用超声波得到若干信息，获得通信应用，称检测超声。超声测厚仪则是用超声波在介质中的脉冲反射对物体进行厚度测试。超声波测厚仪可以测量金属或非金属材料的厚度，也可以测定材料的声速，借以判断材料的性质，还可以检查较近且平行于表面的缺陷，一般壁厚10mm以下的测量精度可达0.01mm。超声测厚仪按工作原理分：有共振法、干涉法及脉冲反射法等。^[1]

由于超声波处理方便，并有良好的指向性，超声技术测量金属、非金属材料的厚度，既快又准确，无污染，尤其是在只许可一个侧面可按触的场合，更能显示其优越性，广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况，因此对冶金、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。^[2]

超声测厚仪的工作原理如下：它的脉冲发生器以一个窄电脉冲激励专用高阻尼压电换能器，此脉冲为始脉冲，一部分由始脉冲激励产生的超声信号在材料界面反射，这信号称为始波。其余部分透入材料，并从平行对面反射回来。这一返回信号称为背面回波。始波与背面回波之间的时间间隔代表了超声信号穿过被测件的声程时间。 如测得声程时间则可由下式确定被测件厚度，测厚时声速是确定的。

式中d为被测件厚度，C为超声波在被测件中的传播速度（即声速），t为声程时间。

反之由上式可知，如测得工件厚度和声程时间则可求出被测工件中的声速，声速是描述超声波在介质中传播特性的基本物理量，它的大小由传播介质决定，即与材料的弹性模量、密度、超声波波型和泊松比有关。金属材料的弹性模量尽管对组织结构不敏感，但由于它与原子间作用力和原子间距有关，而原子间距与晶体结构有关，所以它还是受到组织结构的影响。此外金属材料的密度从微观上来讲也与组织结构有关，而晶胞的体积则与组织结构有关，所以声速与金属材料内部的组织结构有必然的联系，这样使用超声波测厚仪测出被测件中的声速变化，可判断被测件中内部组织结构的异常。^[3]

超声波测厚仪主要有主机和探头两部分组成。

主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分，由发射电路产生的高压冲击波激励探头，产生超声发射脉冲波，脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收，通过单片机计数处理后，经液晶显示器显示厚度数值，它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。超声波测厚仪在采用技术的基础上，运用单片机技术研制的一种低功耗低下限袖珍式的智能测量仪器，不仅有测量不同材质厚度的仪器，而且有单测钢，超薄型的，同时均可配套高温测厚探头。^[2]

超声波测厚仪有脉冲反射式、共振式及干涉式三 种。共振式及兰姆波式可测厚度为0.1mm以上的材料，精度也较高，可达0.1%，但对工件表面光洁度要求较高，脉冲式只能测量厚度为1mm以上的材料（采用特殊电路可测厚度为0.2mm的材料），精度较差，约1%，但对工件的表面光洁度要求不高，可测表面略粗糙的材料。脉冲反射式适用于测量船体、锅炉及压力容器壁厚等表面被腐蚀的材料；共振式及兰姆波式则适宜于测量飞机及等表面光洁的材料。

共振式超声波测厚仪采用连续波。当工件的厚度为超声波波长的1/2或其整倍数时，入射波与反射波同相，在工件内产生驻波，引起共振，这时探头的负载阻抗减小，振荡器的屏流（或集电极电流）增加，以此指示共振，记下两个相邻的共振频率，即可求出工件的厚度

：

式中C为超声波在工件中的传播速度，

为共振频率。

兰姆波测厚的原理是当超声波频率及入射角度与工件厚度成一定关系时，方产生兰姆波。因而可以改变探头的角度或频率，使荧光屏上出现兰姆波，以探头的角度或频率来度量厚度，它适于测薄板，特别是测小直径薄壁管的厚度。

脉冲反射式超声波测厚仪的原理为：超声波在工件中的传播时间与工件厚度成正比。 当将时间以不同的方式换算出来后，即可得到厚度

：

式中t为超声波在工件中传播的往返时间。

脉冲反射式超声测厚仪按电路型式可分为声速预置型和时间放大型两类。由于后者的时间放大器存在着漂移和非线性，所以电路的稳定性和线性不易保证。目前国内外制造的超声波测厚仪多采用声速预置型电路。超声波 在工件中的传播时间可以用示波管、电流表、数字管或液晶显示。现在使用的测厚仪大多用液晶显示。^[1]

超声波测厚仪的主要特点如下所示：

（1）测量范围宽，误差小；

（2）已知材料的声速，可以测量工件的厚度；已知工件的厚度，可以测量材料的声速；

（3）可以从工件的一面测量；

（4）对声衰减不太大的各种材料均能测量；

（5）工件表面带有漆皮、锈层和腐蚀坑，通常不打磨也能测量；

（6） 操作简单，测量迅速，携带方便。^[1]

（1）测曲面工件时，采用曲面探头护套或选用小管径专用探头（φ6mm），可较精确的测量管道等曲面材料。

（2）对于晶粒粗大的铸件和奥氏体不锈钢等，应选用频率较低的粗晶专用探头（2.5MHz）。

（3）测高温工件时，应选用高温专用探头（300－600°C），切勿使用普通探头。

（4）探头表面有划伤时，可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不稳定，则考虑更换探头。

通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗糙度，同时也可以将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。

在测量前一定要查清被测物是哪种材料，正确预置声速。对于高温工件，根据实际温度，按修正后的声速预置或按常温测量后，将厚度值予以修正。此步很关键，现场检测中经常因忽视这方面的影响而出错。

首先根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量使用，涂抹均匀，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当测量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。