测量橡胶轮胎的厚度

本应用说明探讨了如何测量各种类型橡胶轮胎中钢帘线层和纤维帘线层（带束层）的深度，以及在很多情况下，如何测量轮胎的总壁厚。

橡胶轮胎制造中的质量控制

为了控制橡胶轮胎的质量，轮胎制造商需要了解嵌入到轿车、卡车和越野车的轮胎壁内的钢帘线或纤维帘线的位置。这一点对于重型卡车和建筑设备使用的大型、昂贵的轮胎来说尤其重要，因为帘线嵌入的位置不当会导致出现损失惨重的故障。在某些情况下，轮胎制造商还希望测量轮胎的总壁厚。由于高频声波在橡胶材料中的衰减性很大，而且大多数轮胎内部结构产生的回波模式复杂复杂，因此在进行这类测量时，需要考虑到一些特殊因素。

测量橡胶轮胎厚度的设备

有两种常见的测量橡胶轮胎厚度的方式，具体使用哪一种取决于待测轮胎的厚度。我们建议使用以下仪器完成某些特定应用：

1. 用于测量轿车和轻型卡车轮胎的超声测厚仪

第一种方法将超声测厚仪，如39DL PLUS或配有单晶软件的45MG测厚仪，和M1036（2.25 MHz）探头配套使用进行测量。

这些测厚仪主要用于测量轿车和轻型卡车的轮胎，与低频探头一起使用，一般仅用于测量帘线的深度。测量范围大约为3毫米到25毫米，校准精度为±0.25毫米或更好。波形显示（39DL PLUS测厚仪的标准配置，45MG测厚仪的选配功能），在确认探测到代表最小橡胶厚度的第一个帘线回波方面，非常有用。

2. 用于测量大型轮胎的超声探伤仪

第二种方法使用超声探伤仪进行测量，如带有方波脉冲发生器的EPOCH系列探伤仪。无论是EPOCH 6LT还是EPOCH 650，与选定的低频探头一起使用时都可以完成测量工作。这些带有可选带通滤波功能的方波探伤仪，具有比测厚仪强得多的穿透性能，因此我们建议使用这类探伤仪测量更大的轮胎，如卡车和越野车的轮胎。橡胶层厚度等于或大于200毫米的轮胎通常使用500 kHz探头进行测量，有时候还需要使用成对探头在一发一收模式下进行测量。典型的测量精度范围从轿车轮胎的±0.25毫米或更好到大型卡车和越野车轮胎的±1毫米。

测量橡胶轮胎厚度的程序

不同类型轮胎的声衰减和内部结构差异很大，因此对每种被测轮胎进行单独评估至关重要。在橡胶材料的测量应用中，总是需要使用2.25 MHz或更低的低频探头。在某些情况下，使用带有环氧树脂防磨面的探头，可以改进探头与橡胶材料之间的声耦合效果。在轮胎检测中通常推荐使用M1036探头（2.25 MHz，直径12.5毫米，具有高穿透性能）和V601-RB探头（500 kHz，直径25毫米）。

在检测很厚轮胎（橡胶层大于100毫米）的应用中，我们成功地使用了一对V601-RB探头和一台探伤仪，在一发一收模式下完成了检测。将发射器与接收器的功能分开，可以为接收器使用很高的增益，而不会出现由于放大激励脉冲而引起的潜在噪声问题。在所有测量橡胶轮胎的应用中，通常建议使用凝胶耦合剂。为了确保轮胎表面良好的湿润性，一定要将耦合剂施用到胎面的纹路中。正如任何超声测厚应用一样，橡胶轮胎的测量也需要使用一个厚度已知的样件，校准所要检测的橡胶的声速。橡胶的声速会随着温度的改变而迅速发生变化，因此要获得准确度很高的结果，必须要在与实际测量条件非常接近的温度条件下测量声速。

是否可以利用超声技术成功地测量轮胎的总厚度（与测量帘线深度的应用不同），取决于轮胎中帘线的结构。在某些种类的轮胎中，会有很多帘线层，而且帘线层还可能非常紧密地叠加在一起，起到阻止声波传播的作用。在这种情况下，就不会有足够的声能达到轮胎的内壁，因而不能测量轮胎的总厚度。在其他类型的轮胎中，每条帘线之间可能有更大的空隙，可以使声能穿过并到达轮胎内壁，因此就可以测量轮胎的总厚度。必须根据每种轮胎的不同的情况，进行合理的评估。当屏幕上出现了轮胎内壁的回波时，仪器就会切换到第二个存储的设置，对轮胎的总厚度进行测量。

图1显示的是轿车轮胎钢帘线的回波，厚度测量从外侧胎面算起，胎面的厚度约为12.5毫米。检测使用的是39DL PLUS测厚仪和M1036探头（2.25 MHz）。本例中，对回波的测量到第一个正波瓣为止。