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關(guān)于超聲波測厚儀中的常見問題與處理方法
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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(yīng)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(yīng)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(xì)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(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)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(guān)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(fù)合外形
當(dāng)測量復(fù)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(jìn)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(diǎn)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(jìn)行測量，并求得溫度補(bǔ)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(shí)際厚度）。在這種情況下，該材料不適于用此測厚儀進(jìn)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(jìn)行測量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近于被測材料，測量就越。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(bǔ)償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理?xiàng)l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(yīng)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*，可用試塊來確定準(zhǔn)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(jì)的，那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。
當(dāng)被測材料較厚時，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等，應(yīng)在一組試塊中選擇一個接近被測材料的，以便于掌握校準(zhǔn)。
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(yīng)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(shí)際測量有別，這是因?yàn)椴牧系奈锢砑盎瘜W(xué)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(jìn)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(jìn)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(guān)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(diǎn)，超過這一點(diǎn)，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(dāng)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(dá)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(zhǔn)確。因此對鑄件測量要特別小心。
對鑄件測量時應(yīng)注意：
?在測量表面粗糙的鑄件時，必須采用粘度較大的機(jī)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(zhǔn)材料的聲速。
?必要時可進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)。
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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(dāng)被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時，將導(dǎo)致測量誤差，必要時，小極限厚度可用試塊比較法測得。
當(dāng)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(shí)際厚度的二倍；另一種錯誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)、循環(huán)跳躍”，它的現(xiàn)象是測量值大于實(shí)際厚度，為防止這類誤差，測臨界薄材料時應(yīng)反復(fù)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(diǎn)有時是很難發(fā)現(xiàn)的）等將引起讀數(shù)無規(guī)則地變化，在情況下甚至無讀數(shù)。當(dāng)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(dāng)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(yīng)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(dǎo)致探頭靈敏度下降，如果探頭磨損嚴(yán)重導(dǎo)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(fù)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?yàn)槌暡ú荒茉趶?fù)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(fù)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(jìn)行校準(zhǔn)。
6.7 反常的厚度讀數(shù)
操作者應(yīng)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(guān)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(dāng)將有可能造成較大誤差，或者耦合標(biāo)志閃爍，測值無法穩(wěn)定。耦合劑應(yīng)適量使用，涂沫均勻。
選擇合適類型的耦合劑非常重要。當(dāng)使用在光滑材料表面時，可以使用低粘度的耦合劑（如隨機(jī)配置的耦合劑、輕機(jī)油等）；當(dāng)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