壓電超聲波高溫測厚:耦合劑、探頭等關鍵因素
壓電超聲波測厚在石化、煉化等行業的高溫設備監測中應用廣泛,但高溫環境下,耦合劑、探頭、被測面狀況、被測物體材質及儀器本身均會導致測量出現難點,具體如下:
1.耦合劑問題。高溫會使耦合劑中水分瞬間蒸發,失去 “擠掉” 空氣間隙的作用,導致儀器僅能捕捉到一閃即逝的反射信號,難以完成辨識計算;而超高溫耦合劑為保護探頭底面不被燙傷,常摻雜礦物顆粒,可水分蒸發后,這些顆粒易在高溫下碳化并粘連到探頭底面,形成 “麻點”,反而影響測量。
2.探頭局限。探頭依賴內置晶振片產生和接收超聲信號,晶振片有 “居里溫度點 Tc”,低于該溫度聲阻抗才適宜信號傳播。現有晶振片中,Tc 達 500℃的產品,其 “機械品質因子 θm” 卻高達 10?,遠超超聲測厚儀所需的 1000 以下(θm 過高會使厚度起測點超 500mm,無法滿足需求);且當前 “高溫探頭” 僅能通過保護膜、外殼保護套等方式保護探頭本身,未能解決壓電超聲信號在高溫介質中的有效發射與接收問題。
3.被測面狀況影響。理想測量需探頭與被測面接觸點切線垂直,確保超聲波垂直傳播并原路反射,這在平面或大直徑設備上易實現,但管道彎道、90 度外凸彎頭處難以擺正探頭;同時,現場被測面的油漬、鼓包漆面,也會干擾測量。
4.被測物體材質干擾。雖多數情況下材質對超聲波傳遞的影響可忽略,但高溫高壓腐蝕環境中,部分部件(如不同規格標號的不銹鋼閥門閥體)的信號散射衰減程度差異顯著,這種影響無法忽視。
上述因素共同導致高溫下壓電超聲波測厚易出現信號捕捉難、測量不準確等問題,也是儀器常出現 “無讀值”“讀值錯誤” 的重要原因。
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