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超声测厚仪如何工作?

更新时间:2017-06-15      点击次数:3646

 超声测厚是一种广泛使用的无损检测技术,它用来从材料一侧测量材料厚度。在19世纪40年代后期,利用由声纳衍生的原理产生了*台商业超声测厚仪器。在19世纪70年代,小型便携式仪器由于优化了大多数检测应用而被广泛应用。之后,在微处理技术上的发展使得如今的、便于使用的小型仪器的性能达到了一个新的水平。 

   几乎任何一种普通工程材料都可以用超声方法来测量。超声测厚仪可用于金属、塑料、复合材料、纤维玻璃、陶瓷和玻璃。在线或加工过程中的挤压塑料和金属的测量是可行的,同样也可测量多层轧制冷作件或涂层。液面高度和生物学样品也可测量。超声测量一直是*无损的方法,它无需切开测量物。

 常规的超声测量一般不适用于包括木头、纸、混凝土和泡沫产品的材料。

 声能能在一个很宽的频谱范围产生,能听到的声音存在在一个相当低的频率范围,其上限约为每秒20000个周期(20KHz)。频率越高,我们感觉的音调越高。超声是一个在很高频率的声能,超过了人类能听到的界限。大部分超声测试是在频率范围从500KHz20MHz之间实施的,但是某些特殊的仪器频率低至50KHz甚至更低并且高至225MHz。无论是什么频率,声能都由根据物理学波的基本定律,通过空气或钢介质来传播的机械振动模式组成。

 所有的超声测厚仪由称之为超声波换能器的探头产生一个声脉冲,能测量它通过测试块的行程时间多长。因为声波会在不同的材料边界反射,一般在“脉冲/回波"模式下从一侧来实施测量,这样仪器测量了在试块远侧或底面回波的反射脉冲之间的来回传播时间。

 探头包含一个由短电脉冲激发来产生一个超声波脉冲的压电晶片。声波耦合进入试块并在其中传播,直到遇到背壁面或其他边界。反射信号会往回传播到探头,将声能转换为电能。事实上,仪器接收来自另一侧的回波,时间间隔只有百万分之几秒。仪器用在测试材料中的声速进行编程,从而能够使用简单的数学关系式来计算厚度:

 T = V x t/2

 此处:

 T=工件厚度

 V=在检测材料中的声速

 t =测量的来回传播时间 

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