涂层测厚仪测量原理分析之超声波脉冲回波法

超声波脉冲回波法基本测量原理如图所示。主要是基于脉冲回波技术，适用于能使超声波以一恒定速度在其内部传播，并能从其背面得到反射的各种材料的厚度测量。

 

脉冲反射式超声波测厚仪的测量原理示意图

 

但脉冲回波法精度较差，即使对于诸如铸件、特别是铸铁和不锈钢等金属材料，如果其内部存在粗晶粒的结构，也会使超声波产生强散射，其穿透深度急剧下降根据本课题中的雷达吸波材料的结构特点，粘接剂(对超声波而言为软性材料)中含有一定量吸收剂(如淡基铁粉，多晶铁纤维，铁氧体等)，吸收剂与粘结剂对于声波的阻抗相差较大，吸收剂会对声波产生乱反射(散射)，使得主要检测时段内出现许多杂乱反射，影响声波的测量，易造成误判，甚至无法正确读取数值。对于表面粗糙的样品，由于散射的影响，也将引起读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。

 

另外，由于吸波涂层中含有约90vol%以上的粘结剂，粘结剂对于对声波而言属于强衰减的柔性材料(其他柔性材料如软塑料、橡胶、防水胶等)，采用超声波来测量其厚度一般来说是比较困难的。对这类柔性材料如果要用超声波来测量其厚度，则主要的改进措施是提高超声波强度。但强度的提高，必然增加超声波脉冲宽度，导致分辨率降低，杂波增加，容易产生误判，无法探测2mm以下的厚度，因此无太多实用价值。

 

超声波也无法穿透未经祸合的空间，超声波测厚仪要测量未经祸合的层迭材料是不可能的。超声波在复合材料中也不能以匀速传播，用超声反射原理测量厚度的仪器均不适用于测量层迭材料和复合材料。因此脉冲回波法难以应用于层叠状和复合结构的吸波涂层厚度测量。
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