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(sheng)波測厚技術較為成熟，市場上也存在各式各樣的超(chao)聲(sheng)波測厚儀，但不銹鋼管壁厚在線測量(liang)技術應用(yong)較少。

 超(chao)(chao)聲波(bo)測厚的(de)基本原理是通過測量超(chao)(chao)聲波(bo)在鋼(gang)(gang)管內外壁的(de)反(fan)射信號時間差，得到超(chao)(chao)聲縱(zong)波(bo)在鋼(gang)(gang)管內傳播來回兩(liang)次的(de)時間，乘以(yi)鋼(gang)(gang)管內超(chao)(chao)聲縱(zong)波(bo)聲速，即(ji)得到鋼(gang)(gang)管兩(liang)倍的(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(bu)銹鋼(gang)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)硬件滿足要求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下(xia)，超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)數據處(chu)理是(shi)影響(xiang)鋼(gang)管(guan)壁厚(hou)準(zhun)確測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要因(yin)素。按照奈(nai)奎斯特定律，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)樣頻(pin)(pin)率必須大于超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能準(zhun)確表征信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征。當(dang)然，采(cai)樣頻(pin)(pin)率越高，信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原越精(jing)(jing)確，動(dong)態檢(jian)測(ce)過程中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)精(jing)(jing)度(du)(du)越高。圖(tu)4.11所示(shi)為(wei)某小口徑(jing)不銹鋼(gang)薄壁管(guan)壁厚(hou)超(chao)(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)截圖(tu)，檢(jian)測(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)頻(pin)(pin)率20 MHz,采(cai)樣頻(pin)(pin)率2GHz.圖(tu)中所示(shi)，要準(zhun)確計量(liang)前(qian)(qian)后兩次超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隔，顯然取每個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)前(qian)(qian)較為(wei)合適。動(dong)態測(ce)量(liang)過程中，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)會(hui)出現前(qian)(qian)后波(bo)動(dong)，以(yi)采(cai)樣頻(pin)(pin)率2GHz為(wei)例(li)，當(dang)前(qian)(qian)后兩個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隔波(bo)動(dong)1個(ge)采(cai)樣點，聲(sheng)時波(bo)動(dong)約為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度(du)(du)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)差約為(wei)0.0015mm,在實際檢(jian)測(ce)過程中發現動(dong)態測(ce)量(liang)時波(bo)形(xing)間隔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)點數為(wei)2~3個(ge)，顯然可以(yi)滿足汽車發動(dong)機(ji)用不銹鋼(gang)管(guan)壁厚(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)精(jing)(jing)度(du)(du)。

 需要注意的(de)是，動(dong)態測(ce)量鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)時，鋼(gang)管(guan)跳(tiao)動(dong)在(zai)所(suo)難免(mian)，為避免(mian)超(chao)聲(sheng)波在(zai)鋼(gang)管(guan)內折射，出現(xian)測(ce)量值(zhi)偏大(da)的(de)現(xian)象，可以(yi)采用線聚焦入射的(de)方式，使得(de)探頭(tou)焦線完全覆蓋(gai)鋼(gang)管(guan)跳(tiao)動(dong)的(de)范圍，聚焦超(chao)聲(sheng)探頭(tou)的(de)焦點落(luo)到鋼(gang)管(guan)內壁(bi)為最佳，由此可獲得(de)最短(duan)信號間距，此時壁(bi)厚(hou)(hou)測(ce)量值(zhi)與鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)實際值(zhi)最為接近，如圖4.12所(suo)示，探頭(tou)聚焦透鏡的(de)設計可參照(zhao)本書4.1.2節進行。