超聲測厚傳感器綜述

　　一、測厚原理及分類
　　用來測量材料及物體厚度的儀表統(tǒng)稱為測厚儀。按照測量原理不同，可以分為以下幾類：
　　1.超聲波測厚儀：根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量。當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的材料均可采用此原理測量。
　　二、超聲波測厚
　　1.超聲波測厚原理和分類：
　　利用超聲波在介質(zhì)中的脈沖反射對物體進(jìn)行厚度測試的儀器稱為超聲測厚儀。
　　超聲波測厚是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的。當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來確定被測材料的厚度。

　　超聲波測厚探頭分為單晶探頭和雙晶探頭，單晶探頭是發(fā)射和接收采用同一個(gè)晶片，雙晶探頭是發(fā)射和接收分別采用一個(gè)晶片，單晶探頭一般探測較厚的工件，雙晶探頭則探測較薄的工件。
　　2.超聲波測厚的意義
　　基于超聲波測量原理，可以測量金屬及其他多種材料的厚度，如鋼、鑄鋼、鋁、紫銅、黃銅、鋅、石英玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、陶瓷、塑料及其他任何超聲波的良導(dǎo)體，可以對生產(chǎn)設(shè)備中各種板材厚度、管道壁厚、壓力容器壁厚進(jìn)行測量，尤其是在只許可一個(gè)側(cè)面可接觸的場合，更能顯示其優(yōu)越性，因此對石油、冶金、造船、機(jī)械、化工、電力、原子能等各工業(yè)部門的產(chǎn)品檢驗(yàn)，對設(shè)備安全運(yùn)行及現(xiàn)代化管理起著主要的作用。
　　3.超聲波測厚傳感器的分類
　　超聲波測厚傳感器的分類是按頻率和單雙晶來區(qū)分：如0.5MHZ單晶，5MHZ雙晶，15MHZ單晶等。
　　頻率：是指超聲波的回波頻率,也就是探頭發(fā)出的超聲波從被測工件的界面上反射回探頭的回波頻率。
　　不同的應(yīng)用場合，根據(jù)超聲頻率、晶片大小和材料的物理特性等選擇不同的超聲探頭。超聲波的頻率很高時(shí)，波長會(huì)很短，脈沖的寬度也會(huì)很窄，能量集中在一起，分辨率會(huì)比較高，但是在物體中衰減比較快，掃查的空間??；晶片的尺寸越小時(shí)，發(fā)射的能量越小，近場范圍內(nèi)的聲束會(huì)變得很窄；當(dāng)被測對象的晶粒比較粗大時(shí)，可以選擇頻率比較低的超聲探頭；對于散射性比較低的一些材料，比較適合選擇高頻超聲探頭。
　　根據(jù)用途和應(yīng)用環(huán)境的不同，超聲波探頭（傳感器）又分為不同的形狀，根據(jù)應(yīng)用場合采用不同的超聲波探頭來測量,能夠達(dá)到最精確的測量效果。

               表2探頭形狀及用途

類型	類別	優(yōu)點(diǎn)和用途
直探頭	縱波直探頭     橫波直探頭	優(yōu)點(diǎn):適用于探測晶片正下方與聲束方向垂直的情況，檢測靈敏度高，探測深度較大，適用范圍較廣   用途:用于鍛件、鋼板超聲波探傷
斜探頭	縱波斜探頭 橫波斜探頭 表面波斜探頭	優(yōu)點(diǎn)：適合探測探頭斜下方不同角度方向的情況，探測深度較小，檢測靈敏度較高。 用途：多種焊縫檢測應(yīng)用和金屬板、金屬管、金屬坯以及鍛件中垂直于表面的裂縫檢測，也可用于機(jī)械加工零件與結(jié)構(gòu)零件的檢測。
帶曲率探頭	周向曲率探頭 徑向曲率探頭	優(yōu)點(diǎn)：晶片產(chǎn)生超聲波的入射方向可以改變 用途：周向曲率探頭常用于無縫鋼管、直縫焊管、筒型鍛件軸類工件等軸向缺陷的檢測，徑向曲率探頭常用于無縫鋼管、鋼管對接焊縫、筒型鍛件、軸類工件等徑向缺陷的檢測。
聚焦 探頭	點(diǎn)聚焦水浸式探頭 線聚焦水浸式探頭 點(diǎn)聚焦接觸式探頭 線聚焦接觸式探頭	優(yōu)點(diǎn)：具有良好的方向性，適用于探測曲面零件與晶片垂直方向上一定深度的缺陷。   用途：聲束尺寸小，可以提高檢測的靈敏度和分辨力,水浸式聚焦探頭要求藕合劑為水,常用于分析材料性能和細(xì)小缺陷,檢測精度高。
表面波探頭	表面波斜探頭	沿工件表面?zhèn)鬏數(shù)臋M波，速度慢、能量低、波長短、探測深度淺、對工件表面光潔度要求比較嚴(yán)格。