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)聲波測厚技術較(jiao)為(wei)成熟，市(shi)場上也(ye)存在各式各樣的超(chao)聲波測厚儀，但不銹鋼管(guan)壁厚在線(xian)測量(liang)技術應用較(jiao)少。

 超(chao)聲(sheng)波(bo)測厚的基本原(yuan)理(li)是通(tong)過測量超(chao)聲(sheng)波(bo)在鋼管(guan)(guan)內(nei)外壁的反射信(xin)號時(shi)(shi)間差，得(de)到超(chao)聲(sheng)縱波(bo)在鋼管(guan)(guan)內(nei)傳播來(lai)回(hui)兩次的時(shi)(shi)間，乘以(yi)鋼管(guan)(guan)內(nei)超(chao)聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速，即得(de)到鋼管(guan)(guan)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(bu)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(zai)檢(jian)測硬件滿(man)足(zu)要(yao)求的(de)前(qian)提下，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)波信(xin)號(hao)(hao)數(shu)據處理是影響鋼(gang)(gang)管(guan)壁(bi)(bi)(bi)厚準確測量(liang)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素。按照奈(nai)奎(kui)斯特(te)定律，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)率必須大于超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)率的(de)3倍以(yi)上(shang)才能準確表征信(xin)號(hao)(hao)的(de)特(te)征。當(dang)(dang)然，采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)率越(yue)(yue)高，信(xin)號(hao)(hao)的(de)還原越(yue)(yue)精確，動(dong)態檢(jian)測過(guo)程中(zhong)的(de)測量(liang)精度(du)越(yue)(yue)高。圖(tu)4.11所示為(wei)(wei)某小口(kou)徑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)薄(bo)壁(bi)(bi)(bi)管(guan)壁(bi)(bi)(bi)厚超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)檢(jian)測信(xin)號(hao)(hao)截圖(tu)，檢(jian)測超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)頻(pin)(pin)(pin)率20 MHz,采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)率2GHz.圖(tu)中(zhong)所示，要(yao)準確計(ji)量(liang)前(qian)后兩次超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)間(jian)隔(ge)，顯然取(qu)每個(ge)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)波前(qian)較為(wei)(wei)合(he)適。動(dong)態測量(liang)過(guo)程中(zhong)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)會出現前(qian)后波動(dong)，以(yi)采(cai)樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)率2GHz為(wei)(wei)例，當(dang)(dang)前(qian)后兩個(ge)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)間(jian)隔(ge)波動(dong)1個(ge)采(cai)樣(yang)點，聲(sheng)時波動(dong)約(yue)為(wei)(wei)0.5ns,對應到厚度(du)測量(liang)的(de)誤差約(yue)為(wei)(wei)0.0015mm,在(zai)實際(ji)檢(jian)測過(guo)程中(zhong)發(fa)現動(dong)態測量(liang)時波形間(jian)隔(ge)的(de)波動(dong)點數(shu)為(wei)(wei)2~3個(ge)，顯然可以(yi)滿(man)足(zu)汽車(che)發(fa)動(dong)機用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)壁(bi)(bi)(bi)厚的(de)測量(liang)精度(du)。

 需要注意(yi)的是，動態測量鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚時，鋼(gang)管(guan)跳動在(zai)所(suo)難免(mian)，為(wei)避免(mian)超(chao)聲波在(zai)鋼(gang)管(guan)內(nei)折射，出現(xian)測量值偏大的現(xian)象，可以采用(yong)線(xian)聚焦(jiao)(jiao)入射的方(fang)式(shi)，使得(de)探(tan)頭焦(jiao)(jiao)線(xian)完全覆蓋鋼(gang)管(guan)跳動的范圍，聚焦(jiao)(jiao)超(chao)聲探(tan)頭的焦(jiao)(jiao)點(dian)落到鋼(gang)管(guan)內(nei)壁(bi)(bi)為(wei)最(zui)佳，由此可獲得(de)最(zui)短信號間距(ju)，此時壁(bi)(bi)厚測量值與鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚實(shi)際值最(zui)為(wei)接近，如圖4.12所(suo)示(shi)，探(tan)頭聚焦(jiao)(jiao)透(tou)鏡的設計(ji)可參照本(ben)書4.1.2節進行。