阿尔泰科技丨双精度测厚方案：超声与激光技术，护航工业材料“健康”
2019年，在一家化工厂的例行巡检中，技术人员使用超声波测厚仪检测一段看似完好的管道，结果发现某部位壁厚已减薄至2.1毫米。该段管道随后被更换，内部检查确认存在严重局部腐蚀，一场潜在的泄漏危机被成功化解。
在工业制造和设备维护中，厚度测量不仅仅是一项基础参数采集，更是一门精准的诊断技术。它如同为材料进行内部“扫描”，揭示肉眼难以察觉的隐患，广泛应用于质量控制与安全保障领域。早期多依赖千分尺等接触式工具，随着技术发展，逐渐转向超声波、射线及激光等非接触式测量方式。不同的材料和应用场景决定了必须采用合适的测量手段，无论是管道腐蚀、玻璃光学特性变化，还是电缆绝缘老化与金属板材缺陷检测，都需要量身定制的解决方案。
激光位移测厚：以光为尺，实现微米级精度
激光位移测厚技术基于光学三角法原理。其核心流程是：激光器将一束精细激光投射至被测物体表面，反射光经过透镜在光电探测器上成像，通过捕捉光斑位置变化生成电信号。当物体位置发生移动，反射光点在探测器上的位置也会随之改变。通过精确计算位移量，即可推导出物体的位置变化，从而获得厚度数据。
为了提升测量稳定性和精度，现代激光测厚系统常采用双传感器对射结构。在被测物体上下两侧分别设置两个激光位移传感器，同步采集两侧表面距离信息，通过计算两者的差值，得出实际厚度。该方式有效抑制了整体振动带来的干扰，确保测量结果的可靠性。
实施方案
- 信号采集端：光电探测器接收激光光斑在CMOS或PSD传感器上的位置信号，并转化为模拟电压。
- 数据处理核心：数据采集卡负责将模拟信号离散化，16位分辨率可实现±10V电压区间内65536级的精细区分，电压变化的最小分辨可达0.3mV，对应距离精度可达到微米级别。高采样率保证在快速移动目标下的稳定测量。
- 厚度计算：采集卡将上传感器（V1）和下传感器（V2）的电压信号分别转换为L1和L2的距离参数，通过差值计算得出最终厚度。
典型应用场景
激光位移测厚特别适用于透明材料（如玻璃）、高反射金属表面以及必须进行非接触式测量的场合。在浮法玻璃生产线中，该技术可实现0.5%以内的相对误差，且无需直接接触表面，有效避免划伤产品，同时实现100%在线全检。
超声波测厚：以声为眼，洞察材料内部
超声波测厚技术类似于B超检查，通过分析材料内部的声波反射信号，评估其结构状态。其原理基于超声波在均匀材料中传播时，会在不同介质界面（如前后表面）发生反射，从而生成可被检测的回波信号。
实施方案
- 信号来源：探头接收材料底面反射回的微弱超声回波。
- 核心挑战：高速模数转换是关键。采集卡需测量底波回波间的时间差（如B1与B2），依据奈奎斯特采样定理，采样率需至少是超声波频率的两倍。实践中通常采用5-10倍甚至更高的采样率以确保波形准确重建。
- 典型参数要求：对于5MHz的探头，采集系统至少需要50MS/s的采样率，这是与普通采集设备的关键区别。12位或16位分辨率的ADC能够提供足够动态范围，以捕捉回波信号的细微幅度变化。
- 厚度计算：数字信号处理模块通过识别回波的峰值点，测量时间间隔（Δt），并结合采样周期（1/采样率）精确计算材料厚度。
测厚技术：工业安全的隐形守护者
从视觉判断到仪器测量，从粗略估算到高精度量化，测厚技术的发展见证了工业检测能力的跃升。如今，测厚技术已不仅是对厚度的测量，更是材料健康评估、剩余寿命预测和安全风险预警的重要工具。
在现代化工厂中，测厚已成为预见性维护体系的重要组成部分。通过定期对设备进行“健康检查”，企业能从被动维修转向主动预防，实现真正的智能制造与安全管理。
不论是用于防止管道泄漏的超声波测厚，还是用于保障光学系统质量的玻璃测厚，这些精密检测手段都在默默守护着工业安全与产品质量。
下次当你经过化工厂、仰望玻璃幕墙或使用各种电器时，或许会意识到——在这些看似普通的结构背后，无数先进的测厚技术正持续工作，确保我们的工业系统稳定、高效、安全地运行。