超声波测漏仪原理

超声波泄漏检测仪为超声波检出方式的泄漏检测仪, 可对空气、煤气、蒸气以及液体等的输送管道以及各种设备的泄漏进行检查。如果与附属的超声波发生器配合使用,还可对冰箱，密封容器，空调系统，轮胎，压缩机以及各种输液管道等的密封状态进行检查,是改善环境,节约能源的有力工具。 如果一个容器内或管道内充满气体,当其内部压强大于外部压强时,由于内外压差较大,一旦容器有漏孔,气体就会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时,冲出气体就会形成湍流,湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波,声波振动的频率与漏孔尺寸有关,漏孔较大时人耳可听到漏气声,漏孔很小且声波频率大于20kHz时,人耳就听不到了,但它们能在空气中传播,被称作空载超声波。超声波是高频短波信号,其强度随着传播距离的增加而迅速衰减。超声波具有指向性。利用这个这个特征，即可判断出正确的泄漏位置。 R-0501可工作于被动态与主动态。当对输气管道进行实时检查时，可单独使用它，利用它捕捉气体泄漏时所产生的微小的超声波信号，即可判断出正确的泄漏位置。这种工作方式被称为被动态。 　　超声检测仪将R-0501与T-0501(超声波信号发生器) 配合使用时，可对被检查物进行非实时检查，即由T-0501(超声波信号发生器) 发射一定频率的超声波信号，一旦发生泄漏，超声波将由漏孔漏出，用R-0501捕捉漏出的超声波信号，即可判断出正确的泄漏位置。这种工作方式被称为主动态。与被动态工作方式相比，主动态工作方式不适合于实时检查，但是具有更高的可靠性

大家知道在工业生产装置的检测和控制中,了解所需的仪器仪表工作原理,对选取合适的测量调节仪表是非常有帮助的.在当前工矿企业的物位测量控制中,除了选用各种浮球液位计,压力变送器和差压变送器等等检测仪表外也常常选用超声波液位计那么它是如何工作的呢?一般来说我们把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波物位计就是利用它的这一原理而工作的。在超声波检测技术中，不管那种超声波仪器，都必须把电能转换超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也被称作为探头。将超声波换能器置于被测液体或物位上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面或物体介面时被反射回来，然后被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成物位信号进行显示并输出标准信号,供其它仪表或控制装置使用.由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测量出超声波由发射到遇到物面或液面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，从而间接地测量出物位或者液位数据。超声波液位计可采用二线制、三线制或四线制技术，二线制为：供电与信号输出共用;三线制为：供电回路和信号输出回路独立，当采用直流24v供电时，可使用一根3芯电缆线，供电负端和信号输出负端共用一根芯线；四线制为：当采用交流220v供电时，或者当采用直流24v供电，要求供电回路与信号输出回路完全隔离时，应使用一根4芯电缆线。直流或交流供电，具有4~20mADC，高低位开关量输出。 　　 量程范围：0-50米，多种形式可选，适合各种腐蚀性、化工类场合，精度高，远传信号输出，PLC系统监控。超声波物位计工作原理是由超声波换能器（探头）发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号.声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比.声波传输距离S与声速C和声传输时间T的关系可用公式表示:S=C×T/2. 　　探头部分发射出超声波，然后被液面反射，探头部分 　　再接收，探头到液(物)面的距离和超声波经过的时间成比例: 　　hb = ct2 即 　　距离 = 时间×声速/2 　　声速的温度补偿公式: 环境声速= 331.5 + 0.6×温度

超声波测厚仪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，通过精确丈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各种材料均可采用此原理丈量。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作精确丈量，也可以对出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侵蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。 使用技巧： 1、一般丈量方法： （1）在一点处用探头进行两次测厚，在两次丈量中探头的分割面要互为90°，取较小值为被测工件厚度值。 （2）30mm 多点丈量法：当丈量值不不乱时，以一个测定点为中央，在直径约为30mm的圆内进行多次丈量，取最小值为被测工件厚度值。 2、精确丈量法：在划定的丈量点附近增加丈量数量，厚度变化用等厚线表示。 3、连续丈量法：用单点丈量法沿指定路线连续丈量，距离不大于5mm。 4、网格丈量法：在指定区域划上网格，按点测厚记实。此方法在高压设备、不锈钢衬里侵蚀监测中广泛使用。 5、影响超声波测厚仪示值的因素： （1）工件表面粗拙渡过大，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗拙度，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。 （2）工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低（耦合不好）。可选用小管径专用探头（6mm),能较精确的丈量管道等曲面材料。 （3）检测面与底面不平行，声波碰到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。 （4）铸件、奥氏体钢因组织不平均或晶粒粗大，超声波在其中穿过期产生严峻的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，有可能使回波湮没，造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探头（2.5MHz)。 （5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗拙度增加，导致敏捷度下降，从而造成显示不准确。可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不不乱，则考虑更换探头。 （6）被测物背面有大量侵蚀坑。因为被测物另一面有锈斑、侵蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。 （7）被测物体（如管道）内有沉积物，当沉积物与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。 （8）当材料内部存在缺陷（如夹杂、夹层等）时，显示值约为公称厚度的70%，此时可用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测。 （9）温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材料每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备经常遇到这种情况。应选用高温专用探头（300－600°C)，切勿使用普通探头。 （10）层叠材料、复合（非均质）材料。要丈量未经耦合的层叠材料是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的空间，而且不能在复合（非均质）材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备（像尿素高压设备），测厚时要特别留意，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。 （12）耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。假如选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法丈量。因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；当使用在粗拙表面、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，涂抹平均，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当丈量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。 （13）声速选择错误。丈量工件前，根据材料种类预置其声速或根据尺度块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去丈量另一种材料时，将产生错误的结果。要求在丈量前一定要准确识别材料，选择合适声速。 （14）应力的影响。在役设备、管道大部门有应力存在，固体材料的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与传播方向一致时，若应力为压应力，则应力作用使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉应力，则声速减慢。当应力与波的传播方向不一至时，波动过程中质点振动轨迹受应力干扰，波的传播方向产生偏离。根据资料表明，一般应力增加，声速缓慢增加。 （15）金属表面氧化物或油漆笼盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层，虽与基体材料结合紧密，无名显界面，但声速在两种物质中的传播速度是不同的，从而造成误差，且随笼盖物厚度不同，误差大小也不同。