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(hou)技術較為(wei)成熟，市場(chang)上也存(cun)在各式各樣的超聲波(bo)測厚(hou)儀(yi)，但不銹鋼管壁厚(hou)在線測量技術應用較少(shao)。

 超(chao)聲(sheng)波(bo)測厚(hou)(hou)的(de)基本原理(li)是通過測量超(chao)聲(sheng)波(bo)在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)(nei)外壁的(de)反射(she)信號時間差，得到(dao)超(chao)聲(sheng)縱波(bo)在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)(nei)傳播來(lai)回(hui)兩次的(de)時間，乘以鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)(nei)超(chao)聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速(su)，即得到(dao)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)兩倍的(de)壁厚(hou)(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(bu)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(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)硬件滿(man)(man)足要(yao)求的(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下(xia)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)號(hao)數(shu)據處(chu)理是影響鋼(gang)管壁(bi)厚(hou)(hou)準(zhun)(zhun)確(que)(que)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)因素(su)。按(an)照(zhao)奈奎(kui)斯特(te)(te)定律，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)必須大于超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)3倍(bei)以上才能(neng)準(zhun)(zhun)確(que)(que)表征信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征。當(dang)然，采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)越高(gao)，信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)還(huan)原越精(jing)確(que)(que)，動(dong)態(tai)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)越高(gao)。圖4.11所示(shi)為(wei)(wei)某小口(kou)徑不銹鋼(gang)薄壁(bi)管壁(bi)厚(hou)(hou)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)截圖，檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)20 MHz,采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz.圖中(zhong)(zhong)(zhong)所示(shi)，要(yao)準(zhun)(zhun)確(que)(que)計量(liang)前(qian)(qian)后兩次超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔，顯然取每個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)前(qian)(qian)較為(wei)(wei)合(he)適。動(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)會出現(xian)前(qian)(qian)后波(bo)(bo)(bo)動(dong)，以采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz為(wei)(wei)例，當(dang)前(qian)(qian)后兩個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔波(bo)(bo)(bo)動(dong)1個采(cai)樣(yang)點，聲(sheng)(sheng)時(shi)波(bo)(bo)(bo)動(dong)約為(wei)(wei)0.5ns,對(dui)應到厚(hou)(hou)度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)誤差約為(wei)(wei)0.0015mm,在(zai)實際檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)發現(xian)動(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時(shi)波(bo)(bo)(bo)形間隔的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)動(dong)點數(shu)為(wei)(wei)2~3個，顯然可(ke)以滿(man)(man)足汽車發動(dong)機用不銹鋼(gang)管壁(bi)厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)。

 需要注意(yi)的(de)是，動態測量(liang)鋼(gang)管(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)時(shi)，鋼(gang)管(guan)(guan)跳動在所難免，為(wei)避(bi)免超(chao)聲(sheng)波在鋼(gang)管(guan)(guan)內折射，出現(xian)測量(liang)值(zhi)偏大的(de)現(xian)象，可(ke)以采用(yong)線(xian)聚(ju)焦(jiao)入射的(de)方(fang)式，使得(de)探頭(tou)(tou)焦(jiao)線(xian)完全覆蓋鋼(gang)管(guan)(guan)跳動的(de)范圍，聚(ju)焦(jiao)超(chao)聲(sheng)探頭(tou)(tou)的(de)焦(jiao)點落到鋼(gang)管(guan)(guan)內壁(bi)(bi)為(wei)最(zui)(zui)佳，由(you)此(ci)可(ke)獲得(de)最(zui)(zui)短信號(hao)間距(ju)，此(ci)時(shi)壁(bi)(bi)厚(hou)測量(liang)值(zhi)與鋼(gang)管(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)實際值(zhi)最(zui)(zui)為(wei)接近，如圖4.12所示，探頭(tou)(tou)聚(ju)焦(jiao)透(tou)鏡的(de)設計可(ke)參照本(ben)書4.1.2節進行。