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。

 超聲波測(ce)厚技(ji)術(shu)較(jiao)(jiao)為成(cheng)熟，市(shi)場上也(ye)存在(zai)各式(shi)各樣的超聲波測(ce)厚儀，但不銹鋼管壁厚在(zai)線(xian)測(ce)量技(ji)術(shu)應用較(jiao)(jiao)少。

 超聲(sheng)波(bo)測厚的(de)基本原理是通過測量超聲(sheng)波(bo)在(zai)鋼管(guan)(guan)內(nei)外(wai)壁的(de)反射信號時間差，得(de)到超聲(sheng)縱波(bo)在(zai)鋼管(guan)(guan)內(nei)傳播來回兩(liang)次的(de)時間，乘以鋼管(guan)(guan)內(nei)超聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速(su)，即得(de)到鋼管(guan)(guan)兩(liang)倍(bei)的(de)壁厚。

 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。

  在檢測(ce)硬件滿(man)足(zu)要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)提(ti)下，超(chao)聲(sheng)波信(xin)(xin)(xin)號(hao)數(shu)據處理是影響(xiang)鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)準(zhun)確(que)(que)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)因(yin)素。按照(zhao)奈(nai)奎斯特定律，超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)必須大于超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能準(zhun)確(que)(que)表(biao)征(zheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。當(dang)然(ran)，采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)越(yue)(yue)高，信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)越(yue)(yue)精(jing)(jing)(jing)確(que)(que)，動態檢測(ce)過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)精(jing)(jing)(jing)度越(yue)(yue)高。圖4.11所(suo)示(shi)為(wei)某小(xiao)口徑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)薄壁(bi)(bi)管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)超(chao)聲(sheng)檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)截圖，檢測(ce)超(chao)聲(sheng)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)20 MHz,采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)2GHz.圖中所(suo)示(shi)，要(yao)準(zhun)確(que)(que)計量(liang)前(qian)(qian)后(hou)兩次超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隔，顯(xian)然(ran)取每個(ge)超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波前(qian)(qian)較為(wei)合(he)適。動態測(ce)量(liang)過(guo)程中，超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)會出現前(qian)(qian)后(hou)波動，以(yi)采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)2GHz為(wei)例，當(dang)前(qian)(qian)后(hou)兩個(ge)超(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隔波動1個(ge)采樣點，聲(sheng)時(shi)波動約為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)誤差(cha)約為(wei)0.0015mm,在實際檢測(ce)過(guo)程中發(fa)現動態測(ce)量(liang)時(shi)波形間隔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波動點數(shu)為(wei)2~3個(ge)，顯(xian)然(ran)可以(yi)滿(man)足(zu)汽(qi)車(che)發(fa)動機(ji)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)精(jing)(jing)(jing)度。

 需(xu)要注意的(de)(de)是，動(dong)(dong)態測(ce)量鋼管(guan)壁厚(hou)時，鋼管(guan)跳動(dong)(dong)在所難免(mian)，為避免(mian)超聲波在鋼管(guan)內折射，出現(xian)測(ce)量值(zhi)偏大的(de)(de)現(xian)象(xiang)，可以采用線(xian)聚焦入射的(de)(de)方式，使得探頭焦線(xian)完全覆蓋(gai)鋼管(guan)跳動(dong)(dong)的(de)(de)范圍，聚焦超聲探頭的(de)(de)焦點落到(dao)鋼管(guan)內壁為最佳，由此(ci)(ci)可獲得最短信號間距，此(ci)(ci)時壁厚(hou)測(ce)量值(zhi)與(yu)鋼管(guan)壁厚(hou)實際值(zhi)最為接近，如圖(tu)4.12所示(shi)，探頭聚焦透鏡的(de)(de)設計可參照本書4.1.2節進行。