壓電超聲波高溫測(cè)厚難點(diǎn)及釋疑（二）

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數(shù)字化增益調(diào)節(jié)與屏蔽條

v   一般的分檔調(diào)節(jié)增益，在底波信號(hào)變強(qiáng)的同時(shí)，散射的干擾信號(hào)也在變大，因此，最好能進(jìn)行增益的數(shù)字化調(diào)節(jié)（而不是粗略的分檔調(diào)節(jié)），這樣，能“剛剛好”地把底波信號(hào)調(diào)到可被捕捉的強(qiáng)度、同時(shí)干擾信號(hào)還不足以影響測(cè)量。 “ 數(shù)字化增益調(diào)節(jié) ” 應(yīng)運(yùn)而生。

v   更進(jìn)一步，最好能把干擾信號(hào)屏蔽掉，這叫“屏蔽條調(diào)節(jié)”。（ blank ）

關(guān)于溫度補(bǔ)償

v   如前所述，同一種材質(zhì)，受溫度的影響，介質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)以及吸能效果，會(huì)導(dǎo)致聲速隨溫度變化。

v   關(guān)于這一點(diǎn)，目前沒(méi)有太多數(shù)據(jù)或文獻(xiàn)，僅知，特定條件下，聲速與溫度的變化關(guān)系為：每百度下降 1% 。 ---- 僅供參考。

v   為了方便應(yīng)用，有儀器增加了 “ 溫度補(bǔ)償系數(shù) ” 這個(gè)功能，供使用者自行調(diào)節(jié)。

實(shí)測(cè)中的要點(diǎn)

1 ，選擇合適的耦合劑。測(cè)量前，耦合劑應(yīng)涂抹在探頭底面， 然后迅速對(duì)被測(cè)位置進(jìn)行 “點(diǎn)測(cè) ” ，一接觸上，馬上移開(kāi)探頭（不要因?yàn)闆](méi)出現(xiàn)信號(hào)或者讀值，就使勁按壓，這樣沒(méi)有用，其時(shí)耦合劑早已干結(jié)）。移開(kāi)探頭后，馬上用棉紗布將被測(cè)點(diǎn)和探頭底面擦凈，避免耦合劑被測(cè)面和探頭底面形成結(jié)垢、影響下一次的耦合。

2 ，對(duì)于彎道和彎頭部位，應(yīng)在 90 度外凸處和側(cè)面各測(cè)一次，以供驗(yàn)證。

3 ，通過(guò)多次的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，目前，各種讀數(shù)型儀器（包括進(jìn)口的）、各種探頭（即便是標(biāo)稱到 500℃ 的探頭），在 350℃ 以上的表面（用紅外測(cè)溫儀測(cè)量），都難以實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。

市場(chǎng)現(xiàn)狀

v   通常的誤解：看到標(biāo)稱 500℃ 的探頭就認(rèn)為能測(cè)量，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到，真正的關(guān)鍵點(diǎn)在于，儀器對(duì)信號(hào)的處理能力；

v   用戶購(gòu)買了這樣的探頭，即便不能測(cè)量，也不會(huì)再說(shuō)什么，因?yàn)?，在他看?lái)，他已經(jīng)盡力了、已經(jīng)買了最好的儀器（進(jìn)口的）、用了最好的探頭。

v   以上兩點(diǎn)，掩蓋了這樣一個(gè)事實(shí)： “ 標(biāo)稱 500℃ 的探頭并不能真的測(cè)量 500℃ 的高溫表面、并沒(méi)有真正改善高溫狀態(tài)下超聲傳播特性”。

v   于是，“后來(lái)者”繼續(xù)去尋找“進(jìn)口 500 ℃ 高溫探頭”，這就是市場(chǎng)現(xiàn)狀。

v   我們建議：“眼見(jiàn)為實(shí)”，在購(gòu)買之前，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證。拿紅外測(cè)溫儀測(cè)量一下表面溫度，就在那個(gè) 500 ℃ 的位置進(jìn)行測(cè)厚，看看效果究竟如何。

總 結(jié)

1 ，耦合效果很重要。高溫下，耦合劑中水分的瞬間蒸發(fā)，造成耦合劑干結(jié)、碳化，使 “ 耦合 ” 失效。

2 ，高溫探頭并沒(méi)有從原理上解決超聲波在高溫下傳播的問(wèn)題，只解決了對(duì)探頭的保護(hù)問(wèn)題。也就是說(shuō)，“更能耐受高溫”不等同于“更能在高溫材質(zhì)中有效地傳播信號(hào)”。

3 ，被測(cè)面和被測(cè)材質(zhì)，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)判斷。漆皮鼓包、內(nèi)外壁不平行、強(qiáng)散射性材質(zhì)等，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量，是很正常的事，不要試圖解決。

4 ，儀器廠商只能從儀器主機(jī)的性能功能上去考慮解決辦法，比如：掃查、增益、讀值保持、 A 掃、溫度補(bǔ)償系數(shù)，等

補(bǔ)充 1 ：測(cè)量精度問(wèn)題

v   儀器本身是個(gè)“計(jì)時(shí)器”，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，則測(cè)量一定能準(zhǔn)確。

v   單位：公制、英制、微秒。所以，高端儀器，通常都有“微秒”這個(gè)選項(xiàng)，這也體現(xiàn)了對(duì)超聲測(cè)量的真正理解。

v   微秒分辨率 X 材料聲速 —— 這才是討論儀器測(cè)量精度的基點(diǎn)。再考慮到探頭晶振片振動(dòng)效果的影響、以及“側(cè)壁干擾”等超聲波傳遞的物理特性，進(jìn)口測(cè)厚儀的官方資料，從來(lái)不提“測(cè)厚誤差”，只提“分辨率”。

補(bǔ)充 2 ：關(guān)于電磁超聲

v   考慮到耦合效果的影響，高溫狀態(tài)下（ 400 度以上），電磁超聲測(cè)厚儀，無(wú)需耦合劑，因此，是個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的選擇。

v   “ 凡興一利，必生一弊 ” ，電磁超聲，激勵(lì)和拾取的，是橫波信號(hào)，比起壓電超聲的縱波信號(hào)，在指向性差和抗干擾性方面，略有差異，因此，在管徑較小、以及表面有漆或銹蝕的情況下，可能影響較大。這一點(diǎn)，使用者必須了解和理解。

結(jié)束語(yǔ)

v   產(chǎn)品問(wèn)題，有三個(gè)層面，“質(zhì)量性問(wèn)題”、“適用性問(wèn)題”、“應(yīng)用性問(wèn)題”。

v   物理原理，都是公開(kāi)的、通用的。重點(diǎn)在于應(yīng)用。尤其是在役設(shè)備的檢測(cè)檢查，這也正是，無(wú)損檢查的專業(yè)性與魅力所在。

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