壓電超聲波高溫測厚難點及釋疑(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,在底波信號變強的同時,散射的干擾信號也在變大,因此,最好能進行增益的數(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”地把底波信號調(diào)到可被捕捉的強度、同時干擾信號還不足以影響測量。 “ 數(shù)字化增益調(diào)節(jié) ” 應運而生。
v 更進一步,最好能把干擾信號屏蔽掉,這叫“屏蔽條調(diào)節(jié)”。( blank )
關(guān)于溫度補償
v 如前所述,同一種材質(zhì),受溫度的影響,介質(zhì)熱運動以及吸能效果,會導致聲速隨溫度變化。
v 關(guān)于這一點,目前沒有太多數(shù)據(jù)或文獻,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 為了方便應用,有儀器增加了 “ 溫度補償系數(shù) ” 這個功能,供使用者自行調(diào)節(jié)。
實測中的要點
1 ,選擇合適的耦合劑。測量前,耦合劑應涂抹在探頭底面, 然后迅速對被測位置進行 “點測 ” ,一接觸上,馬上移開探頭(不要因為沒出現(xiàn)信號或者讀值,就使勁按壓,這樣沒有用,其時耦合劑早已干結(jié))。移開探頭后,馬上用棉紗布將被測點和探頭底面擦凈,避免耦合劑被測面和探頭底面形成結(jié)垢、影響下一次的耦合。
2 ,對于彎道和彎頭部位,應在 90 度外凸處和側(cè)面各測一次,以供驗證。
3 ,通過多次的現(xiàn)場實測,目前,各種讀數(shù)型儀器(包括進口的)、各種探頭(即便是標稱到 500℃ 的探頭),在 350℃ 以上的表面(用紅外測溫儀測量),都難以實現(xiàn)有效測量。
市場現(xiàn)狀
v 通常的誤解:看到標稱 500℃ 的探頭就認為能測量,沒有認識到,真正的關(guān)鍵點在于,儀器對信號的處理能力;
v 用戶購買了這樣的探頭,即便不能測量,也不會再說什么,因為,在他看來,他已經(jīng)盡力了、已經(jīng)買了最好的儀器(進口的)、用了最好的探頭。
v 以上兩點,掩蓋了這樣一個事實: “ 標稱 500℃ 的探頭并不能真的測量 500℃ 的高溫表面、并沒有真正改善高溫狀態(tài)下超聲傳播特性”。
v 于是,“后來者”繼續(xù)去尋找“進口 500 ℃ 高溫探頭”,這就是市場現(xiàn)狀。
v 我們建議:“眼見為實”,在購買之前,現(xiàn)場實證。拿紅外測溫儀測量一下表面溫度,就在那個 500 ℃ 的位置進行測厚,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 ,高溫探頭并沒有從原理上解決超聲波在高溫下傳播的問題,只解決了對探頭的保護問題。也就是說,“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”。
3 ,被測面和被測材質(zhì),應現(xiàn)場判斷。漆皮鼓包、內(nèi)外壁不平行、強散射性材質(zhì)等,導致無法測量,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、溫度補償系數(shù),等
補充 1 :測量精度問題
v 儀器本身是個“計時器”,計時準確,則測量一定能準確。
v 單位:公制、英制、微秒。所以,高端儀器,通常都有“微秒”這個選項,這也體現(xiàn)了對超聲測量的真正理解。
v 微秒分辨率 X 材料聲速 —— 這才是討論儀器測量精度的基點。再考慮到探頭晶振片振動效果的影響、以及“側(cè)壁干擾”等超聲波傳遞的物理特性,進口測厚儀的官方資料,從來不提“測厚誤差”,只提“分辨率”。
補充 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),電磁超聲測厚儀,無需耦合劑,因此,是個相當不錯的選擇。
v “ 凡興一利,必生一弊 ” ,電磁超聲,激勵和拾取的,是橫波信號,比起壓電超聲的縱波信號,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,使用者必須了解和理解。
結(jié)束語
v 產(chǎn)品問題,有三個層面,“質(zhì)量性問題”、“適用性問題”、“應用性問題”。
v 物理原理,都是公開的、通用的。重點在于應用。尤其是在役設(shè)備的檢測檢查,這也正是,無損檢查的專業(yè)性與魅力所在。
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