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(chao)聲波(bo)測(ce)厚(hou)技術較(jiao)為成(cheng)熟，市場上也(ye)存在(zai)各式各樣的超(chao)聲波(bo)測(ce)厚(hou)儀(yi)，但不銹鋼管壁厚(hou)在(zai)線(xian)測(ce)量技術應用(yong)較(jiao)少。

 超聲(sheng)波(bo)測厚(hou)的(de)基本原理(li)是(shi)通過測量(liang)超聲(sheng)波(bo)在鋼管內(nei)外壁(bi)的(de)反射信(xin)號(hao)時間(jian)差，得(de)到超聲(sheng)縱波(bo)在鋼管內(nei)傳播來回兩次的(de)時間(jian)，乘以鋼管內(nei)超聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速，即得(de)到鋼管兩倍(bei)的(de)壁(bi)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。

  在檢(jian)測(ce)(ce)(ce)硬件滿(man)足要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下，超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)信號(hao)(hao)(hao)數據處理是(shi)影響鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)準(zhun)確(que)(que)(que)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)主要(yao)因素。按照奈(nai)奎斯特(te)(te)定律，超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)必須(xu)大于超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)3倍以(yi)上才(cai)能準(zhun)確(que)(que)(que)表(biao)征信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)特(te)(te)征。當然(ran)，采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)越(yue)高，信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)還原越(yue)精確(que)(que)(que)，動(dong)(dong)態檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精度(du)(du)越(yue)高。圖4.11所示為(wei)某小口徑不銹鋼薄壁(bi)管(guan)壁(bi)厚(hou)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)截圖，檢(jian)測(ce)(ce)(ce)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)20 MHz,采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz.圖中(zhong)所示，要(yao)準(zhun)確(que)(que)(que)計量(liang)(liang)前(qian)(qian)后(hou)兩次超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔(ge)(ge)(ge)，顯然(ran)取每個(ge)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)前(qian)(qian)較為(wei)合適。動(dong)(dong)態測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)過程(cheng)中(zhong)，超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)會出現前(qian)(qian)后(hou)波(bo)(bo)動(dong)(dong)，以(yi)采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz為(wei)例，當前(qian)(qian)后(hou)兩個(ge)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔(ge)(ge)(ge)波(bo)(bo)動(dong)(dong)1個(ge)采樣(yang)點，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時波(bo)(bo)動(dong)(dong)約為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)誤差(cha)約為(wei)0.0015mm,在實際檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)發現動(dong)(dong)態測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)時波(bo)(bo)形間隔(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)(dong)點數為(wei)2~3個(ge)，顯然(ran)可(ke)以(yi)滿(man)足汽車發動(dong)(dong)機用不銹鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精度(du)(du)。

 需要(yao)注意的(de)(de)是，動態測量(liang)鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚時(shi)，鋼管(guan)(guan)跳動在(zai)所難免，為避免超(chao)聲波在(zai)鋼管(guan)(guan)內折射，出現測量(liang)值(zhi)(zhi)(zhi)偏大(da)的(de)(de)現象(xiang)，可以采用線聚焦入射的(de)(de)方式，使(shi)得(de)(de)探頭(tou)(tou)焦線完全覆蓋鋼管(guan)(guan)跳動的(de)(de)范圍，聚焦超(chao)聲探頭(tou)(tou)的(de)(de)焦點落到鋼管(guan)(guan)內壁(bi)為最(zui)佳(jia)，由此可獲得(de)(de)最(zui)短信號間距(ju)，此時(shi)壁(bi)厚測量(liang)值(zhi)(zhi)(zhi)與鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚實(shi)際值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)為接近，如圖4.12所示(shi)，探頭(tou)(tou)聚焦透鏡(jing)的(de)(de)設計可參照本書(shu)4.1.2節進行。