在声速校准过程中,测厚仪测量材料与被测样件相同的参考样件的声速,然后将声速值存储起来,以便在基于测到的时间间隔值计算厚度时使用。影响声速的主要因素如下:材料密度和弹性、材料的组成成分、晶粒结构和温度。
在零位校准过程中,测厚仪使用一个与被测样件材料相同、厚度已知的样件的测量值,计算零位偏移值,以补偿在整个脉冲发射时间中不是在被测样件中发生的实际声程的部分。造成零位偏移的主要因素包括测厚仪中的电子转换延迟、电缆延迟、探头延迟和耦合剂延迟。对于接触式探头,探头延迟包括声能通过其防磨板离开探头所需的时间。对于双晶探头,探头延迟是声能通过探头的延迟块或隔板所需的时间。(在模式2和模式3测量中,计时从代表声能进入被测样件位置的界面回波开始,零位偏移值中的探头分量一般为零。)
推荐使用的声速和零位校准程序是“两点校准”,这种校准需要两个具有不同厚度、与被测样件材料相同的校准试块,试块的厚度需处于待测厚度范围内,且要精确已知。不一定要用商业试块,只要试块的厚度已知即可。更重要的是,用于校准的材料要与被测材料完全相同,表面处理情况最好也相同。两个试块的厚度比应为2:1或更大,最好是5:1或更大。
常见的校准序列如下:
(1) 将探头耦合到较厚的参考样件上。
(2) 使用键区中的按键输入“校准声速”指令。
(3) 厚度读数稳定后,按“确定”键。
(4) 使用键区中的按键,调整显示的值,使其对应于较厚参考样件的实际厚度。
(5) 将探头耦合到较薄的参考样件上。
(6) 使用键区中的按键,输入“校准零位”。
(7) 厚度读数稳定后,按“确定”键。
(8) 使用键区中的按键,调整显示的值,使其对应于较薄参考样件的实际厚度。
(9) 按“测量”键,完成校准过程。
测厚仪使用这4个数据点,即两个输入的厚度值加上测量到的与每个厚度值相关的声波传播时间值,计算出唯一的声速值和零位值,从而解开这个方程。然后,计算的声速值和零位值会用于测量,并作为设置的一部分存储起来。
在两点校准之后,一个不错的做法是使用一个或多个额外的参考校准试块核查读数,所用标准试块的厚度需介于校准所用的两个厚度值之间。耦合方法不正确,或输入了不正确的数字值会导致测量错误,所用校准试块的厚度如果超出了给定测厚仪、探头和设置的有效测量范围,也会导致测量错误。如果厚度读数不正确,而且误差随着厚度的增加而增加,那么错误原因很可能出在声速值上。如果在多个步骤中测量的厚度值出现固定的误差,则错误原因很可能出在零位校准上。如果出现上述任一种情况,都应该重新完成两点校准过程。