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)(chao)聲波(bo)測厚(hou)技(ji)術較為成(cheng)熟，市場上也存在各式各樣的超(chao)(chao)聲波(bo)測厚(hou)儀，但不(bu)銹鋼(gang)管壁厚(hou)在線測量技(ji)術應用較少。

 超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)測厚的基本原理(li)是通過測量超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)在鋼(gang)(gang)管內外壁(bi)的反(fan)射信號時間(jian)差，得到(dao)超(chao)(chao)聲(sheng)縱(zong)波(bo)(bo)在鋼(gang)(gang)管內傳播來(lai)回兩(liang)次的時間(jian)，乘以鋼(gang)(gang)管內超(chao)(chao)聲(sheng)縱(zong)波(bo)(bo)聲(sheng)速，即得到(dao)鋼(gang)(gang)管兩(liang)倍(bei)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(xiu)鋼(gang)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)(jian)(jian)測(ce)硬(ying)件滿足要(yao)求的(de)(de)前(qian)提(ti)下，超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)數據處理是影響鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚準確測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)主要(yao)因(yin)素。按照奈奎斯特定律(lv)，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)采樣(yang)(yang)頻率必須大(da)于(yu)超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)頻率的(de)(de)3倍以上才能準確表征(zheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)特征(zheng)。當然(ran)，采樣(yang)(yang)頻率越(yue)高，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)還原越(yue)精確，動(dong)(dong)態檢(jian)(jian)(jian)測(ce)過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)精度越(yue)高。圖(tu)4.11所(suo)示為某小(xiao)口徑不銹鋼(gang)薄壁(bi)(bi)管(guan)壁(bi)(bi)厚超(chao)(chao)聲(sheng)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)截圖(tu)，檢(jian)(jian)(jian)測(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)頻率20 MHz,采樣(yang)(yang)頻率2GHz.圖(tu)中(zhong)(zhong)所(suo)示，要(yao)準確計量(liang)(liang)(liang)前(qian)后兩次超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)間(jian)隔(ge)，顯(xian)(xian)然(ran)取(qu)每(mei)個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)波(bo)前(qian)較(jiao)為合適。動(dong)(dong)態測(ce)量(liang)(liang)(liang)過程中(zhong)(zhong)，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)會(hui)出現前(qian)后波(bo)動(dong)(dong)，以采樣(yang)(yang)頻率2GHz為例，當前(qian)后兩個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)間(jian)隔(ge)波(bo)動(dong)(dong)1個(ge)采樣(yang)(yang)點，聲(sheng)時波(bo)動(dong)(dong)約為0.5ns,對應(ying)到(dao)厚度測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)誤差約為0.0015mm,在(zai)實際(ji)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)過程中(zhong)(zhong)發(fa)現動(dong)(dong)態測(ce)量(liang)(liang)(liang)時波(bo)形間(jian)隔(ge)的(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)點數為2~3個(ge)，顯(xian)(xian)然(ran)可以滿足汽車發(fa)動(dong)(dong)機用(yong)不銹鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)精度。

 需(xu)要注意(yi)的是，動態測量(liang)鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)時(shi)，鋼(gang)管(guan)跳(tiao)(tiao)動在(zai)所難免，為(wei)避免超(chao)聲波在(zai)鋼(gang)管(guan)內折射，出現測量(liang)值偏大(da)的現象，可以(yi)采用線聚焦入射的方式，使得(de)探(tan)頭焦線完全(quan)覆蓋(gai)鋼(gang)管(guan)跳(tiao)(tiao)動的范(fan)圍，聚焦超(chao)聲探(tan)頭的焦點落到鋼(gang)管(guan)內壁(bi)為(wei)最(zui)(zui)佳，由此可獲得(de)最(zui)(zui)短信(xin)號間(jian)距，此時(shi)壁(bi)厚(hou)測量(liang)值與鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)實際(ji)值最(zui)(zui)為(wei)接近，如圖4.12所示，探(tan)頭聚焦透鏡的設計可參照(zhao)本(ben)書(shu)4.1.2節進行。