超声波测厚仪高温测厚的难点

超声波测厚仪高温测厚的难点及应用场合

   ○石化,炼化,化工,制药等行业的塔,罐体,管道.
   ○在役运行时,这些容器管道内的介质（无论液态还是汽态）处于高温状态,传导到金属外壁,温度仍有几百摄氏度.
   ○高温加剧腐蚀,同时介质的流动是靠压力驱动——因此,这些容器管道壁厚减薄的程度必须予以监控,尤其是管道的弯道部位以及三通等阀体的弯头部位.

超声测厚的原理

   ○原理：
   备注：t0点是发射的起始时间点（始脉冲），t1点是*次底面反射回波被接收到的时间点。两者的时间差乘以声速，再除以2，就是超声波在工件一个单程传递的路程，即厚度值。
   ○要点：
   1，由于超声波在空气中难以传播，因此探头与被测面之间必须涂抹耦合剂、“挤掉"空气间隙，使超声波有效地传播进入被测件内部，并获得底面（即，内壁）的反射号；
   2，该反射信号必须足够稳定、明确、清晰，仪器才能辨识并进行计算，从而显示厚度值。

高温状态下的影响因素

   （1）关于耦合剂
   ○高温时，耦合剂中的水分瞬间蒸发，于是，失去“挤掉"空气间隙的效果。因此，仪器只能“看到"一闪即逝的反射信号、往往来不及辨识计算。
   ○为了保护探头底面不被“烫伤"，所谓的超高温耦合剂往往掺杂一些矿物颗粒，以确保探头底面不会直接接触到高温的被测面，但这也导致矿物颗粒在高温下（耦合剂水分被瞬间蒸发后）容易碳化并粘连到探头底面，反而影响测量（相当于探头底面有了“麻点"）。
   （2）关于探头
   ○探头内置“晶振片"，靠它产生和接收超声信号。晶振片有一个物理参量，“居里温度点Tc"，这代表在该温度值以下，晶振片产生的超声波，其声阻抗比较适当、也即传播的难易程度适当。不同材质的晶振片，其Tc值不同。
   ○现有的晶振片材质中，Tc值能达到500℃的，其另外一个参量，“机械品质因子θm"却非常高，达 10的6次方,导致无法获得有效的信号分辨力——超声测厚仪使用的晶振片，其θm都在1000以下，否则厚度的起测点就得在500mm以上。因此，现有的所谓“高温"探头，都无法在zui本质的晶振片上获得突破，目前所解决，都只不过是对探头本身的保护，比如，探头底面的保护膜不容易被“烫坏"、外壳加装保护套，等等。——都没有办法解决超声信号在高温介质中的有效传播（发射与接收）的问题。
   （3）关于被测面的状况
   ○当探头置放在被测面表面，超声波以垂直于该接触点切线的方向传播，到底面（内壁），同样以垂直切线的方向原路反射——这个效果是的（仍参见原理图）。这个效果，在平面测量、以及大直径的筒、管、罐测量中，比较容易实现。
   ○但是对于弯道和弯头部位（尤其是90℃外凸的那个点），很显然，往往难以摆正探头位置。
   ○另外，现场环境下，被测表面的油渍、漆面（尤其是鼓包），都会对测量带来影响。
   （4）关于被测物体的材质
   ○任何情况下，超声波的传递，都要受到被测物体材质的影响，从而带来散射效果、声速的变化。只不过，在大多数情况下，这些影响带来的干扰不大、引起的细微误差都在可忽略的范围内。
   ○但是，由于要耐受高温高压腐蚀，有些部件，其材质所带来的影响不能被忽略。比如，我们曾经遇到过，高标号的不锈钢阀门，信号的散射衰减极其严重。
   （5）关于仪器——通常的问题
   ○通常的超声波测厚仪，都是读数型的——在“看到"一个稳定、明确、清晰的反射信号后，“盯着"它，进行计算，zui终显示出来的，只是一个计算的结果。
   ○在高温状态下，由于前述几个因素，导致反射信号达不到“稳定、明确、清晰"的程度，仪器无法“看到"信号、或者无法“盯着"它、或者“看花眼"了，于是出现“无读值"、“读值错误"等现象
   （6）关于仪器——初级解决办法
   ○原来的仪器，它的“眼睛"只能“扑闪扑闪"每秒钟“看"四次信号，现在，我们让它快点“扑闪"，每秒钟“看"20次信号，——这叫扫查功能；
   ○信号太弱，“看"不到。那就把信号增强，——这叫增益调节功能；
   ○由于信号出现很短暂，仪器刚读完这个信号，他就消失了，仪器不敢确定。那就让它把读到信号先显示出来——这叫“读值保持"；
   ○以上，就是中科普锐超声波测厚仪在应对高温测厚时的办法，同时也目前是各款同档仪器的解决办法。
   （7）关于仪器——解决办法
   ○前面提到，测量能实现，本质上就是“看"信号。读数型仪器，可能会“看"不到、“看"不清、“看"花了（其实可能有信号闪现）。
   ○那么，我们让仪器把它所能捕捉的信号都显示出来，不让它自己判断、改由操作者来判断——这就是A扫描测厚仪。
   ○A扫测厚仪带来的改进：zui本质的，就是信号可以由操作者自己观察，不用担心读数型仪器错过、漏过信号。在功能上，除了同样具备扫查、读值功能外，增益可以数字调节而不是分档调节（这样更），另外，增加了杂波屏蔽功能，可以让仪器读取的信号。中科普锐超声波测厚仪就是这样的仪器。

实测中的要点

   ○选择合适的耦合剂。测量前，耦合剂应涂抹在探头底面，然后迅速对被测位置进行“点测"，一接触上，马上移开探头（不要因为没出现信号或者读值，就使劲按压，这样没有用，这时耦合剂早已干结）。移开探头后，马上用棉纱布将被测点和探头底面擦净，避免耦合剂被测面和探头底面形成结垢、影响下一次的耦合。
   ○对于弯道和弯头部位，应在90℃外凸处和侧面各测一次，以供验证。
   ○通过多次的现场实测，目前，各种仪器（包括进口的）、各种探头（即便是标称到500℃的探头），在350℃以上的表面（用红外测温仪测量），都难以实现有效测量。

市场现状

   ○用户不是超声测量的专业人士（不一定会去研究原理技术、晶振片材质），因此，出于对进口品牌的信赖（某种程度上是迷信），看到标称500℃的探头就认为真能测量；
   ○用户购买了这样的探头，即便不能测量，也不会再说什么，因为，在他看来，他已经尽力了、已经买了的仪器（进口的）、用了的探头。
   ○以上两点，掩盖了这样一个事实：“标称500℃的探头并不能真的测量500℃的高温表面、并没有真正改善高温状态下超声传播特性"。于是，“后来者"继续去寻找“进口500 ℃高温探头"，这就是市场现状。
   ○我们建议：“眼见为实"，在购买之前，现场实证。拿红外测温仪测量一下表面温度，就在那个500 ℃的位置进行测厚，看看效果究竟如何。

总结

   ○耦合效果很重要。高温下，耦合剂中水分的瞬间蒸发，造成耦合剂干结、碳化，使“耦合"失效。
   ○高温探头并没有从原理上解决超声波在高温下传播的问题，只解决了对探头的保护问题。也就是说，“更能耐受高温"不等同于“更能在高温材质中有效地传播信号"。
   ○被测面和被测材质，应现场判断。漆皮鼓包、内外壁不平行、强散射性材质等，导致无法测量，是很正常的事，不要试图解决。
   ○仪器厂商只能从仪器主机的性能功能上去考虑解决办法，比如：扫查、增益、读值保持、A扫，等等。
应用实景（测塔罐）

应用实景（测管道)