不銹鋼管壁厚測量目前可以采用的方法主要包括機械測量、圖像測量射線測量、超聲測量等多種方式。其中機械測量用于抽檢較為合適，檢測速度較慢，但檢測精度可控；圖像測量用于短管成品管快速測量，通過鋼管端部的圖像分析實現鋼管厚度的檢測；射線測量主要利用不同厚度鋼管對射線的吸收不同這一特性實現鋼管厚度的檢測，該方法受鋼管材質影響較大且存在輻射危害，道常情況下不建議采用；超聲測量鋼管厚度的方法適合于在線快速測量，檢測精度較高，本章節重點討論小口徑薄壁不銹鋼管壁厚的超聲波檢測。

 超聲波(bo)測厚技(ji)術較(jiao)為(wei)成熟，市場上也存在(zai)各(ge)式各(ge)樣的超聲波(bo)測厚儀，但(dan)不銹鋼管壁(bi)厚在(zai)線測量技(ji)術應用較(jiao)少(shao)。

 超聲(sheng)波測厚(hou)的基本原理是通過測量超聲(sheng)波在(zai)鋼(gang)管內外壁的反射信號時間(jian)差，得到超聲(sheng)縱波在(zai)鋼(gang)管內傳播來回兩(liang)次(ci)的時間(jian)，乘以鋼(gang)管內超聲(sheng)縱波聲(sheng)速，即得到鋼(gang)管兩(liang)倍(bei)的壁厚(hou)。

 在金屬材質確定的情況下，聲速僅受溫度的影響，具體表現為聲速隨溫度的升高而降低，主要原因是金屬材料的彈性模量隨溫度升高而降低。不同金屬材料的物理特性差別較大，準確計算溫度對聲速的影響較為困難，僅可以通過實驗測得不同溫度下的超聲波聲速。根據實驗統計，在0~40℃正常環境溫度下，溫度每增加5℃不銹鋼中的超聲波縱波與橫波聲速減小3~5m/s.綜合來看，提升厚度檢測精度的主要措施在于精確測量超聲波在不銹鋼管內的有效傳播時間。對小口徑薄壁不銹鋼管來講，因壁厚較薄，檢測所需的超聲波必須采用高頻寬帶窄脈沖探頭才能滿足要求，一般情況下檢測頻率10~20MHz即可，這主要基于超聲波信號的明確區分角度考慮。

  在(zai)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)硬件滿(man)足要(yao)求的(de)(de)前(qian)提下(xia)，超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)數(shu)據(ju)處理(li)是影響鋼(gang)管壁(bi)厚(hou)準(zhun)確(que)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)主要(yao)因素。按照奈(nai)奎斯特定律(lv)，超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻率(lv)(lv)必須大于超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)頻率(lv)(lv)的(de)(de)3倍(bei)以(yi)上才能準(zhun)確(que)表征信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)特征。當然(ran)，采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻率(lv)(lv)越(yue)高(gao)，信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)還原越(yue)精確(que)，動(dong)(dong)(dong)態(tai)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程中的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量精度(du)越(yue)高(gao)。圖(tu)4.11所示為(wei)(wei)(wei)(wei)某小(xiao)口徑(jing)不銹鋼(gang)薄壁(bi)管壁(bi)厚(hou)超(chao)聲(sheng)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)截(jie)圖(tu)，檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)超(chao)聲(sheng)頻率(lv)(lv)20 MHz,采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻率(lv)(lv)2GHz.圖(tu)中所示，要(yao)準(zhun)確(que)計量前(qian)后(hou)兩(liang)次超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)間(jian)(jian)隔(ge)(ge)，顯然(ran)取每個(ge)超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)前(qian)較為(wei)(wei)(wei)(wei)合適。動(dong)(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量過(guo)程中，超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)會出現前(qian)后(hou)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)(dong)，以(yi)采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻率(lv)(lv)2GHz為(wei)(wei)(wei)(wei)例，當前(qian)后(hou)兩(liang)個(ge)超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)間(jian)(jian)隔(ge)(ge)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)(dong)1個(ge)采樣(yang)(yang)(yang)(yang)點(dian)，聲(sheng)時波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)(dong)約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)誤差約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.0015mm,在(zai)實際檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程中發現動(dong)(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量時波(bo)(bo)(bo)形間(jian)(jian)隔(ge)(ge)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)(dong)點(dian)數(shu)為(wei)(wei)(wei)(wei)2~3個(ge)，顯然(ran)可以(yi)滿(man)足汽車發動(dong)(dong)(dong)機用(yong)不銹鋼(gang)管壁(bi)厚(hou)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量精度(du)。

 需要(yao)注(zhu)意的(de)(de)是，動態(tai)測(ce)量鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)時(shi)，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)跳動在所難免，為(wei)避免超聲(sheng)波在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)折射(she)，出現測(ce)量值偏大的(de)(de)現象，可(ke)以采用線聚焦(jiao)入射(she)的(de)(de)方式，使得(de)探頭焦(jiao)線完全覆(fu)蓋鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)跳動的(de)(de)范圍(wei)，聚焦(jiao)超聲(sheng)探頭的(de)(de)焦(jiao)點落到鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)壁(bi)為(wei)最(zui)佳，由(you)此可(ke)獲(huo)得(de)最(zui)短(duan)信號(hao)間距，此時(shi)壁(bi)厚(hou)測(ce)量值與鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)實際值最(zui)為(wei)接近，如(ru)圖4.12所示，探頭聚焦(jiao)透鏡的(de)(de)設(she)計可(ke)參(can)照本書4.1.2節進行。