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。

 超聲波測(ce)(ce)厚技術較(jiao)為(wei)成熟，市場上也(ye)存(cun)在各式各樣的(de)超聲波測(ce)(ce)厚儀，但不銹鋼管壁厚在線(xian)測(ce)(ce)量技術應用較(jiao)少(shao)。

 超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)測(ce)厚的(de)基本原理是(shi)通(tong)過測(ce)量超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)在鋼(gang)(gang)管(guan)內外壁(bi)的(de)反射信號(hao)時(shi)間(jian)差，得(de)到超(chao)(chao)聲縱(zong)波(bo)(bo)在鋼(gang)(gang)管(guan)內傳播(bo)來回兩(liang)次的(de)時(shi)間(jian)，乘以鋼(gang)(gang)管(guan)內超(chao)(chao)聲縱(zong)波(bo)(bo)聲速，即得(de)到鋼(gang)(gang)管(guan)兩(liang)倍(bei)的(de)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(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。

  在檢測(ce)(ce)(ce)(ce)硬件滿足(zu)要(yao)求(qiu)的前(qian)(qian)提下，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)數據處理(li)是影響鋼管壁(bi)厚準確測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的主要(yao)因素。按照奈奎斯特定律，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)必須大于超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的3倍(bei)以上(shang)才能準確表征信(xin)(xin)號(hao)(hao)的特征。當(dang)然，采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)越(yue)高(gao)，信(xin)(xin)號(hao)(hao)的還原越(yue)精確，動(dong)態檢測(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中的測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精度(du)越(yue)高(gao)。圖4.11所示為(wei)(wei)(wei)某小口徑不銹鋼薄壁(bi)管壁(bi)厚超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)截圖，檢測(ce)(ce)(ce)(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)20 MHz,采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz.圖中所示，要(yao)準確計(ji)量(liang)前(qian)(qian)后(hou)(hou)兩次超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的間(jian)(jian)(jian)隔，顯然取每個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的波(bo)前(qian)(qian)較為(wei)(wei)(wei)合適。動(dong)態測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)中，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)會出現(xian)前(qian)(qian)后(hou)(hou)波(bo)動(dong)，以采樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz為(wei)(wei)(wei)例(li)，當(dang)前(qian)(qian)后(hou)(hou)兩個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的間(jian)(jian)(jian)隔波(bo)動(dong)1個(ge)采樣點，聲(sheng)(sheng)時波(bo)動(dong)約(yue)為(wei)(wei)(wei)0.5ns,對(dui)應到(dao)厚度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的誤差約(yue)為(wei)(wei)(wei)0.0015mm,在實(shi)際檢測(ce)(ce)(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中發現(xian)動(dong)態測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時波(bo)形間(jian)(jian)(jian)隔的波(bo)動(dong)點數為(wei)(wei)(wei)2~3個(ge)，顯然可以滿足(zu)汽車發動(dong)機用不銹鋼管壁(bi)厚的測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)精度(du)。

 需要注意(yi)的(de)是，動(dong)態測量鋼管壁(bi)(bi)厚(hou)時，鋼管跳動(dong)在所(suo)難(nan)免，為避免超(chao)聲波在鋼管內折射(she)，出現測量值(zhi)偏大的(de)現象，可以采用線聚(ju)焦入射(she)的(de)方式，使得探頭(tou)焦線完全(quan)覆蓋鋼管跳動(dong)的(de)范圍，聚(ju)焦超(chao)聲探頭(tou)的(de)焦點落到(dao)鋼管內壁(bi)(bi)為最佳，由此可獲(huo)得最短信(xin)號間距，此時壁(bi)(bi)厚(hou)測量值(zhi)與鋼管壁(bi)(bi)厚(hou)實際值(zhi)最為接(jie)近，如(ru)圖4.12所(suo)示，探頭(tou)聚(ju)焦透鏡的(de)設計可參(can)照本書4.1.2節進(jin)行。