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)術較(jiao)為成(cheng)熟，市場上也(ye)存(cun)在(zai)各(ge)式各(ge)樣的(de)超聲波測(ce)厚儀(yi)，但不(bu)銹鋼管壁厚在(zai)線測(ce)量(liang)技(ji)術應用(yong)較(jiao)少。

 超(chao)聲波(bo)測厚的(de)基本原(yuan)理是通過測量超(chao)聲波(bo)在鋼管(guan)內(nei)外壁的(de)反(fan)射(she)信號時間差，得到(dao)超(chao)聲縱波(bo)在鋼管(guan)內(nei)傳播來回(hui)兩(liang)次的(de)時間，乘(cheng)以鋼管(guan)內(nei)超(chao)聲縱波(bo)聲速，即得到(dao)鋼管(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(zai)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)硬件滿(man)足要求的(de)(de)(de)(de)前(qian)提下，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)數據處理是影響鋼(gang)管(guan)壁厚準確(que)(que)(que)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因素。按照奈奎斯特定(ding)律，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)(pin)率(lv)必須大于(yu)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)3倍(bei)以上才(cai)能準確(que)(que)(que)表征(zheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。當然，采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)(pin)率(lv)越(yue)高，信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)還原越(yue)精(jing)確(que)(que)(que)，動(dong)(dong)態(tai)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)過程中的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)精(jing)度越(yue)高。圖4.11所(suo)(suo)示為某小(xiao)口徑不銹鋼(gang)薄壁管(guan)壁厚超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)截圖，檢測(ce)(ce)(ce)(ce)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)20 MHz,采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)(pin)率(lv)2GHz.圖中所(suo)(suo)示，要準確(que)(que)(que)計量(liang)(liang)(liang)前(qian)后(hou)兩(liang)次(ci)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間(jian)隔(ge)，顯(xian)然取(qu)每個(ge)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)波(bo)前(qian)較為合適。動(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)過程中，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)會出現(xian)前(qian)后(hou)波(bo)動(dong)(dong)，以采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)(pin)率(lv)2GHz為例，當前(qian)后(hou)兩(liang)個(ge)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間(jian)隔(ge)波(bo)動(dong)(dong)1個(ge)采(cai)(cai)樣點，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時波(bo)動(dong)(dong)約(yue)為0.5ns,對應到厚度測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)誤差約(yue)為0.0015mm,在(zai)實際檢測(ce)(ce)(ce)(ce)過程中發(fa)現(xian)動(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)時波(bo)形間(jian)隔(ge)的(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)點數為2~3個(ge)，顯(xian)然可以滿(man)足汽車發(fa)動(dong)(dong)機(ji)用不銹鋼(gang)管(guan)壁厚的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)精(jing)度。

 需要注意(yi)的是，動(dong)態(tai)測量鋼(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)時，鋼(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)在(zai)所(suo)難免，為避免超聲(sheng)波在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)內折射(she)，出現測量值(zhi)(zhi)偏大(da)的現象，可(ke)以采用線聚(ju)(ju)焦(jiao)入(ru)射(she)的方式，使(shi)得探頭焦(jiao)線完全(quan)覆蓋鋼(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)的范圍，聚(ju)(ju)焦(jiao)超聲(sheng)探頭的焦(jiao)點落到鋼(gang)管(guan)(guan)內壁(bi)為最(zui)佳，由此可(ke)獲得最(zui)短信號(hao)間距，此時壁(bi)厚(hou)測量值(zhi)(zhi)與鋼(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)實(shi)際值(zhi)(zhi)最(zui)為接近，如圖4.12所(suo)示，探頭聚(ju)(ju)焦(jiao)透鏡的設(she)計可(ke)參(can)照(zhao)本書4.1.2節(jie)進(jin)行。