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)聲波測厚技術(shu)較(jiao)(jiao)為成(cheng)熟，市場(chang)上也存在各式(shi)各樣的超(chao)聲波測厚儀，但(dan)不(bu)銹(xiu)鋼管壁(bi)厚在線測量技術(shu)應用較(jiao)(jiao)少。

 超(chao)聲波(bo)測厚(hou)的基本(ben)原理是通過(guo)測量超(chao)聲波(bo)在(zai)鋼(gang)管(guan)內外壁的反射信號時間差，得(de)到超(chao)聲縱(zong)(zong)波(bo)在(zai)鋼(gang)管(guan)內傳播(bo)來回兩次的時間，乘以鋼(gang)管(guan)內超(chao)聲縱(zong)(zong)波(bo)聲速，即得(de)到鋼(gang)管(guan)兩倍的壁厚(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。

  在檢測(ce)硬件滿足要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)數據處理是(shi)影響鋼管(guan)壁厚準(zhun)確(que)(que)(que)測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)因素。按(an)照奈(nai)奎斯特定律，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)頻率必須大(da)于超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)頻率的(de)(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能(neng)準(zhun)確(que)(que)(que)表征信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)特征。當然，采(cai)(cai)樣(yang)頻率越(yue)(yue)高，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)還原越(yue)(yue)精確(que)(que)(que)，動(dong)態檢測(ce)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)精度(du)越(yue)(yue)高。圖4.11所示為(wei)某小口徑不(bu)銹鋼薄(bo)壁管(guan)壁厚超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)截圖，檢測(ce)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)頻率20 MHz,采(cai)(cai)樣(yang)頻率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(ci)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)間隔，顯然取(qu)每個(ge)(ge)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)前(qian)(qian)較為(wei)合適。動(dong)態測(ce)量(liang)(liang)過程(cheng)中(zhong)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)會出現前(qian)(qian)后(hou)波(bo)動(dong)，以(yi)采(cai)(cai)樣(yang)頻率2GHz為(wei)例，當前(qian)(qian)后(hou)兩個(ge)(ge)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)間隔波(bo)動(dong)1個(ge)(ge)采(cai)(cai)樣(yang)點(dian)，聲(sheng)時(shi)波(bo)動(dong)約為(wei)0.5ns,對應到厚度(du)測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)誤差約為(wei)0.0015mm,在實際檢測(ce)過程(cheng)中(zhong)發(fa)現動(dong)態測(ce)量(liang)(liang)時(shi)波(bo)形(xing)間隔的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)點(dian)數為(wei)2~3個(ge)(ge)，顯然可以(yi)滿足汽(qi)車發(fa)動(dong)機(ji)用不(bu)銹鋼管(guan)壁厚的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)精度(du)。

 需要注意的(de)是，動(dong)態(tai)測量鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)時，鋼管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)在(zai)所難免，為(wei)避(bi)免超(chao)聲波在(zai)鋼管(guan)(guan)內(nei)折射(she)，出現測量值偏(pian)大的(de)現象，可以采用線聚(ju)焦入射(she)的(de)方式，使(shi)得探(tan)頭焦線完全覆蓋(gai)鋼管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)的(de)范圍，聚(ju)焦超(chao)聲探(tan)頭的(de)焦點落到鋼管(guan)(guan)內(nei)壁(bi)為(wei)最佳，由此(ci)可獲得最短(duan)信(xin)號間距，此(ci)時壁(bi)厚(hou)測量值與鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)實際值最為(wei)接(jie)近，如圖(tu)4.12所示，探(tan)頭聚(ju)焦透鏡的(de)設(she)計可參照(zhao)本書4.1.2節進行。