1概述
1.1適用范圍
TT300系列超聲波測厚儀（包括基本型TT310、高溫型TT320、鑄鐵型TT340），采用超聲波測量原理，適用于能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播,并能從其背面得到反射的各種材料厚度的測量。
此儀器可對各種板材和各種加工零件作精確測量，另一重要方面是可以對生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領(lǐng)域。
1.2基本原理
超聲波測量厚度的原理與光波測量原理相似。探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達被測物體并在物體中傳播，
到達材料分界面時被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。
1.3基本配置及儀器各部分名稱
3測量與操作
4測量技術(shù)
4.1清潔表面
測量前應(yīng)清除被測物體表面所有的灰塵、污垢及銹蝕物，鏟除油漆等復(fù)蓋物。
4.2提高粗糙度要求
過份粗糙的表面會引起測量誤差，甚至儀器無讀數(shù)。測量前應(yīng)盡量使被測材料表面光滑，可使用磨、
拋、銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。
4.3粗機加工表面
粗機加工表面（如車床或刨床）所造成的有規(guī)則的細(xì)槽也會引起測量誤差，彌補方法同4.2，另外調(diào)
整探頭串音隔層板（穿過探頭底面中心的金屬薄層）與被測材料細(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)槽-相互垂直或平行，取讀數(shù)中的最小值作為測量厚度，可取得較好效果。
4.4測量圓柱型表面
測量圓柱型材料，如管子、油桶等，選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡單地說，將探頭與被測材料耦合，探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直，沿與被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的最小值，作為材料的準(zhǔn)確厚度。
選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線交角方向的標(biāo)準(zhǔn)取決于材料的曲率，直徑較大的管材，選擇探頭
串音隔層板與管子軸線垂直，直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種測量方法，取讀數(shù)中的最小值作為測量厚度。
4.5復(fù)合外形
當(dāng)測量復(fù)合外形的材料（如管子彎頭處）時可采用5.4介紹的方法，所不同的是要進行二次測量，分
別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直與平行的兩個數(shù)值，其較小的一個數(shù)作為該材料在測量點處的厚度。
4.6不平行表面
為了得到一個令人滿意的超聲響應(yīng)，被測材料的另一表面必須與被測面平行或同軸，否則將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。
4.7材料的溫度影響
材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響，若對測量精度要求較高時，可采用試塊對比法，即用相同材料的試塊在相同溫度條件進行測量，并求得溫度補償系數(shù)，用此系數(shù)修正被測工件的實測值
4.8大衰減材料
對于一些如纖維、多孔、粗粒子材料，它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實際厚度），在這種情況下，則說明該材料不適于用此測厚儀測試。
4.9參考試塊
對不同材料在不同條件下進行精確測量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近于被測材料，測量就越精確。理想的參考試塊將是一組被測材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理條件、粒子方向、表面粗糙等）。為了滿足最大精度測量的要求，一套參考試塊將是很重要的。
在大部分情況下，只要使用一個參考試塊就能得到令人滿意的測量精度，這個試塊應(yīng)具有與被測材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測材料用千分尺測量后就能作為一個試塊。
對于薄材料，在它的厚度接近于探頭測量下限時，可用試塊來確定準(zhǔn)確的低限。不要測量低于下限厚度的材料。如果一個厚度范圍是可以估計的，那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。
當(dāng)被測材料較厚時，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等，應(yīng)在一組試塊中選擇一個接近被測材料的，以便于掌握校準(zhǔn)。
大部分鍛件和鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有方向性，在不同的方向上，聲速將會有少量變化，為了解決這個問題，試塊應(yīng)具有與被測材料相同方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，聲波在試塊中的傳播方向也要與在被測材料中的方向相同。
在一定情況下，查已知材料的聲速表，可代替參考試塊，但這只是近似地代替一些參考試塊，在一些情況下，聲速表中的數(shù)值與實際測量有別，這是因為材料的物理及化學(xué)情況有異。這種方法常被用來測低碳鋼，但只能作為粗略測量。
TT300超聲測厚儀具有測量聲速的功能，故可先測量出聲速，再以此聲速對工件進行測量。
4.10測量中的幾種方法
a）單測量法：在一點的測量。
b）雙測量法：在一點處用探頭進行兩次測量，兩次測量中探頭串音隔層板要互相垂直。選擇
讀數(shù)中的最小值作為材料的準(zhǔn)確厚度。
c）多點測量法：在某一測量范圍內(nèi)進行多次測量，取最小值為材料厚度值。
4.11探頭的選擇
4.12探頭串音隔層板磨損對測量會造成影響，出現(xiàn)下列現(xiàn)象時應(yīng)更換探頭。
1．測量不同的厚度時，其測量值總顯示某一值。
2．插上探頭不進行測量就有回波指示或有測量值出現(xiàn)。
4.13鑄件測量
鑄件測量有其特殊性。鑄件材料的晶粒比較粗大，組織不夠致密，在加上往往處于毛面狀態(tài)就進行測量，因此使測量遇到叫大的困難。
首先是晶粒的粗大和組織不致密性造成聲能的極大衰減，衰減是由材料對聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關(guān)系的，相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增大而增大，但有一最高點，超過這一點，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一固定值。對于不同頻率的衰減隨頻率的增大而增大。
其次，由于晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時，將產(chǎn)生異常反射，即草狀回波或樹狀回波，使測厚出現(xiàn)錯誤讀數(shù)，造成誤判。
另外，隨著晶粒的粗大，金屬結(jié)晶方向上的彈性各向異性表現(xiàn)得更為顯著，從而使不同方向上的聲速
造成差異，最大差異甚至可達5.5%。而且工件內(nèi)不同位置上組織的致密性也不一致，這也將造成聲速的差異。這些都將產(chǎn)生測量的不準(zhǔn)確。因此對鑄件測量要特別小心。
對鑄件測量時應(yīng)注意：
1．在測量表面不加工的鑄件時，必須采用粘度較大的機油、黃油和水玻璃作耦合劑。
2．最好用與待測物相同的材料，測量方向與待測物也相同的標(biāo)準(zhǔn)試塊校準(zhǔn)材料的聲速。
3．必要時可進行兩點校準(zhǔn)。
5測量誤差的預(yù)防方法
5.1超薄材料
使用任何超聲波測厚儀，當(dāng)被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時，將導(dǎo)致測量誤差，必要時，最小極限厚度可用試塊比較法測得。
當(dāng)測量超薄材料時，有時會發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯誤結(jié)果，它的結(jié)果為顯示讀數(shù)是實際厚度的二倍，另一種錯誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)、循環(huán)跳躍”，它的結(jié)果是測得值大于實際厚度，為防止這類誤差，測臨界薄材時應(yīng)重復(fù)測量核對。
5.2銹斑、腐蝕凹坑等
被測材料另一表面的銹斑凹坑等將引起讀數(shù)無規(guī)則地變化，在極端情況下甚至無讀數(shù)，很小的銹點有時是很難發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時，這個區(qū)域的測量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測試。
5.3材料識別錯誤
當(dāng)用一種材料校正了儀器后，又去測試另一種材料時，將發(fā)生錯誤的結(jié)果，應(yīng)注意選擇正確的聲速。
5.4探頭的磨損
探頭表面為丙烯樹脂,長期使用會使粗糙度增高,導(dǎo)致靈敏度下降，用戶在可以確定為此原因造成誤差的情況下，可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保證平行度。如仍不穩(wěn)定，則需更換探頭。
5.5層迭材料、復(fù)合材料
要測量未經(jīng)耦合的層迭材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的空間。又因超聲波不能在復(fù)合材料中以勻速傳播，所以用超聲反射原理測量厚度的儀器均不適于測量層迭材料和復(fù)合材料。
5.6金屬表面氧化層的影響
有些金屬可在其表面產(chǎn)生較致密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結(jié)合緊密，無明顯界面，
但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，故會造成誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同，請用戶在使用時加以注意，可以在同一批被測材料中選擇一塊用千分尺或卡尺測量制成樣塊，對儀器進行校準(zhǔn)。
5.7反常的厚度讀數(shù)
操作者應(yīng)具備辨別反常讀數(shù)的能力，通常銹斑、腐蝕凹坑、被測材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。解決辦法可參考第5、6章。
5.8耦合劑的使用和選擇
耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的高頻超聲能量傳遞的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)將有
可能造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無法測值。耦合劑應(yīng)適量使用，涂沫均勻。
選擇合適種類的耦合劑是重要的，當(dāng)使用在光滑材料表面時，低粘度的耦合劑（如隨機配置的耦合劑、輕機油等）是很合適的。當(dāng)使用在粗糙材料表面，或垂直表面及頂面時，可使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏、黃油、潤滑脂等）。
各種配方的耦合劑各地均有售。
6注意事項
6.1試塊的清潔
由于使用隨機試塊對儀器進行檢測時，需涂耦合劑，所以請注意防銹。使用后將隨機試塊擦干凈。氣溫較高時不要沾上汗液。長期不使用應(yīng)在隨機試塊表面涂上少許油脂防銹，當(dāng)再次使用時，將油脂擦凈后，即可進行正常工作。
6.2機殼的清潔
酒精、稀釋液等對機殼尤其是視窗有腐蝕作用，故清洗時，用少量清水輕輕擦拭即可。
6.3探頭的保護
探頭表面為丙烯樹脂，對粗糙表面的重劃很敏感，因此在使用中應(yīng)輕按。測粗糙表面時,盡量減少探頭在工作表面的劃動。
常溫測量時，被測物表面不應(yīng)超過60℃，否則探頭不能再用。
油、灰塵的附著會使探頭線逐漸老化、斷裂，使用后應(yīng)清除纜線上的污垢。
6.4電池的更換
出現(xiàn)低電壓指示標(biāo)志后，應(yīng)及時更換電池，按下述方式更換：
a.關(guān)機
b.打開電池倉蓋
c.取出電池，放入新電池，注意極性
儀器長時間不使用時應(yīng)將電池取出，以免電池漏液，腐蝕電池盒與極片。
6.5嚴(yán)格避免碰撞、潮濕等。
7維修
7.1測量值誤差過大時，請參考第6、7章。
7.2如出現(xiàn)以下問題請與時代集團維修部門聯(lián)系:
A儀器器件損壞，不能測量。
B液晶顯示不正常。
C正常使用時，誤差過大。
D鍵盤操作失靈或混亂。
7.3由于TT300系列超聲波測厚儀為高科技產(chǎn)品，所以維修工作應(yīng)由受過專業(yè)培訓(xùn)的維修人員完成，請用戶不要自行拆卸修理。
