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(bo)測厚技(ji)術較為成熟，市場上(shang)也(ye)存在(zai)各(ge)(ge)式各(ge)(ge)樣的超(chao)聲(sheng)波(bo)測厚儀，但不銹鋼管壁(bi)厚在(zai)線測量技(ji)術應用(yong)較少。

 超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)測(ce)(ce)厚的基本原(yuan)理是通(tong)過測(ce)(ce)量超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)在(zai)鋼(gang)管內外(wai)壁(bi)的反射信號時間差，得到超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)縱波(bo)在(zai)鋼(gang)管內傳播來(lai)回兩次的時間，乘(cheng)以鋼(gang)管內超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)縱波(bo)聲(sheng)(sheng)(sheng)速，即得到鋼(gang)管兩倍的壁(bi)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(jian)測(ce)(ce)(ce)硬(ying)件滿足(zu)要求的(de)(de)(de)(de)前(qian)提下(xia)，超聲波信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)數(shu)據處理是影響鋼管(guan)壁厚準確測(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)(de)(de)主要因素。按照奈奎斯特定律，超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)采(cai)樣頻(pin)率必須大于超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能準確表征信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)特征。當然，采(cai)樣頻(pin)率越(yue)(yue)高，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)越(yue)(yue)精確，動(dong)(dong)態檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量精度(du)越(yue)(yue)高。圖4.11所(suo)示(shi)為某小口(kou)徑不銹鋼薄壁管(guan)壁厚超聲檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)截圖，檢(jian)測(ce)(ce)(ce)超聲頻(pin)率20 MHz,采(cai)樣頻(pin)率2GHz.圖中(zhong)所(suo)示(shi)，要準確計量前(qian)后(hou)兩次超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔(ge)，顯(xian)(xian)然取每個超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)波前(qian)較為合適。動(dong)(dong)態測(ce)(ce)(ce)量過(guo)程(cheng)中(zhong)，超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)會出現(xian)前(qian)后(hou)波動(dong)(dong)，以(yi)采(cai)樣頻(pin)率2GHz為例，當前(qian)后(hou)兩個超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔(ge)波動(dong)(dong)1個采(cai)樣點，聲時波動(dong)(dong)約(yue)為0.5ns,對應到厚度(du)測(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)(de)(de)誤差(cha)約(yue)為0.0015mm,在(zai)實際檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)發(fa)現(xian)動(dong)(dong)態測(ce)(ce)(ce)量時波形(xing)間隔(ge)的(de)(de)(de)(de)波動(dong)(dong)點數(shu)為2~3個，顯(xian)(xian)然可以(yi)滿足(zu)汽車(che)發(fa)動(dong)(dong)機用不銹鋼管(guan)壁厚的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量精度(du)。

 需要注意的(de)是，動(dong)(dong)(dong)態測(ce)量鋼(gang)(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)時，鋼(gang)(gang)管(guan)跳(tiao)(tiao)動(dong)(dong)(dong)在(zai)所難免，為避免超聲波在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)內折射(she)，出現(xian)測(ce)量值(zhi)偏(pian)大的(de)現(xian)象，可(ke)以采用線聚(ju)焦(jiao)入射(she)的(de)方(fang)式，使(shi)得探(tan)頭焦(jiao)線完全(quan)覆蓋(gai)鋼(gang)(gang)管(guan)跳(tiao)(tiao)動(dong)(dong)(dong)的(de)范圍，聚(ju)焦(jiao)超聲探(tan)頭的(de)焦(jiao)點落到(dao)鋼(gang)(gang)管(guan)內壁(bi)為最佳，由(you)此可(ke)獲得最短信號間距，此時壁(bi)厚(hou)測(ce)量值(zhi)與(yu)鋼(gang)(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)實際(ji)值(zhi)最為接近，如圖4.12所示，探(tan)頭聚(ju)焦(jiao)透鏡的(de)設計可(ke)參照(zhao)本書(shu)4.1.2節進行。