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(bo)(bo)測(ce)厚技術較(jiao)(jiao)為成(cheng)熟，市(shi)場上也存在各式各樣的超聲波(bo)(bo)測(ce)厚儀，但不銹鋼管(guan)壁厚在線測(ce)量技術應用較(jiao)(jiao)少(shao)。

 超(chao)(chao)(chao)聲波(bo)測厚的基本原理是通(tong)過(guo)測量超(chao)(chao)(chao)聲波(bo)在(zai)鋼(gang)(gang)管內外壁(bi)的反射信號(hao)時(shi)間差，得(de)到超(chao)(chao)(chao)聲縱波(bo)在(zai)鋼(gang)(gang)管內傳播來回兩(liang)(liang)次(ci)的時(shi)間，乘以(yi)鋼(gang)(gang)管內超(chao)(chao)(chao)聲縱波(bo)聲速(su)，即得(de)到鋼(gang)(gang)管兩(liang)(liang)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。

  在檢(jian)(jian)測(ce)(ce)硬件(jian)滿足要求的(de)(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號數據(ju)處理是(shi)影(ying)響鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)(hou)準(zhun)確(que)(que)測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)主要因(yin)素。按照奈(nai)奎(kui)斯特(te)定律，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)采(cai)樣(yang)頻率(lv)必須大(da)于超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)3倍(bei)以(yi)(yi)上(shang)才(cai)能準(zhun)確(que)(que)表征(zheng)信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)。當然，采(cai)樣(yang)頻率(lv)越(yue)高，信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)還(huan)原越(yue)精(jing)確(que)(que)，動(dong)態(tai)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)過程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)(du)越(yue)高。圖(tu)4.11所示(shi)為(wei)某小口徑(jing)不銹(xiu)鋼(gang)薄壁(bi)管(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)(hou)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號截圖(tu)，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)頻率(lv)20 MHz,采(cai)樣(yang)頻率(lv)2GHz.圖(tu)中所示(shi)，要準(zhun)確(que)(que)計量(liang)(liang)前(qian)后兩次超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)間(jian)(jian)隔(ge)(ge)，顯(xian)然取每個(ge)(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)前(qian)較為(wei)合適。動(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)(liang)過程(cheng)中，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號會(hui)出現(xian)前(qian)后波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)，以(yi)(yi)采(cai)樣(yang)頻率(lv)2GHz為(wei)例(li)，當前(qian)后兩個(ge)(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)(de)間(jian)(jian)隔(ge)(ge)波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)1個(ge)(ge)采(cai)樣(yang)點，聲(sheng)(sheng)時波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)約為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)誤差(cha)約為(wei)0.0015mm,在實際檢(jian)(jian)測(ce)(ce)過程(cheng)中發現(xian)動(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)(liang)時波(bo)(bo)(bo)(bo)形間(jian)(jian)隔(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)點數為(wei)2~3個(ge)(ge)，顯(xian)然可以(yi)(yi)滿足汽車(che)發動(dong)機(ji)用不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)(du)。

 需要注意的是，動(dong)態測(ce)(ce)量鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)時(shi)，鋼管(guan)跳動(dong)在(zai)所(suo)難(nan)免(mian)，為避免(mian)超(chao)聲(sheng)波在(zai)鋼管(guan)內折射(she)，出現測(ce)(ce)量值偏(pian)大的現象(xiang)，可以采用線聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)入射(she)的方(fang)式，使得探頭(tou)焦(jiao)(jiao)(jiao)線完全覆(fu)蓋鋼管(guan)跳動(dong)的范圍，聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)超(chao)聲(sheng)探頭(tou)的焦(jiao)(jiao)(jiao)點落到(dao)鋼管(guan)內壁(bi)為最(zui)佳，由(you)此可獲得最(zui)短信號間距，此時(shi)壁(bi)厚(hou)測(ce)(ce)量值與(yu)鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)實際(ji)值最(zui)為接近，如圖4.12所(suo)示(shi)，探頭(tou)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)透鏡的設計可參(can)照本書(shu)4.1.2節(jie)進(jin)行。