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(ce)厚技術(shu)較為成熟，市場(chang)上也存在各(ge)(ge)式各(ge)(ge)樣(yang)的超(chao)聲(sheng)波測(ce)厚儀，但不銹(xiu)鋼管壁(bi)厚在線(xian)測(ce)量技術(shu)應用較少。

 超(chao)聲波測厚(hou)的(de)基本原理是通過測量超(chao)聲波在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)內外(wai)壁的(de)反射信號時(shi)間差，得到超(chao)聲縱(zong)波在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)內傳(chuan)播來回兩(liang)次(ci)的(de)時(shi)間，乘以鋼(gang)管(guan)內超(chao)聲縱(zong)波聲速(su)，即得到鋼(gang)管(guan)兩(liang)倍(bei)的(de)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(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(zai)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)硬件滿(man)足要求的(de)前提下，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)數(shu)據處理是(shi)影響(xiang)鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)準(zhun)確測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)主要因(yin)素。按照(zhao)奈奎斯特定律，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)采(cai)樣頻(pin)率(lv)必須(xu)大于超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)頻(pin)率(lv)的(de)3倍以上才(cai)能(neng)準(zhun)確表征信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)特征。當然，采(cai)樣頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)還(huan)原越(yue)精確，動(dong)態(tai)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程中(zhong)的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精度(du)越(yue)高(gao)。圖(tu)(tu)4.11所示(shi)為(wei)某小口徑(jing)不銹(xiu)鋼薄壁(bi)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)截圖(tu)(tu)，檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)頻(pin)率(lv)20 MHz,采(cai)樣頻(pin)率(lv)2GHz.圖(tu)(tu)中(zhong)所示(shi)，要準(zhun)確計量(liang)前后(hou)兩次超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)間(jian)隔(ge)(ge)，顯然取(qu)每個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)波(bo)前較為(wei)合(he)適。動(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)過(guo)程中(zhong)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)會出現前后(hou)波(bo)動(dong)，以采(cai)樣頻(pin)率(lv)2GHz為(wei)例，當前后(hou)兩個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)間(jian)隔(ge)(ge)波(bo)動(dong)1個采(cai)樣點，聲(sheng)時(shi)波(bo)動(dong)約為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)(hou)度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)誤差約為(wei)0.0015mm,在(zai)實際檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程中(zhong)發現動(dong)態(tai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時(shi)波(bo)形(xing)間(jian)隔(ge)(ge)的(de)波(bo)動(dong)點數(shu)為(wei)2~3個，顯然可以滿(man)足汽車發動(dong)機用不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精度(du)。

 需要注意的(de)是(shi)，動態(tai)測量鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)壁厚時，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動在所難免(mian)，為避免(mian)超聲(sheng)波在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內折射，出(chu)現測量值(zhi)偏大的(de)現象，可以采(cai)用線(xian)聚(ju)焦入射的(de)方(fang)式，使得探(tan)頭焦線(xian)完全覆蓋(gai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動的(de)范圍(wei)，聚(ju)焦超聲(sheng)探(tan)頭的(de)焦點落(luo)到鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內壁為最佳，由此可獲得最短(duan)信號間距，此時壁厚測量值(zhi)與鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)壁厚實際值(zhi)最為接(jie)近，如圖4.12所示(shi)，探(tan)頭聚(ju)焦透鏡的(de)設計可參照本書4.1.2節進行。