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(ce)厚技術較(jiao)為(wei)成(cheng)熟，市(shi)場上也存在各式(shi)各樣的超(chao)聲波測(ce)厚儀，但不銹鋼管壁厚在線(xian)測(ce)量技術應用較(jiao)少。

 超(chao)聲(sheng)波(bo)測厚的基本原理是通過測量(liang)超(chao)聲(sheng)波(bo)在鋼管內(nei)外壁的反射信號時間差，得到超(chao)聲(sheng)縱波(bo)在鋼管內(nei)傳播來回(hui)兩次(ci)的時間，乘以(yi)鋼管內(nei)超(chao)聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速，即(ji)得到鋼管兩倍的壁厚。

 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。

  在檢(jian)測(ce)(ce)(ce)硬件滿足要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下，超聲(sheng)波(bo)(bo)信(xin)號(hao)(hao)(hao)數據(ju)處理是影響鋼管壁厚準(zhun)(zhun)確測(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)因素。按照(zhao)奈(nai)奎(kui)斯特定律，超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)頻(pin)率必須(xu)大于超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能準(zhun)(zhun)確表征(zheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。當(dang)然(ran)，采(cai)(cai)樣(yang)頻(pin)率越高，信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)還原越精(jing)確，動(dong)態檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)越高。圖(tu)4.11所示為(wei)某(mou)小(xiao)口徑不銹(xiu)鋼薄壁管壁厚超聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)截圖(tu)，檢(jian)測(ce)(ce)(ce)超聲(sheng)頻(pin)率20 MHz,采(cai)(cai)樣(yang)頻(pin)率2GHz.圖(tu)中(zhong)所示，要(yao)(yao)準(zhun)(zhun)確計量(liang)前(qian)(qian)后兩次超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間(jian)(jian)隔，顯然(ran)取每(mei)個超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)前(qian)(qian)較(jiao)為(wei)合適。動(dong)態測(ce)(ce)(ce)量(liang)過(guo)程中(zhong)，超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)會出現(xian)前(qian)(qian)后波(bo)(bo)動(dong)，以(yi)采(cai)(cai)樣(yang)頻(pin)率2GHz為(wei)例，當(dang)前(qian)(qian)后兩個超聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間(jian)(jian)隔波(bo)(bo)動(dong)1個采(cai)(cai)樣(yang)點，聲(sheng)時波(bo)(bo)動(dong)約為(wei)0.5ns,對應(ying)到厚度(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)誤差約為(wei)0.0015mm,在實際(ji)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過(guo)程中(zhong)發現(xian)動(dong)態測(ce)(ce)(ce)量(liang)時波(bo)(bo)形間(jian)(jian)隔的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)點數為(wei)2~3個，顯然(ran)可以(yi)滿足汽車發動(dong)機用不銹(xiu)鋼管壁厚的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)。

 需要注意的(de)是，動(dong)態測量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)壁厚(hou)(hou)時，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)跳動(dong)在所(suo)難免(mian)，為避(bi)免(mian)超(chao)聲波(bo)在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)內折射，出現(xian)(xian)測量(liang)值(zhi)偏大的(de)現(xian)(xian)象，可以采用線聚(ju)焦(jiao)入射的(de)方(fang)式，使得探頭焦(jiao)線完全覆蓋鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)跳動(dong)的(de)范圍，聚(ju)焦(jiao)超(chao)聲探頭的(de)焦(jiao)點落到(dao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)內壁為最佳，由此(ci)可獲(huo)得最短信號間距(ju)，此(ci)時壁厚(hou)(hou)測量(liang)值(zhi)與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)壁厚(hou)(hou)實(shi)際值(zhi)最為接近，如圖4.12所(suo)示，探頭聚(ju)焦(jiao)透鏡的(de)設計可參(can)照本書4.1.2節進(jin)行(xing)。