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超聲波測厚儀的工作原理

來源:北京商德通科技有限公司   2023年12月19日 11:32  
超聲波測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的,當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí),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(shí)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(nèi)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(shù),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(jìn)行測量??梢詫ιa(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行厚度測量,監(jiān)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(nèi)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??蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領(lǐng)域。
 
超聲波測厚儀可采用兩種探頭進(jìn)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(dú)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(dāng)一個晶片發(fā)出超聲波脈沖時(shí),脈沖路徑會產(chǎn)生一個“V”形,通過超聲波耦合劑進(jìn)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(fā)出到接收脈沖)所花費(fèi)的時(shí)間以計(jì)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(fā)射器到達(dá)接收器。市面上的雙晶探頭大多數(shù)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(fā)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(shí)間。一般使用單晶探頭時(shí),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(fā)送和接收之間的時(shí)間,確保測量更準(zhǔn)確的結(jié)果。
 
使用延遲線的單晶探頭,理論上來講會計(jì)算延遲線的長度,但是廠家們?yōu)榱吮苊鉁y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(shè)置儀器不會只計(jì)算脈沖發(fā)出到接收的時(shí)間。相反,當(dāng)脈沖在延遲線和材料之間通過時(shí),儀器開始脈沖第一次被接收的時(shí)間,當(dāng)脈沖撞擊材料的后壁并返回到元件時(shí),再次計(jì)算脈沖被接收的時(shí)間。兩次測量的時(shí)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。

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