多层材料每层厚度能分别测吗？超声界面回波与LS216多层测厚原理

普通超声波测厚仪一般只识别第一个界面回波，只能得到一层的厚度数据；多层超声波测厚仪可以识别多个界面回波，分别检测多层材料每一层的厚度。但是仪器支持分层测量功能不代表任何多层材料都能测，各层之间要有明显的声学界面，才可以形成可识别的超声回波。

一、超声回波是什么？多层测厚原理解析

超声波探头接触多层材料表面会向材料内部发射超声波，从第一层材料传播到第二层材料时，当两种材料的声学特性不同时，超声波一部分会在分界面产生反射回波，也就是界面回波。剩余透射波继续向下一层传播，到第二层和第三层的分界面再次产生回波。多层超声波测厚仪就是通过分析各个回波的传播时间，结合每一层材料相应的声速参数计算厚度。

LS216多层超声波测厚仪就是这样检测多层材料每层的厚度的。例如用LS216测量一个三层材料，三层分别是油漆层（声速2200m/s）、镀锌层（声速5920m/s）、钢铁（声速5920m/s），超声波探头按在油漆层表面上，三层厚度计算如下：

油漆层厚度：油漆声速*探头发射脉冲和第一界面回波的时间差/2；

镀锌层厚度：锌声速*第一界面回波和第二界面回波的时间差/2；

钢铁层厚度：钢铁声速*第二界面回波和第三界面回波的时间差/2。

简单来说就是一个速度*时间=距离的关系，所以在检测前必须设定每一层正确的材料声速。因为超声波要经历一个发射、到达界面-返回的过程，所以还需要再除以2。当然具体计算会更复杂一些，例如超声波往往是以一定的角度发出的，这个距离偏差需要修正；探头发射晶片到材料表面也有一点距离，需要扣除等，最终才能得到准确的各层厚度。

二、为什么有些材料无法多层分别测厚？

只要材料是多层结构，就一定能用多层超声波测厚仪测出每一层的厚度吗？其实不是的。多层材料测厚要求超声波测厚仪有识别多层界面回波的功能，同时对多层材料本身也有要求。

界面反射和两侧材料的声阻抗有关，如果两层声学差异比较小，例如材料上喷了两层不同油漆，这两层漆之间的界面回波可能很弱，难以分辨，超声波测厚仪就只能检测两层漆的总厚度，无法分别计算厚度。

材料层特别薄的话，相邻界面回波到达的时间也很接近，可能会出现信号重叠，导致仪器难以判断每层的起止位置。这种情况下建议选择分辨率较高的仪器，能更好地识别不同界面的回波。

超声波在传播过程中会出现衰减，所以当材料很厚，或者本身是铸铁等易衰减的粗晶材料，深层界面的反射信号可能不足，仪器无法有效识别回波。

如果材料界面有空隙、脱层或气泡等，可能会改变超声波的传播信号和反射路径。表面粗糙或者弧面过大，也会影响探头耦合以及回波稳定性。

三、LS216多层超声波测厚仪检测原理与实际操作

LS216多层超声波测厚仪使用脉冲反射原理，探头发射超声波并接收界面反射信号，根据回波计算厚度，最多能检测三层材料。

检测前确认被测材料的层数、材料和厚度选择合适的探头。LS216多层超声波测厚仪分辨率高达1μm，较薄且介质均匀的材料能选择15M-X0探头；粗晶材料或测混凝土上的涂层厚度，建议选择2.5M-X0探头，2.5MHz低频探头穿透力更强。

设置检测层数（1~3层），以及每一层的材料声速。仪器内有常见涂层、塑料、钢铁等多种材料声速可选，也能手动设置声速，或通过已知厚度的同种材料反测声速。

量程和预估厚度能选择自动，但材料回波复杂时还是建议手动设置一下量程范围，和每一层的大致预估厚度。这样可以帮助仪器缩小回波搜索区间，从预估厚度附近开始寻找回波，检测回波复杂的材料数据可能会更准确一些。

接下来使用LS216检测一个喷涂塑料件，分别检测涂层厚度和塑料基体厚度。

设置好层数、声速及量程范围后，在喷涂塑料件表面涂上适量耦合剂，将探头垂直按压在材料表面。

屏幕上显示第一层涂层厚度99μm，第二层塑料厚度2994μm，总厚度3093μm。数据上方还有实时波形显示，能观察不同位置的回波数据，可以看到在第一个回波界面附近还有四个小杂波，仪器选取了回波信号最强的作为第一个界面回波；第二个界面回波只有一个波峰，是塑料基体的底面回波。

这个材料的回波不算复杂，第一个回波附近虽然有小杂波，但信号相比界面回波弱很多，不至于形成干扰。如果遇到波形非常复杂的材料，就建议设置预估厚度帮助仪器判断哪个是真正的界面回波。

四、多层超声波测厚常用问题FAQ

1、哪些行业和材料适合采用多层超声波测厚？

检测多层复合材料、涂装工件、玻璃涂层、以及木材和混凝土表面涂层厚度能考虑采用多层超声波测厚仪，注意超声波测厚仪只能测木材和混凝土表面涂层厚度，无法测量木材和混凝土本身的厚度。

2、不知道材料的声速还能检测吗？

如果手上有已知厚度、或方便用卡尺直接检测厚度的同种材料，能利用LS216多层超声波测厚仪已知厚度反测声速功能测出这种材料的声速，再用这个声速来测量该材料复杂工件的厚度。

3、检测多层材料是否需要破坏样品？

超声波测厚仪属于无损检测方式，不需要破坏样品，设置好各层材料声速后将探头按压在样品表面，就能直接读取多层材料的厚度。