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更新時間:2011-08-12
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有關測厚(hou)儀的基本概述:
一.測厚儀的使用及注意事項
首先是選擇探头。測厚(hou)用探头一般要根據(ju)測厚範围,測量精度和工件条件來(lai)選擇。雙晶片探头比较好,它的測量(liang)範围较宽,下限(xian)较低。
測厚時被測工件的表面(mian)處理與探伤時的要求(qiu)相同。對粗糙表面測厚(hou),要求打磨的面积不(bu)大,關键在(zai)於平(ping)整。
藕合剂選(xuan)用也同探(tan)伤時一樣,對小径管管壁和坚(jian)立的壁(bi)等的測厚,采用甘油或水玻(bo)璃為宜。
測量時(shi),為避免耦合剂薄膜的多次反射或其(qi)他雜(za)波信號引起的假讀数,一定要指(zhi)示稳定且能重复呈現后(hou)再讀取数據。假(jia)讀数在絕大多数情况中指(zhi)示是不稳定的。使用雙晶探头時,對於(yu)一般无方向性問(wen)題的工件。探头放置方向(xiang)无(wu)關,並(bing)且每個測點測一次(ci)即可。對於管道測厚,探头(tou)的放置方向要使其隔聲層垂直於管道轴線,對於其他與探头放置方(fang)向有關(guan)的測厚,各測點應測量二次(先測一次,然后(hou)將探头(tou)旋轉90°再測一次),並做好標記和記錄。
測量(liang)管材,尤其是測小径管時,要細心左右摆動探头(tou),使其(qi)與管(guan)壁正交,这樣才能获(huo)得稳定準確的(de)厚度指示。如(ru)儀器工作正常,但測(ce)不出(chu)厚度時,首先要檢查工(gong)件光洁度是否(fou)合格。耦合剂好不(bu)好,光洁度不够再打磨一下(xia),耦合剂太稀,應换粘(zhan)度大一(yi)些的。如(ru)果仍然測不(bu)出來,这可能是内部腐蚀嚴重引(yin)起的,可把探头稍移動一點(dian)再測。
測厚中(zhong)要注意成倍讀数或缺陷反(fan)射兩種情况,当讀数與预想值(zhi)相差很多時,應该分析是什麼原因(yin)引起的,看是出現了成(cheng)倍讀数(讀数過大)還是缺陷反射(讀数過小);这時如有其他種類測厚儀(yi)或探伤儀,應辅助測量(liang)一下,辨明原(yuan)因。
對運行中(zhong)高温工件的測量,要使用高温探头和特殊的耦合(he)剂(ji)。
通常管(guan)道中沉积物的聲阻抗(kang)與管材的聲阻抗相差很大,所以對厚度測量没有影響。但在個別情况下,如煉油廠中提煉含硫量较(jiao)高的天然石油時,管道和容器(qi)里形成一(yi)種劇鐵盐沉积物,其聲(sheng)阻抗與鋼的聲阻抗(kang)相近,这時測得的壁厚有可(ke)能(neng)是管壁厚與沉积物厚度之和。所以測量(liang)時要特別小心,
二.概述:
測厚的方法很多,相(xiang)應的儀(yi)器也很多,除一般機械法(fa)測(ce)厚外,常用的測厚儀从原理上(shang)有:射線測(ce)厚儀、超聲波(bo)測厚儀、磁性測厚儀、電流法(fa)測厚儀等。超聲(sheng)波測厚儀與利用其他原理製作(zuo)的測厚儀相比,有小型、轻便、測量速度(du)快、精度(du)高、電池供(gong)電(dian)、容器内积(ji)累成污垢不影響測量精度等優點。因此,近(jin)年來工業上測厚所(suo)使用的測厚儀大部分都是超聲波測厚儀。
超聲波測(ce)厚(hou)儀我國應用的比较早,早在60年代,我國就自行設計製成表头式CCH-J-1型脉冲反射(she)式測厚儀,並大量生產供用戶使用。現在已應用数字技(ji)術製(zhi)成UTM-101H型数字式測厚儀。
近年來脉冲反射(she)式測厚儀发展非常快。由於采用集成電路,数字式測厚儀小到可以握在手掌之中(zhong)重量不(bu)超過一市斤。測量下限降至0.25毫米,上限(xian)一(yi)般為几百毫米,精度可(ke)達到0.01毫米。
超聲波(bo)測厚儀从原理上分有共振式、脉冲(chong)式兩種(zhong),下面重點討(tao)论脉冲反射式測厚儀。
(1)基本原理
脉冲反射式測(ce)厚儀从原理上來說是測量超聲波脉冲在材料中的往返傳播時(shi)間t,即:d=c*t/2
如果聲速c已知(zhi),那麼,測(ce)得超聲波脉冲在材料中的往(wang)返傳播時間t,就可求得材料厚度d。这種測厚儀可利(li)用表头或数字管直(zhi)接表示厚度,使用極為方便。
測厚儀電路工件(jian)原理方框圖(tu)示於右圖。发射電(dian)路輸出(chu)一個上升時間很短,脉冲(chong)很窄的周期性電脉冲,通過電缆(lan)加(jia)到探头上,激发壓電片產生脉冲超聲波,探头(tou)发(fa)出的超聲波進入工件,在工件上(shang)下兩面形成(cheng)多次反射。反射波經過壓電片再變成電(dian)信號,經放大器放大(da),由計算電路測出聲波在兩面間的傳播時間(jian)t,zui后(hou)再换算成(cheng)厚度顯示出來。
2)脉冲反射式測厚儀電路概述
脉冲反(fan)射式測厚儀電路主要是由於主控(kong)器、发射電(dian)路、接(jie)收放大(da)電路、計算電路、厚(hou)度顯示等几部分組成(cheng)。
下面就(jiu)其中几個主要部分討论(lun)如下。
1、发射電路
该電路是經主(zhu)控器发出的脉冲(chong)触发后,產(chan)生一窄(zhai)的发射脉冲信號,使换能器(探头)发射(she)超聲脉冲。从提(ti)高分辨能力和降(jiang)低測厚儀範围的下限考虑,发射脉動冲要上升時間短(duan),脉冲(chong)宽度窄,这里需要(yao)指出。影響发射脉冲宽(kuan)度的因素既有電(dian)路上的問題,也有探头的製(zhi)作問(wen)題。从提高灵敏度和擴大(da)測量範围上限考虑,要求(qiu)发射功率(lv)大。
目前脉(mai)冲式超聲波測厚儀均采用晶體管(guan)電路和集成電路,為了提高(gao)发射強度(du),需將几(ji)伏電源(yuan)電壓通過直流變换器升到几十伏至几百伏的電壓,供給发射管,借以提高发射強度。
3、接收放大電路
它主要是接收放(fang)大工件(jian)的底面反射信號。底面反射信號的(de)幅度除受发射脉冲強度影響外,還受被測(ce)工件表面(mian)光洁度、藕合、材質以及工件底面情(qing)况等(deng)影響,因此反射信號的幅度變(bian)化(hua)範围很大,為使儀器有足够的灵敏度,要求放大(da)電路有较高的增益。但過分(fen)提高增益會使脉冲宽度變宽而影響測量精度。
4、計算電路和厚度顯示
数字式測厚儀測讀zui方便,測(ce)量精度也(ye)高,精度可(ke)達(da)±0.01毫米,目前國内外生(sheng)產的脉冲式超聲(sheng)波測厚儀主要是数字式的。下面討论一下数字式測厚儀的計算電路和厚度顯示。
发(fa)射脉冲和經過放大(da)的底面反射信號(或(huo)相鄰兩個底(di)面反射信號)触(chu)发厚度闸門控製電(dian)路,輸出一個宽度與被測工件中(zhong)超聲波傳播時間成正比的方(fang)波。用这方波來控製闸門電(dian)路启(qi)闭。
高頻振(zhen)荡器輸出一系(xi)列高頻振荡信號。在闸門電(dian)路開启期間,这些高頻信號通過闸門進入計(ji)算器(qi)而被計数,zui后数(shu)字管顯示出(chu)開門時間内的高頻振荡次数。計数與開門方波宽(kuan)度成正比,方波宽(kuan)度又正(zheng)比於工件厚度,因此,計数正比於厚度。高頻振荡器的頻率是可調的,根(gen)據不同的材料(liao)可調節振荡頻率,使(shi)之開門時(shi)間内振荡次数等於工件厚度,这樣数字管就(jiu)直接顯示出厚度來。
國產UTM-101H型(xing)数字式超(chao)聲波測厚儀精度為±0.1毫米,測量範围是1.2-220毫米。
測量精度為0.1毫米時對於鋼來說,相應的聲波傳播時間約0.03微秒,也就是要求高頻(pin)振荡的一個周(zhou)期為0.03微秒,即振荡頻率調整約(yue)為30兆赫左右,这時計数器就顯示以0.1毫米為單位的厚度值。如要讓測量(liang)精度達到0.01毫米,則高頻振荡頻率約為300兆赫左右。但製作在这樣(yang)高頻(pin)率下工作的数字電路太困难了。實际解決辦法是在計数電路之前加一級方(fang)波信號擴展電(dian)路,使開門時(shi)間準確擴大10倍,这樣用30兆赫左右的振(zhen)荡(dang)頻率也可使測量精度達到0.01毫米。
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