測量

                鑄件測量有其特性。鑄件材料的晶粒比較粗大,組織不夠緊密,加上往往處于毛面狀態就進行測量,因此使測量遇到較大的困難。先是晶粒的大和組織不致密性造成聲能的大衰減,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加而增加,但有一高點,超過這一點,晶粒直徑再增加,衰減基本趨于一固定值。對于不同頻率的衰減隨頻率的增加而增加。

                其次,由于晶粒大和鑄造中存在大異相組織時,將產生異常反射,即草狀回波或樹狀回波,使測厚出現錯誤讀數,造成誤判。

                另外,隨著晶粒的大,金屬結晶方向上的彈性異性表現得為顯著,從而使不同方向上聲速造成差異,差異甚至可達5.5%。而且工件內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。這些都將產生測量的不準確。因此對鑄件測量要小心。



                對鑄件測量時應注意:

                1.在測量表面不加工的鑄件時,采用粘度大的機油。黃油和水玻璃作耦合劑。

                2.用于待測物相同的材料,測量方向與待測物也相同的標準試塊校準材料的聲速。 



                測量誤差的預防方法:

                薄材料

                    使用超聲波測厚儀,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,小厚度可用試塊比較法測量。

                當測量薄材料時,有時會發生一種稱為“雙重折射"的錯誤結果,它的結果為顯示讀數是實際厚度的二倍,另一種錯誤結果被稱為“脈沖包絡,循環跳躍"它的結果是測量值大于實際厚度,為防止這類誤差,測臨界薄材時應重復測量核對。

                銹斑,腐蝕凹坑等

                    被測材料另一表面的銹斑凹坑等將引起讀數無規則地變化,在情況下甚至無讀數,很小的銹點有時是很難發現的。當發現凹坑或感到懷疑時,這個區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。

                材料識別錯誤

                當用一種材料校正了儀器后,又去測試另外一種材料時,將發生錯誤的結果,應注意選擇正確的聲速。

                探頭的磨損

                探頭表面為丙烯樹脂,長期使用會使粗糙度增加,導致靈敏度下降,用戶在確定為此原因造成誤差的情況下,可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保障平行度。如仍然不穩定,則需更換探頭。

                層迭材料,復合材料

                要測量未經耦合的層迭材料是不可能的,因超聲波無法穿透未經耦合的空間。又因超聲波不能在復合材料中以勻速傳播,所以用超聲波反射原理測量厚度的儀器都不適應于測量層迭材料和復合材料。

                金屬表面氧化層的影響

                有些金屬可在其表面產生較密的氧化層,例如鋁等,這層氧化層與基體間結合緊密,無明顯界面,但超聲波在這兩種物質中的傳播速度是不同的,故會造成誤差,且氧化層厚度不同誤差的大小也不同,請用戶在使用的時候加以注意,可以在同一批被測材料中選擇一塊用千分尺或卡尺測量制成樣塊,對儀器進行校準。

                反常的厚度讀數

                操作者應該具備辨別反常讀數的能力,通常銹斑,腐蝕凹坑,被測材料內部缺陷都將引起反常讀數。

                耦合劑的使用和選擇

                    耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的高頻超聲波能量傳遞的。如果選擇種類或使用方法不當將有可能造成誤差或耦合標志閃爍,無法測量。耦合劑應適量使用,涂抹均勻。

                    選擇適合種類的耦合劑是重要的,當使用的光滑材料表面時,低粘度耦合劑(如隨機配置的耦合劑,輕機油等)是很適合的。當使用在粗糙材料表面,或者垂直表面及頂面時,可使用粘度較高的耦合劑(如甘油膏,黃油,潤滑脂等)。



                試塊的清潔

                    由于使用隨機試塊對儀器進行檢測時,需涂耦合劑,所以請注意防銹。使用后將隨機試塊擦凈。氣溫較高時不要沾上漢液。長期不使用應該在隨機試塊表面涂上少量的油脂防銹,當再次使用時,將油脂擦凈后,即可進行正常工作。

                機殼的清潔

                酒精.稀釋液等對機殼有腐蝕作用(尤其是視窗),故清洗時,用少量清水輕輕擦拭即可。

                探頭的保護

                探頭表面為丙烯樹脂,對粗糙表面的重劃很敏感,因此在使用中應輕按。測粗糙表面時,盡量減少探頭在工作表面的劃動。

                常溫測量時,被測物表面不應超過60℃,否則探頭不能用。

                油.灰塵的附著會使探頭線逐漸老化,斷裂,使用后應去掉線纜上的污垢。


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