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超声波测厚仪校验中面临的问题及解决措施

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2020-02-12 16:05????浏览量:
0 引言
目前, 我国超声波测厚仪计量性能的校验是依据JJF 1126 - 2004《超声波测厚仪校验规范》进行。实际仪器校验工作中经常会遇到一些旧的超声波测厚仪, 这些测厚仪由于长期使用, 仪器的测量性能变差, 磨损程度增加, 外加上仪器校验过程中一些小的疏忽, 很容易导致超声波测厚仪显示示值不准确。针对这些问题, 本人总结了几则小经验。
 仪器校验
1 超声波测厚仪的工作原理
超声波测厚仪的工作原理如图 1 所示。测厚仪通过探头发射超声波, 超声波在到达被测物体底面后反射回来被探头接收。计数器精确测量超声波在被测物体中往返一次传播的时间, 通过计算测得被测物体的厚度值[1] 。H = vt/2式中: H 为试件厚度; v 为声速; t 为超声波在试件中往返一次的传播时间超声波测厚仪主要分为分辨力 0. 1 mm 和 0. 01 mm两种, 以下以分辨力为 0. 1 mm 的超声波测厚仪为例。分辨力为 0. 1 mm 的超声波测厚仪, 测量范围下限至10 mm以下的最大允许示值误差为 ± 0. 1 mm; 10 mm至 测 量 范 围 上 限 的 最 大 允 许 示 值 误 差 为 ±( 0. 1 + 100/ H ) , H 为标准厚度块的标称值。
 
2 引起超声波测厚仪显示示值不准确的原因分析及解决措施
2. 1 校验试块锈蚀引起的示值不准确
超声波测厚仪都自配一块校验试块, 便于每次测量前进行仪器的自校验。但是由于使用人员的保养不当, 校验试块容易锈蚀, 校验试块的表面粗糙度增加,容易使探头与试块接触面的耦合效果变差, 反射回波降低, 甚至有时探头无法接收到回波信号[2] , 因此对测厚仪的示值产生影响。用锈蚀的校验试块校验测厚仪, 在测量 范 围 较 小 的 情 况 下 仪 器 示 值 偏 小 0. 1 ~0. 2 mm。如果校验试块的锈蚀影响到了仪器的示值,可以另配一块较好的校验试块进行自仪器校验, 再次测量时仪器的示值误差也会减小。
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图 2 所示的是某一超声波测厚仪自配的校验试块,因长期保养不当而锈蚀, 厚度为 4. 0 mm。图 3 所示的是一块较好的超声波通用校验试块, 厚度也为4. 0 mm。分别用锈蚀的校验试块和较好的校验试块对超声波测厚仪进行自校验, 校验完毕后对一组标准厚度块进行测量。测量结果如表 1 所示, 使用较好的校验试块校验后仪器示值误差符合规范的要求, 这个结果验证了之前的分析是正确的。
 
2. 2 耦合剂用量使用不当引起的示值不准确
为了消除探头与被测物体之间的空气, 便于超声波可以有效地穿入被测物体进行检测, 在超声波测厚仪进行测量时, 都会使用耦合剂[3] 。耦合剂涂抹的厚薄有时候也会对仪器的示值有一定的影响, 有些超声波测厚仪在耦合剂涂抹充分时测得的数据较为准确,还有些超声波测厚仪只需要涂抹很薄的一层耦合剂便能测得准确的数据, 涂抹较厚的耦合剂反而会影响仪器示值。耦合剂的用量使用不当容易引起0. 1 ~ 0. 2 mm的示值误差, 因此在使用耦合剂时, 要根据超声波测厚仪的具体情况适量使用。
 
某一超声波测厚仪的探头分别涂抹少量和足量耦合剂后, 测量同一组标准厚度块。测量结果如表 2 所示, 探头涂抹足量耦合剂时仪器示值误差符合规范的要求, 这个结果验证了之前的分析是正确的。
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2. 3 仪器校验方法的选择错误引起的示值不准确
为了确保测量的准确性, 超声波测厚仪每次使用前都要对自配的或者已知厚度的校验试块进行测量,以达到仪器自我校验的目的。有些超声波测厚仪的自校验可能会有几种方法供选择, 例如单点校验法和两点校验法。仪器校验方法选择错误时仪器也会产生很大的示值误差, 尤其是对测量性能变差的旧超声波测厚仪。因此正确的选用自校验的方法, 对超声波测厚仪显示示值的准确性有很大影响。
 
对某一超声波测厚仪进行自校验, 第一次测量前自校验使用的是仪器自身配置的 4. 0 mm 的校验试块,仪器校验完毕后对一组标准厚度块进行测量。第二次测量前自校验使用的是超声波测厚仪阶梯试块, 对 1 mm 和10 mm 两点进行自校验, 校验完毕后再次对该组标准厚度块进行测量。两次测量结果如表 3 所示, 单点法仪器校验后仪器示值误差超出规范的要求, 两点法校验后仪器示值误差符合规范的要求。超声波测厚仪的测量性能比较好的情况下, 用自身配置的 4. 0 mm 的校验试块自校验后, 进行测量的结果大多数是可以符合规范要求的。但是对于测量性能变差的超声波测厚仪, 要根据仪器的自身情况选择适合的自校验方法。
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3 结束语
以上分析了引起超声波测厚仪显示示值不准确的几种原因, 虽然有些原因引起的示值误差仅有 0. 1 ~0. 2 mm, 但是在测量范围下限至 10 mm 的测量范围内, 0. 1 ~ 0. 2 mm 的示值误差对超声波测厚仪的影响也是很大的。因此, 注意仪器校验工作中的一些细节问题,才能够保证仪器校验结果的准确可靠。

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