超声测厚传感器综述

　　一、测厚原理及分类
　　用来测量材料及物体厚度的仪表统称为测厚仪。按照测量原理不同，可以分为以下几类：
　　1.超声波测厚仪：根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量。当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的材料均可采用此原理测量。
　　二、超声波测厚
　　1.超声波测厚原理和分类：
　　利用超声波在介质中的脉冲反射对物体进行厚度测试的仪器称为超声测厚仪。
　　超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的。当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。

　　超声波测厚探头分为单晶探头和双晶探头，单晶探头是发射和接收采用同一个晶片，双晶探头是发射和接收分别采用一个晶片，单晶探头一般探测较厚的工件，双晶探头则探测较薄的工件。
　　2.超声波测厚的意义
　　基于超声波测量原理，可以测量金属及其他多种材料的厚度，如钢、铸钢、铝、紫铜、黄铜、锌、石英玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、灰铸铁、球墨铸铁、陶瓷、塑料及其他任何超声波的良导体，可以对生产设备中各种板材厚度、管道壁厚、压力容器壁厚进行测量，尤其是在只许可一个侧面可接触的场合，更能显示其优越性，因此对石油、冶金、造船、机械、化工、电力、原子能等各工业部门的产品检验，对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。
　　3.超声波测厚传感器的分类
　　超声波测厚传感器的分类是按频率和单双晶来区分：如0.5MHZ单晶，5MHZ双晶，15MHZ单晶等。
　　频率：是指超声波的回波频率,也就是探头发出的超声波从被测工件的界面上反射回探头的回波频率。
　　不同的应用场合，根据超声频率、晶片大小和材料的物理特性等选择不同的超声探头。超声波的频率很高时，波长会很短，脉冲的宽度也会很窄，能量集中在一起，分辨率会比较高，但是在物体中衰减比较快，扫查的空间小；晶片的尺寸越小时，发射的能量越小，近场范围内的声束会变得很窄；当被测对象的晶粒比较粗大时，可以选择频率比较低的超声探头；对于散射性比较低的一些材料，比较适合选择高频超声探头。
　　根据用途和应用环境的不同，超声波探头（传感器）又分为不同的形状，根据应用场合采用不同的超声波探头来测量,能够达到最精确的测量效果。

               表2探头形状及用途

类型	类别	优点和用途
直探头	纵波直探头     横波直探头	优点:适用于探测晶片正下方与声束方向垂直的情况，检测灵敏度高，探测深度较大，适用范围较广   用途:用于锻件、钢板超声波探伤
斜探头	纵波斜探头 横波斜探头 表面波斜探头	优点：适合探测探头斜下方不同角度方向的情况，探测深度较小，检测灵敏度较高。 用途：多种焊缝检测应用和金属板、金属管、金属坯以及锻件中垂直于表面的裂缝检测，也可用于机械加工零件与结构零件的检测。
带曲率探头	周向曲率探头 径向曲率探头	优点：晶片产生超声波的入射方向可以改变 用途：周向曲率探头常用于无缝钢管、直缝焊管、筒型锻件轴类工件等轴向缺陷的检测，径向曲率探头常用于无缝钢管、钢管对接焊缝、筒型锻件、轴类工件等径向缺陷的检测。
聚焦 探头	点聚焦水浸式探头 线聚焦水浸式探头 点聚焦接触式探头 线聚焦接触式探头	优点：具有良好的方向性，适用于探测曲面零件与晶片垂直方向上一定深度的缺陷。   用途：声束尺寸小，可以提高检测的灵敏度和分辨力,水浸式聚焦探头要求藕合剂为水,常用于分析材料性能和细小缺陷,检测精度高。
表面波探头	表面波斜探头	沿工件表面传输的横波，速度慢、能量低、波长短、探测深度浅、对工件表面光洁度要求比较严格。