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超聲測(cè)厚儀如何工作?

更新時(shí)間:2017-06-15      點(diǎn)擊次數(shù):3619

 超聲測(cè)厚是一種廣泛使用的無損檢測(cè)技術(shù),它用來從材料一側(cè)測(cè)量材料厚度。在19世紀(jì)40年代后期,利用由聲納衍生的原理產(chǎn)生了*臺(tái)商業(yè)超聲測(cè)厚儀器。在19世紀(jì)70年代,小型便攜式儀器由于優(yōu)化了大多數(shù)檢測(cè)應(yīng)用而被廣泛應(yīng)用。之后,在微處理技術(shù)上的發(fā)展使得如今的、便于使用的小型儀器的性能達(dá)到了一個(gè)新的水平。 

   幾乎任何一種普通工程材料都可以用超聲方法來測(cè)量。超聲測(cè)厚儀可用于金屬、塑料、復(fù)合材料、纖維玻璃、陶瓷和玻璃。在線或加工過程中的擠壓塑料和金屬的測(cè)量是可行的,同樣也可測(cè)量多層軋制冷作件或涂層。液面高度和生物學(xué)樣品也可測(cè)量。超聲測(cè)量一直是*無損的方法,它無需切開測(cè)量物。

 常規(guī)的超聲測(cè)量一般不適用于包括木頭、紙、混凝土和泡沫產(chǎn)品的材料。

 聲能能在一個(gè)很寬的頻譜范圍產(chǎn)生,能聽到的聲音存在在一個(gè)相當(dāng)?shù)偷念l率范圍,其上限約為每秒20000個(gè)周期(20KHz)。頻率越高,我們感覺的音調(diào)越高。超聲是一個(gè)在很高頻率的聲能,超過了人類能聽到的界限。大部分超聲測(cè)試是在頻率范圍從500KHz20MHz之間實(shí)施的,但是某些特殊的儀器頻率低至50KHz甚至更低并且高至225MHz。無論是什么頻率,聲能都由根據(jù)物理學(xué)波的基本定律,通過空氣或鋼介質(zhì)來傳播的機(jī)械振動(dòng)模式組成。

 所有的超聲測(cè)厚儀由稱之為超聲波換能器的探頭產(chǎn)生一個(gè)聲脈沖,能測(cè)量它通過測(cè)試塊的行程時(shí)間多長(zhǎng)。因?yàn)槁暡〞?huì)在不同的材料邊界反射,一般在“脈沖/回波"模式下從一側(cè)來實(shí)施測(cè)量,這樣儀器測(cè)量了在試塊遠(yuǎn)側(cè)或底面回波的反射脈沖之間的來回傳播時(shí)間。

 探頭包含一個(gè)由短電脈沖激發(fā)來產(chǎn)生一個(gè)超聲波脈沖的壓電晶片。聲波耦合進(jìn)入試塊并在其中傳播,直到遇到背壁面或其他邊界。反射信號(hào)會(huì)往回傳播到探頭,將聲能轉(zhuǎn)換為電能。事實(shí)上,儀器接收來自另一側(cè)的回波,時(shí)間間隔只有百萬分之幾秒。儀器用在測(cè)試材料中的聲速進(jìn)行編程,從而能夠使用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系式來計(jì)算厚度:

 T = V x t/2

 此處:

 T=工件厚度

 V=在檢測(cè)材料中的聲速

 t =測(cè)量的來回傳播時(shí)間 

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