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)波測厚技術較為成熟，市場上也(ye)存(cun)在各式各樣的超聲(sheng)波測厚儀，但不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)壁厚在線測量技術應(ying)用較少。

 超(chao)聲(sheng)波測(ce)厚的基本原理是通過(guo)測(ce)量(liang)超(chao)聲(sheng)波在鋼(gang)管(guan)內外壁的反射信(xin)號時間(jian)差，得到超(chao)聲(sheng)縱波在鋼(gang)管(guan)內傳播來(lai)回兩(liang)次的時間(jian)，乘以鋼(gang)管(guan)內超(chao)聲(sheng)縱波聲(sheng)速，即得到鋼(gang)管(guan)兩(liang)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)(jian)測(ce)(ce)硬件滿足(zu)要求的(de)(de)(de)前(qian)提下(xia)，超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)數據處理(li)是影響鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)準確測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)主(zhu)要因(yin)素。按照(zhao)奈奎(kui)斯特定律，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)必須大于超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)3倍以上(shang)才能準確表征信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)特征。當然，采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)越(yue)高，信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)還原越(yue)精確，動(dong)(dong)態檢(jian)(jian)測(ce)(ce)過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)精度越(yue)高。圖4.11所(suo)示為(wei)某(mou)小口徑(jing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)薄壁(bi)管(guan)壁(bi)厚(hou)超(chao)(chao)聲(sheng)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)截圖，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)超(chao)(chao)聲(sheng)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)20 MHz,采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz.圖中(zhong)(zhong)所(suo)示，要準確計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)前(qian)后(hou)兩(liang)次超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)間隔(ge)，顯然取每個超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)前(qian)較為(wei)合適。動(dong)(dong)態測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)過程中(zhong)(zhong)，超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)會出現(xian)(xian)前(qian)后(hou)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)，以采樣(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)2GHz為(wei)例(li)，當前(qian)后(hou)兩(liang)個超(chao)(chao)聲(sheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)間隔(ge)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)1個采樣(yang)點，聲(sheng)時波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)約(yue)為(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)誤差(cha)約(yue)為(wei)0.0015mm,在(zai)實際檢(jian)(jian)測(ce)(ce)過程中(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)(xian)動(dong)(dong)態測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)時波(bo)(bo)(bo)形間隔(ge)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)點數為(wei)2~3個，顯然可以滿足(zu)汽車發(fa)動(dong)(dong)機用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)精度。

 需要(yao)注意的是，動(dong)態測量(liang)鋼管(guan)(guan)壁厚(hou)時(shi)，鋼管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)在所(suo)難免，為避免超聲(sheng)波在鋼管(guan)(guan)內折(zhe)射(she)，出(chu)現測量(liang)值偏大的現象，可(ke)(ke)以采用線(xian)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)入射(she)的方式，使得探(tan)頭(tou)焦(jiao)(jiao)線(xian)完全覆(fu)蓋(gai)鋼管(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)的范圍，聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)超聲(sheng)探(tan)頭(tou)的焦(jiao)(jiao)點落到(dao)鋼管(guan)(guan)內壁為最佳(jia)，由此可(ke)(ke)獲得最短信號(hao)間距(ju)，此時(shi)壁厚(hou)測量(liang)值與鋼管(guan)(guan)壁厚(hou)實際值最為接近(jin)，如圖4.12所(suo)示，探(tan)頭(tou)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)透鏡的設(she)計可(ke)(ke)參照本書4.1.2節進(jin)行。