超声波测厚仪的原理

企业   2024-11-20 15:00   江苏  
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我们被看不见的声波包围着。在介质中,如水或空气,它们是机械振动。超声波是一种频率大于人类听觉极限(一般接受为大于20kHz)的声音。超声波检测使用的声音频率通常在500kHz20MHz之间。超声波测厚仪的工作原理是在换能器探头中产生声波脉冲。声音穿过被测材料并返回所花费的时间被精确地测量出来。声波从不同材料之间的边界反射,换能器不仅产生声脉冲,而且还监听回声。发出的声脉冲与产生的后墙回波之间的时间可以用以下公式测量:


距离=速度x时间


脉冲是声音能量的爆发,就像敲鼓一样。回声是同样的声音被反射回来。声波被耦合到使用耦合凝胶的测试材料中,并穿过它,直到它们遇到后墙或另一个边界。然后反射回传感器,传感器将声能转换回电能。仪表监听来自对面的回声。通常,时间间隔只有百万分之几秒。预先设定测试材料的声速,然后就可以计算厚度。


S = V x t ÷ 2


式中:S =衬底厚度

v =衬底材料中的声速

t =测量的往返时间(脉冲到回波)


测试材料中的声速是这个计算的重要组成部分。不同的材料以不同的速度传播声波,通常在硬材料中更快,在软材料中更慢。必须将超声波测厚仪校准到被测材料的声速。测量的准确性取决于校准的准确性。这通常是用厚度精确已知的参考标准来完成的。声速随温度的升高而降低,因此参考标准件应与被测件处于相同的温度。


耦合剂:高频声音在空气中会迅速消散,因此需要一种水基凝胶,放置在基材上,形成一层,消除换能器和基材之间的空气。这使得声音能够传输到基材中。这种水基凝胶就是耦合剂。


编辑:朱致远、顾盛康

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