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)(ce)厚(hou)技術較為成熟，市場上(shang)也存在(zai)各(ge)式(shi)各(ge)樣的超聲波測(ce)(ce)厚(hou)儀，但不銹鋼管壁(bi)厚(hou)在(zai)線測(ce)(ce)量技術應用較少。

 超聲波測厚的(de)(de)基本(ben)原理是通過測量(liang)超聲波在(zai)鋼管(guan)(guan)內(nei)外壁(bi)的(de)(de)反射信(xin)號時間差，得到超聲縱(zong)波在(zai)鋼管(guan)(guan)內(nei)傳(chuan)播來回兩次的(de)(de)時間，乘(cheng)以鋼管(guan)(guan)內(nei)超聲縱(zong)波聲速，即得到鋼管(guan)(guan)兩倍的(de)(de)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。

  在檢測(ce)(ce)硬(ying)件滿足要求的前(qian)提(ti)下(xia)，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)號(hao)(hao)數據處理是影(ying)響(xiang)鋼管(guan)壁厚準(zhun)(zhun)確(que)(que)(que)測(ce)(ce)量(liang)的主要因素。按照(zhao)奈奎(kui)斯特定律，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的采(cai)樣頻(pin)率(lv)(lv)必(bi)須(xu)大于超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)率(lv)(lv)的3倍以上(shang)才能準(zhun)(zhun)確(que)(que)(que)表征信(xin)號(hao)(hao)的特征。當然，采(cai)樣頻(pin)率(lv)(lv)越(yue)高，信(xin)號(hao)(hao)的還原越(yue)精確(que)(que)(que)，動(dong)態(tai)檢測(ce)(ce)過程(cheng)中的測(ce)(ce)量(liang)精度(du)(du)越(yue)高。圖4.11所(suo)示為(wei)某(mou)小口徑(jing)不(bu)銹鋼薄壁管(guan)壁厚超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)檢測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)截圖，檢測(ce)(ce)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)頻(pin)率(lv)(lv)20 MHz,采(cai)樣頻(pin)率(lv)(lv)2GHz.圖中所(suo)示，要準(zhun)(zhun)確(que)(que)(que)計量(liang)前(qian)后兩(liang)次超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的間隔(ge)，顯然取每個超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的波(bo)(bo)(bo)前(qian)較(jiao)為(wei)合適。動(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)過程(cheng)中，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)會(hui)出現前(qian)后波(bo)(bo)(bo)動(dong)，以采(cai)樣頻(pin)率(lv)(lv)2GHz為(wei)例，當前(qian)后兩(liang)個超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的間隔(ge)波(bo)(bo)(bo)動(dong)1個采(cai)樣點，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時波(bo)(bo)(bo)動(dong)約(yue)為(wei)0.5ns,對應到厚度(du)(du)測(ce)(ce)量(liang)的誤差約(yue)為(wei)0.0015mm,在實際檢測(ce)(ce)過程(cheng)中發(fa)(fa)現動(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)時波(bo)(bo)(bo)形間隔(ge)的波(bo)(bo)(bo)動(dong)點數為(wei)2~3個，顯然可以滿足汽車發(fa)(fa)動(dong)機用不(bu)銹鋼管(guan)壁厚的測(ce)(ce)量(liang)精度(du)(du)。

 需要注意的是，動態(tai)測量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)壁厚(hou)(hou)(hou)時，鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)跳動在所難免，為避(bi)免超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)在鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)內折射，出現測量(liang)值偏大的現象，可(ke)(ke)以采(cai)用線(xian)聚焦(jiao)入射的方式，使得(de)探(tan)(tan)頭(tou)焦(jiao)線(xian)完全覆蓋鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)跳動的范圍，聚焦(jiao)超(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)(tan)頭(tou)的焦(jiao)點落到鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)內壁為最(zui)(zui)佳，由(you)此可(ke)(ke)獲得(de)最(zui)(zui)短信號間距，此時壁厚(hou)(hou)(hou)測量(liang)值與鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)壁厚(hou)(hou)(hou)實際值最(zui)(zui)為接近，如圖4.12所示，探(tan)(tan)頭(tou)聚焦(jiao)透鏡的設計可(ke)(ke)參(can)照本書4.1.2節進行(xing)。