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(sheng)波測(ce)厚(hou)技術(shu)較為成熟，市(shi)場上也存(cun)在(zai)各式各樣的超聲(sheng)波測(ce)厚(hou)儀(yi)，但不銹鋼管壁厚(hou)在(zai)線測(ce)量技術(shu)應用較少(shao)。

 超(chao)聲(sheng)(sheng)波測(ce)厚的(de)基(ji)本(ben)原理是(shi)通過測(ce)量超(chao)聲(sheng)(sheng)波在(zai)鋼(gang)管內(nei)外壁的(de)反射信號時間(jian)(jian)差，得到超(chao)聲(sheng)(sheng)縱波在(zai)鋼(gang)管內(nei)傳播來回兩次的(de)時間(jian)(jian)，乘以鋼(gang)管內(nei)超(chao)聲(sheng)(sheng)縱波聲(sheng)(sheng)速，即得到鋼(gang)管兩倍的(de)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)硬件滿(man)足(zu)要求的(de)(de)(de)(de)前(qian)提下，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)數(shu)據處理是影響鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚準確測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)主要因素。按(an)照奈奎斯特定(ding)律，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)必須(xu)大于(yu)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)3倍以(yi)上才能準確表征(zheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。當(dang)然，采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)越(yue)高，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)還原越(yue)精(jing)(jing)確，動(dong)(dong)態(tai)檢測(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)精(jing)(jing)度越(yue)高。圖4.11所(suo)示(shi)為某小口徑不(bu)銹鋼(gang)薄壁(bi)(bi)管(guan)壁(bi)(bi)厚超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)檢測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)截圖，檢測(ce)(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)20 MHz,采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)2GHz.圖中(zhong)所(suo)示(shi)，要準確計量(liang)(liang)(liang)前(qian)后兩次超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔(ge)，顯然取每個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)波(bo)前(qian)較為合適。動(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)過程(cheng)中(zhong)，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)會(hui)出現(xian)前(qian)后波(bo)動(dong)(dong)，以(yi)采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)2GHz為例，當(dang)前(qian)后兩個(ge)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)間隔(ge)波(bo)動(dong)(dong)1個(ge)采(cai)(cai)樣點，聲(sheng)(sheng)時(shi)波(bo)動(dong)(dong)約(yue)為0.5ns,對應(ying)到厚度測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)誤(wu)差約(yue)為0.0015mm,在實際(ji)檢測(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)發現(xian)動(dong)(dong)態(tai)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)時(shi)波(bo)形間隔(ge)的(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)點數(shu)為2~3個(ge)，顯然可以(yi)滿(man)足(zu)汽(qi)車發動(dong)(dong)機用不(bu)銹鋼(gang)管(guan)壁(bi)(bi)厚的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)精(jing)(jing)度。

 需要注意的(de)是，動態測(ce)量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚時，鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動在所難免，為(wei)避免超聲(sheng)波在鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)內折射，出現測(ce)量(liang)值偏大的(de)現象(xiang)，可以采(cai)用線聚焦(jiao)(jiao)入射的(de)方式，使得(de)探(tan)頭焦(jiao)(jiao)線完全覆蓋鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)跳(tiao)動的(de)范圍，聚焦(jiao)(jiao)超聲(sheng)探(tan)頭的(de)焦(jiao)(jiao)點落(luo)到(dao)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)內壁(bi)為(wei)最佳，由此可獲得(de)最短信號間(jian)距，此時壁(bi)厚測(ce)量(liang)值與鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚實(shi)際值最為(wei)接近，如圖4.12所示，探(tan)頭聚焦(jiao)(jiao)透鏡的(de)設(she)計可參照(zhao)本書4.1.2節進行。