1概述

本仪器是基于超声波测量原理的智能型超声波测厚仪，采用的高性能、低功耗微处理器技术，可以测量金属及其它多种材料的厚度，并可以对材料的超声波声速进行测量。此外，该仪器可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作测量。本仪器可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、等各个领域。

1.1 技术参数

l 显示方法：高对比度的段码液晶显示，高亮度EL背光

l 测量范围：0.75～300mm（钢）

l 声速范围：1000~9999m/s

l 分 辨 率：0.1mm/0.01mm可选

l 示值精度：±(0.5%H+0.05)mm，H为被测物实际厚度

l 测量周期：单点测量时每秒钟4次、扫描模式每秒钟10次

l 存储容量：可存储20组（每组zui多100个测量值）厚度测量数据

l 工作模式：具有单点测厚和扫描测厚两种测厚工作模式

l 单 位 制：公制或者英制，公制与英制可自由转换

l 供电方式：2节5号“AA”碱性电池

l 持续工作时间：大于100h（不开背光时）

l 通讯接口：RS232，可与微型打印机或PC机连接

l 外形尺寸：150mm×73.5mm×31 mm

l 整机重量：185g（不含电池）

1.2 主要功能

l 适合测量金属(如钢、铸铁、铝、铜等)、塑料、陶瓷、玻璃、玻璃纤维及其他任何超声波的良导体的厚度；

l 可配备多种不同频率、不同晶片尺寸的双晶探头使用；

l 具有探头零点校准、两点校准功能, 可对系统误差进行自动修正；

l 已知厚度可以反测声速，以提高测量精度；

l 具有耦合状态提示功能；

l 有EL背光显示，方便在光线昏暗环境中使用；

l 有剩余电量指示功能，可实时显示电池剩余电量；

l 具有自动休眠、自动关机等节电功能；

l 带有RS232接口，可以方便、快捷地与PC机进行数据交换，可以连接到微型打印机（厂家型号）打印测量报告；

l 可选择配备微机软件，具有传输测量结果、测值存储管理、测值统计分析、打印测值报告等丰富功能；

l 小巧、便携、可靠性高，适用于恶劣的操作环境，抗振动、冲击和电磁干扰；

1.3 工作原理

本超声波测厚仪对厚度的测量，是由探头产生超声波脉冲透过耦合剂到达被测体，一部分超声波信号被物体底面反射，探头接收由被测体底面反射的回波，地计算超声波的往返时间，并按下式计算厚度值，再将计算结果显示出来。

式中：H－测量厚度；v－超声波在该材料中的速度；

    t－超声波在试件中往返一次的传播时间。

1.4 仪器配置及探头选择

表1.1 仪器配置

表1.2 探头选择

1.5 使用环境

环境温度：操作温度－20℃～＋60℃；相对湿度≤90％；

周围环境无强烈振动、无强烈磁场、无腐蚀性介质及严重粉尘。

 单位制式：mm、m/s（公制式），或者in、in/μs(英制式)

电池电量：电池剩余电量显示

信息显示：显示厚度测量值，以及简单的操作提示信息

3 测量与操作

3.1 测量前准备

新购仪器请参照仪器配置仔细核对仪器及附件，不全时请及时与厂家。

3.1.1 探头选择

根据被测对象的厚度及形状，参考本手册1.4的表1.2来选择探头。

3.1.2 被测工件的表面处理

若被测体表面很粗糙或锈蚀严重，请用以下方法处理：

（1）在被测体表面使用耦合剂

（2）利用除锈剂、钢丝刷或砂纸处理被测体表面

（3）在同一点附近进行多次测量

3.2 仪器操作

3.2.1 仪器开、关机

（1）将探头插头插入仪器探头插座中；

（2）按键，伴随着开机蜂鸣声，仪器屏幕显示开机画面后自动进入测量界面，并显示当前仪器中设置的声速值，此时仪器的各参数为上次关机前使用的参数；

 在每次更换探头、改变声速、更换电池、环境温度变化较大或者测量超出误差范围时应进行校准。此步骤对保证测量准确度十分关键。如有必要，可重复多次。步骤如下：

（1）按键，操作提示显示当前探头频率；

（2）按键及键，设定为正在使用的探头频率，设置探头类型时请参照表3.1；

表3.1  探头频率设置对应表

将耦合剂均匀涂于探头上，将探头与仪器上提供的标准试块表面紧密耦合（(4.00±0.01)mm，当声速为5920m/s时）；

（3）仪器显示校准测量值（(4.00±0.01)mm，当声速为5920m/s时），校准过程完毕。

注意：只限于将探头耦合在仪器面板上的标准试块上进行校准，而不得在其它任何试块上使用此键，否则将引起测量错误。

3.2.3 声速设置

当已知材料的声速时，可以利用仪器提供的声速调节功能，并依据附表中的参考声速值，调整仪器的内置声速值。操作方法为：

（1）按键，进入仪器参数调整状态，此时屏幕上的“mm”或者“in”开始闪烁；

（2）再次按键，m/s或者IN/μs开始闪烁；

（3）按键在仪器内置的声速值之间切换，或者按键及键修改声速值；

（4）按键结束仪器参数调整状态。

3.2.4 厚度测量

将耦合剂均匀涂于被测区域，将探头与被测材料表面紧密耦合，屏幕将显示被测区域的测量厚度。当探头与被测材料良好耦合时，屏幕将显示耦合状态标志，如果耦合标志闪烁或无耦合标志则表示耦合状况不好。移开探头后，耦合标志消失，厚度值保持。

3.2.5 声速测量

在被测材料的声速未知时，可利用仪器提供的声速测量功能计算材料的声速值。请注意，利用这一功能时，请用户使用与被测材料同质并已知厚度的不同厚度三块试块。具体操作过程如下：

（1）首*行一次探头零点校准；

（2）测量已知厚度试块的厚度值；

（3）按键，进入仪器参数调整状态，此时屏幕上的“mm”或者“in”开始闪烁；

（4）按键及键调整该测量值到实际已知厚度值；

（5）按键，m/s或者in/μs开始闪烁，仪器现在显示的声速即为计算后的声速测量值；

（6）重复上述1-5项过程记录下此数值，测量另外两块试块的声速值并记录下数值，zui后取三个声速值的平均值即为该材料的声速值；

（7）再次按键结束仪器参数调整状态。

3.2.6 两点校准

两点校准可以同时校准探头零点和材料声速，从而提高厚度测量精度。选择与被测物的材料、声速及曲率相同的两个标准试块，其中一个试块的厚度等于或略高于使用中实际测量范围的上限（试块A），另一个试块的厚度尽可能接近测量范围的下限（试块B）。操作步骤为：

1) 首*行一次探头零点校准；

2) 测量试块A的厚度值；

3) 按键，进入仪器参数调整状态，此时屏幕上的“mm”或者“in”开始闪烁；

4) 按键及键调整该测量值到试块A的实际已知厚度值；

5) 按键，屏幕上显示“1OF2”的提示信息，提示继续测量下一个厚度值；

6) 测量试块B的厚度值；

7) 按键及键调整该测量值到试块B的实际已知厚度值；

8) 按键，m/s或者in/μs开始闪烁，仪器现在显示的声速即为计算后的声速测量值；

9) 再次按键结束仪器参数调整状态。

3.2.7 设置测厚模式

该仪器有两种测厚模式：单点模式和扫描模式。单点模式：将仪器的探头耦合到被测工件上，仪器就会测出该点处的厚度。扫描模式：将探头耦合到工件上并沿工件表面移动，当探头被拿起时，仪器就会闪烁显示所扫查区域内的zui小厚度值，5秒钟后停止闪烁（屏幕闪烁显示厚度值时，表示本次扫描测量尚未结束，可以继续测量）。单点模式的测量频率为每秒钟4次，扫描模式的测量频率为每秒钟10次，后者快于前者。 

测厚模式的改变可以通过下面的操作来实现：按键改变当前设置，屏幕显示改变后的测厚模式，单点模式显示为：SCAN OFF，扫描模式显示为：SCAN ON。

3.2.8 设置测量精度

对于zui高分辨率为0.01mm的超声波测厚仪型号，用户可根据实际情况手动调整所需要的测量精度。在选择高精度时，要求被测工件的表面比较光滑，以便测量得到的数据。当测量粗糙表面或者粗晶材料时建议使用低精度。

设置方法：关机状态下，按住键的同时按下键，待仪器开机后再松开按键，仪器的显示分辨率会在0.1mm和0.01mm之间进行切换。

3.2.9 单位制式转换

该仪器可以公制或者英制显示厚度和声速。在厚度测量过程中，按键可以在公制（厚度：mm，声速：m/s）和英制(厚度：in，声速：in/µs)之间进行切换。

3.2.10 存储功能

（1）存储测量值

仪器中将存储单元分成20个文件（F00-F19）,每个文件可存储zui多100个厚度测量值。厚度测量后可直接按键将测量值存入当前文件中，如果要改变当前文件的名称，需要按下述步骤进行：

1) 在厚度测量状态下，按键，屏幕显示当前文件名称（例如：F02）和当前文件中的记录总数。

2) 按键及键改变当前文件名称。

3) 按键结束操作。

存储厚度值时，如果当前文件中的记录总数已经达到100个，则仪器会自动取消本次存储操作，并且屏幕会显示“FULL”提示信息。

（2）清空文件

如果要清空某个文件中的所有已存储内容，则需要按照下述步骤进行：

1) 在厚度测量状态下，按键，屏幕显示当前文件名称和当前文件中的记录总数。

2) 按键及键选择要清空的文件名称。

3) 按键清空选定的文件，屏幕同时显示“-DEL”提示信息。

4) 按键结束操作。

（3）查看/删除存储记录

仪器中存储的厚度值可以调出查看，也可以删除某个厚度记录。操作方法如下：

1) 在厚度测量状态下，按键，屏幕显示当前文件名称和当前文件中的记录总数。

2) 按键及键选择要查看的记录所在的文件名称。

3) 按键进入选定的文件。屏幕显示出该文件中的当前记录编号（如：L012），以及该记录的内容。

4) 按键及键选择要查看的记录编号，该记录的内容和记录编号交替显示在屏幕上。

5) 按键删除该记录。屏幕同时显示“-DEL”提示信息。

6) 按或键结束操作。

3.2.11 厚度值打印

可以通过打印线缆连接到微型打印机(厂家型号)打印厚度报告。将打印线缆的一端的圆形插头插入主机左侧的RS232通信插座中,将另一端插头插入微型打印机的通讯口。然后：

1) 将仪器和微型打印机上电开机。

2) 在厚度测量状态下，按键，屏幕显示当前文件名称和当前文件中的记录总数。

3) 按键及键选择要打印的文件名称。

4) 按键打印选定的文件。

5) 按键结束操作。

3.2.12 警示声音设置

设为【开】时，在每次按键、测量完成、测量值超出测量限、删除数据等情况下蜂鸣器都会长鸣一声。

警示声音设置的改变可以通过下面的操作来实现：在厚度测量模式下，按键改变当前设置，屏幕显示警示声音当前设置，【开】显示为：BEEP ON，【关】显示为：BEEP OFF。

3.2.13  EL背光

按键可以打开或者关闭背光。

    仪器液晶屏带有EL背光功能，以便在光线昏暗处可以读取测量值。由于背光打开后，仪器功耗明显增加，所以请在必要的时候才打开背光，以节约用电，延长电池使用时间。

3.2.14 电池电量指示

仪器主机内装有串联连接的2节AA尺寸（5号）碱性电池。电池电量充足时，电量指示符号满格显示；电池用过一段时间后，电池符号会显示为非满格；电池接近用完时，电池符号会闪动显示 ，此时应该立即更换电池。

3.2.15 关机方式

l 仪器具有自动关机功能，以节省电池电能。

l 如果在5分钟内既没有测量，也没有任何按键操作，仪器会自动关机，在关机前液晶屏幕会闪烁显示20秒，这时按除键外的任意键，或者进行一次测量操作，都可以使液晶屏幕停止闪动并停止关机操作。

l 当电池电压过低时，仪器会自动关机。

3.2.16 恢复出厂设置

开机时，按住键的同时按下键，仪器的所有测量参数和系统设置将恢复到出厂状态，仪器内部存储的测量数据也将同时被清空。

3.2.17 与PC机通讯

将通讯电缆一端的圆形插头插入主机通讯板上的RS232通信插座中,将另一端插头插入计算机的串行口（COM）中。在PC机上运行DataPro数据管理软件，按照DataPro数据管理软件操作手册的指引，可以对仪器内存储的数据下载到PC机中，并可以进行后续的数据处理、保存、打印等操作。

4 测量中的几种方法

l 单点测量法：在被测体上任一点，利用探头测量，显示值即为厚度值。

l 两点测量法：在被测体的同一点用探头进行二次测量，在二项测量中，探头的分割面成90º，取其中的较小值为厚度值。

l 多点测量法：在直径约为30 mm的圆内进行多次测量，取其zui小值为厚度值。

l 连续测量法：用单点测量法，沿线路连续测量，其间隔不小于5 mm ，取其中zui小值为被测体厚度值。

l 管壁测量时，探头分割面可分别沿管材的轴线或垂直管材的轴线测量。若管径大时，测量应在垂直轴线的方向测量；管径小时，应在两个方向测量，取其中zui小值为厚度值。

5维护及注意事项

5.1 电源检查

   电池容量接近用完或用完时，应该及时更换电池，以免影响测量精度。仪器长时间不使用时应将电池取出，以免电池漏液，腐蚀仪器盒与电极片。

注意：电池安装时的正负极性！极性颠倒可能导致仪器损坏！

5.2 一般注意事项

l 应避免仪器及探头受到强烈震动；

l 避免仪器置于过于潮湿的环境中；

l 插拔探头时，应捏住活动外套沿轴线用力，不可旋转探头，以免损坏探头电缆芯线；

l 油、灰尘的附着会使探头线逐渐老化、断裂，使用后应清除缆线上的污垢。

5.3 测量中注意事项

l 测量时，只有出现耦合标志并稳定时，才是良好的测量；

l 若被测体表面有大量耦合剂时，当探头离开被测体表面时，耦合剂会引起误测。因此测量结束时，应迅速将探头移开被测体表面；

l 探头表面为丙烯树脂，对粗糙表面的重划很敏感，因此在使用中应轻按，测粗糙表面时，尽量减少探头在工作表面的划动；

l 常温测量时，被测物表面不应超过60℃，否则探头不能再用；

l 若探头磨损，测量会出现示值不稳，此时应更换探头。

5.4 标准试块的清洁

由于使用标准试块对仪器进行校准时，需涂耦合剂，所以请注意试块的防锈。使用后将标准试块擦干净。气温较高时不要沾上汗液。长期不使用应在随机试块表面涂上少许油脂防锈，当再次使用时，将油脂擦净后，即可进行正常工作。

5.5 机壳的清洁

酒精、稀释液等对机壳尤其是视窗有腐蚀作用，故清洗时，用少量清水轻轻擦拭即可。

5.6 仪器维修

当仪器出现非正常现象（如仪器损坏，不能测量；液晶显示不正常；正常使用时，误差过大；键盘操作失灵或混乱等）时，请用户不要拆卸或调节任何固定装配之零部件，请填妥保修卡后，交由我公司维修部门，进行维修。

6 贮存与运输条件

l 贮存时应远离振动、强烈磁场、腐蚀性介质、潮湿、尘埃，应在常温下贮存。

l 运输时在保证原包装的状态下，可在三级公路条件下进行。

附录A材料声速

 注：所列的声速均为近似值，仅供参考。

附录B 超声测厚中的常见问题与处理方法

B.1 表面状况对测量结果的影响

B.1.1 表面覆盖物

测量前应清除被测物体表面所有的灰尘、污垢及锈蚀物，铲除油漆等覆盖物。

B.1.2 粗糙表面

过于粗糙的表面会引起测量误差，甚至仪器无读数。测量前应尽量使被测材料表面光滑，可使用磨、抛、锉等方法使其光滑。还可使用高粘度耦合剂。

B.1.3 粗加工表面

粗加工表面（如车床或刨床）所造成的有规则的细槽也会引起测量误差，处理方法同上。另外调整超声探头串音隔层板（穿过探头底面中心的金属薄层）与被测材料细槽之间的夹角，使隔层板与细槽相互垂直或平行，取读数中的zui小值作为测量厚度，可取得较好效果。

B.1.4 圆柱型表面

测量圆柱型材料，如管子、油桶等，正确选择探头串音隔层板与被测材料轴线之间的夹角至关重要。简单地说，将探头与被测材料耦合，探头串音隔层板与被测材料轴线平行或垂直，沿与被测材料轴线方向垂直地缓慢摇动探头，屏幕上的读数将有规则地变化，选择读数中的zui小值，作为材料的测量厚度。

根据材料的曲率正确选择探头串音隔层板与被测材料轴线夹角方向。直径较大的管材，选择探头串音隔层板与管子轴线垂直；直径较小的管材，则选择与管子轴线平行和垂直两种测量方法，取读数中的zui小值作为测量厚度。

B.1.5 复合外形

当测量复合外形的材料（如管子弯头处）时可采用上文介绍的方法，所不同的是要进行二次测量，分别读取探头串音隔层板与轴线垂直和平行的两个数值，其较小的一个数作为该材料在测量点处的厚度测量值。

B.1.6 不平行表面

为了得到稳定、可靠的厚度测量值，被测材料的另一表面必须与被测面平行或同轴，否则将引起较大测量误差或根本无读数显示。

B.2 温度对测量结果的影响

材料的厚度与超声波在材料中的传播速度均受温度的影响。对测量精度要求较高时，可采用试块对比法，即用相同材料、近似厚度的试块在相同温度条件下进行测量，并求得温度补偿系数，用此系数修正被测工件的测量值

B.3材料衰减对测量结果的影响

对于一些如纤维、多孔、粗晶等材料，它们会造成超声波的大量散射和能量衰减，以致可能使仪器出现反常的读数甚至无读数（通常反常的读数小于实际厚度）。在这种情况下，该材料不适于用此测厚仪进行厚度测量。

B.4 参考试块的使用

对不同材料在不同条件下进行测量，校准试块的材料越接近于被测材料，测量就越。理想的参考试块将是一组被测材料的不同厚度的试块，试块能提供仪器补偿校正因素（如材料的微观结构、热处理条件、粒子方向、表面粗糙等）。为了满足zui大精度测量的要求，一套参考试块将是很重要的。

在大部分情况下，只要使用一个参考试块就能得到令人满意的测量精度，这个试块应具有与被测材料相同的材质和相近的厚度。取均匀被测材料用千分尺测量后就能作为一个试块。

对于薄材料，在它的厚度接近于探头测量下*，可用试块来确定准确的低限。不要测量低于下限厚度的材料。如果一个厚度范围是可以估计的，那么试块的厚度应选上限值。

当被测材料较厚时，特别是内部结构较为复杂的合金等，应在一组试块中选择一个接近被测材料的，以便于掌握校准。

大部分锻件和铸件的内部结构具有方向性，在不同的方向上，声速将会有少量变化，为了解决这个问题，试块应具有与被测材料相同方向的内部结构，声波在试块中的传播方向也要与在被测材料中的方向相同。

在一定情况下，查已知材料的声速表，可代替参考试块，但这只是近似地代替一些参考试块，在一些情况下，声速表中的数值与实际测量有别，这是因为材料的物理及化学情况有异。这种方法常被用来测低碳钢，但只能作为粗略测量。

本测厚仪具有测量声速的功能，故可先测量出声速，再以此声速对工件进行测量。

B.5 铸件测量

铸件测量有其特殊性。铸件材料的晶粒比较粗大，组织不够致密，再加上往往处于毛面状态就进行测量，因此使测量遇到较大的困难。

首先是晶粒的粗大和组织不致密性造成声能的极大衰减，衰减是由材料对声能的散射和吸收造成的。衰减的程度与晶粒尺寸和超声频率是有密切关系的，相同频率下衰减随晶粒直径的增大而增大，但有一zui高点，超过这一点，晶粒直径再增大，衰减基本趋于一个固定值。对于不同频率的探头，衰减随频率的增大而增大。

其次，当晶粒粗大和铸造中存在粗大异相组织时，将对超声信号产生异常反射，产生草状回波或树状回波，使测厚结果出现错误读数，造成误判。

另外，随着晶粒的粗大，金属结晶方向上的各向异性表现得更为显著，从而使不同方向上的声速造成差异，zui大差异甚至可达5.5%。而且工件内不同位置上组织的致密性也不一致，这也将造成声速的差异。这些因素都将引起测量结果的不准确。因此对铸件测量要特别小心。

对铸件测量时应注意：

l 在测量表面粗糙的铸件时，必须采用粘度较大的机油、黄油等作耦合剂。

l 建议用与待测物相同的材料，测量方向与待测物也相同的试块来校准材料的声速。

l 必要时可进行两点校准。

B.6 减小测量误差的方法

B.6.1 超薄材料

使用任何超声波测厚仪，当被测材料的厚度降到探头使用下限以下时，将导致测量误差，必要时，zui小极限厚度可用试块比较法测得。

当测量超薄材料时，有时会发生一种称为“双重折射”的错误结果，它的现象为：显示读数是实际厚度的二倍；另一种错误结果被称为“脉冲包络、循环跳跃”，它的现象是测量值大于实际厚度，为防止这类误差，测临界薄材料时应反复测量核对。

B.6.2锈斑、腐蚀凹坑等

被测材料另一表面的锈斑凹坑（很小的锈点有时是很难发现的）等将引起读数无规则地变化，在情况下甚至无读数。当发现凹坑或感到怀疑时，对这个区域的测量就得十分小心，可选择探头串音隔层板不同角度的定位来做多次测试。

B.6.3 材料识别错误

当用一种材料校正了仪器后，又去测量另一种材料时，将发生错误的结果，应注意选择正确的声速。

B.6.4 探头的磨损

探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其粗糙度增高，导致探头灵敏度下降，如果探头磨损严重导致测量结果误差较大，可用砂纸或油石少量打磨探头表面使其平滑并保证平行度。如测值仍不稳定，则需更换探头。

B.6.5 多层材料、复合材料

要测量结合面不紧密的多层材料是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的结合面。因为超声波不能在复合材料中以匀速传播，所以用超声反射原理测量厚度的仪器均不适于测量多层材料和复合材料。

B.6.6 金属表面氧化层的影响

有些金属可能在其表面产生较致密的氧化层，例如铝等，这层氧化层与基体间结合紧密，无明显界面，但超声波在这两种物质中的传播速度是不同的，故会造成测量误差，且氧化层厚度不同误差的大小也不同。请用户在使用时注意这种情况。可以在同一批被测材料中选择一块制成样块，用千分尺或卡尺测量测量其厚度，并用该样块对仪器进行校准。

B.6.7 反常的厚度读数

操作者应具备辨别反常读数的能力，通常锈斑、腐蚀凹坑、被测材料内部缺陷都将引起反常读数。解决办法可参考本手册的有关章节。

B.6.8 耦合剂的选择和使用

耦合剂是用来作为探头与被测材料之间的超声信号传播载体。如果耦合剂的种类或使用方法不当将有可能造成较大误差，或者耦合标志闪烁，测值无法稳定。耦合剂应适量使用，涂沫均匀。

选择合适类型的耦合剂非常重要。当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂（如随机配置的耦合剂、轻机油等）；当使用在粗糙材料表面，或垂直表面及顶面时，需要使用粘度较高的耦合剂（如甘油膏、黄油、润滑脂等）。