超聲波測厚儀的測量原理是什么

2025

11-29

07:08:21

 40

來源：北京天暢通達儀器有限公司

超聲波測厚儀基于超聲波脈沖反射原理，通過計算聲波在材料中的傳播時間來推導厚度。其核心流程可拆解為三個關鍵環節：

1. 聲波發射與接收機制

測厚儀主機通過發射電路產生高壓脈沖，驅動探頭中的壓電晶體產生高頻超聲波（通常為2-10MHz）。以奧林巴斯38DL PLUS為例，其探頭接觸被測材料后，超聲波以恒定速度垂直入射，當聲波抵達材料底面或異質界面時，因聲阻抗差異產生反射回波。例如，在厚度為10mm的碳鋼工件中，超聲波傳播速度約為5920m/s，往返時間僅需3.38μs，要求儀器具備納秒級時間分辨率。

2. 傳播時間與厚度換算模型

儀器通過接收電路捕獲回波信號，利用單片機對發射與接收的時間差（Δt）進行計時。根據公式S=V×Δt/2（S為厚度，V為聲速），若材料聲速已知（如鋁為6300m/s），可快速計算厚度。例如，某設備測得鋁板回波延遲10μs，則厚度為6300×10??/2=31.5mm。現代測厚儀通過預置材料數據庫（覆蓋鋼、鈦、陶瓷等300余種材料）實現聲速自動匹配，避免人工輸入誤差。

3. 多參數協同校準技術

為保證精度，需解決聲速各向異性、溫度漂移等問題。例如，鑄鐵因石墨相分布不均導致聲速波動達±5%，需采用多點標定法：在工件表面均勻分布5個以上測點，通過小二乘法擬合聲速-厚度曲線。對于高溫管道（300-600℃），需使用高溫探頭（如GE KT-100系列）并實時溫度補償，其原理是通過熱電偶反饋溫度數據，動態修正聲速衰減系數（每100℃約降低1%）。

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