美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀的原理與光波測(cè)量原理相似。探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)背測(cè)物體并在物體中傳播，到達(dá)材料分界面時(shí)被反射回探頭，通過(guò)測(cè)量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)材料的厚度。
此儀器主要用途：超聲波良導(dǎo)體材料的厚度。主要功能是：測(cè)量管材厚度，其次可對(duì)測(cè)量金屬、塑料、陶瓷、玻璃及其他任何各種板材和各種加工零件做測(cè)量，另一重要方面是可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)它們?cè)谑褂眠^(guò)程中受腐蝕后的減薄程度。美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。
清潔表面
測(cè)量前應(yīng)清除被測(cè)物體表面所有的灰塵，污垢和銹蝕物，鏟除油漆等覆蓋物。
提高粗糙度要求
過(guò)分粗糙的表面會(huì)引起測(cè)量誤差，甚至儀器無(wú)法測(cè)量，測(cè)量前應(yīng)盡量使被測(cè)材料表面光滑，可使用磨，拋，銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。
粗機(jī)加工表面
粗機(jī)加工表面（如車床或刨床）所造成的有規(guī)則的細(xì)槽也會(huì)引起測(cè)量誤差，彌補(bǔ)方法同上“提高粗糙度要求”中提到的方法，另外調(diào)整探頭串音隔層板（穿過(guò)探頭底面中心的金屬薄層）與被測(cè)材料細(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)槽相互垂直或平行，取讀數(shù)的小值作為測(cè)量厚度，可取得較好的效果。
測(cè)量圓柱型表面
測(cè)量圓柱型材料，如管子，油桶等，選擇探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡(jiǎn)單地說(shuō)，將探頭與被測(cè)材料耦合，探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線平行或垂直，沿被測(cè)材料軸線方向垂直地緩慢搖動(dòng)探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的小值，作為材料的準(zhǔn)確厚度。
選擇探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線交角方向的標(biāo)準(zhǔn)取決于材料的曲率，直徑較大的管材，選擇探頭串音隔板與管子軸線垂直，直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種方法測(cè)量，取讀數(shù)中的小值作為測(cè)量厚度。
復(fù)合外形
當(dāng)測(cè)量復(fù)合外形的材料（如管子彎頭處）時(shí)可采用下面“探頭的磨損中”介紹的方法，所不同的是要進(jìn)行二次測(cè)量，分別讀取探頭串音隔板與軸線垂直與軸線平行的兩個(gè)數(shù)值，其較小的一個(gè)數(shù)作為該材料在測(cè)量點(diǎn)處的厚度。
不平行表面
美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀為了得到一個(gè)令人滿意的超聲響應(yīng)，被測(cè)材料的另一表面必須與被測(cè)面平行或同軸，否則將引起測(cè)量誤差或根本無(wú)讀數(shù)顯示。
材料的溫度影響
材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響，若對(duì)測(cè)量精度要求較高時(shí)，可采用試塊對(duì)比法，即用相同材料的試塊在相同溫度條件進(jìn)行測(cè)量，并求得溫度補(bǔ)償系數(shù)，用此系數(shù)修正工件的實(shí)測(cè)值。
大衰減材料
對(duì)于一些如纖維，多孔，粗粒子材料，它們會(huì)造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無(wú)讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實(shí)際厚度），在這種情況下，則說(shuō)明該材料不適于用此測(cè)厚儀測(cè)試。
參考試塊
對(duì)不同材料在不同條件下進(jìn)行測(cè)量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近被測(cè)材料，測(cè)量就越。理想的參考試塊將是一組被測(cè)材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補(bǔ)償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)，熱處理?xiàng)l件，粒子方向，表面粗糙等）。為了滿足大精度測(cè)量的要求，一套參考試塊將是很重要的。
在大部分情況下，只要使用一個(gè)參考試塊就能得到令人滿意的測(cè)量精度，這個(gè)試塊應(yīng)具有與被測(cè)材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測(cè)材料用千分尺測(cè)量后就能作為一個(gè)試塊。
美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀對(duì)于薄材料，在它的厚度接近于探頭測(cè)量下*，可用試塊來(lái)確定準(zhǔn)確的低限。不要測(cè)量低于下限厚度的材料。如果一個(gè)厚度范圍是可以估計(jì)的，那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。
當(dāng)被測(cè)材料較厚時(shí)，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等，應(yīng)在一組試塊中選擇一個(gè)接近被測(cè)材料的，以便于掌握校準(zhǔn)。
大部分鍛件和鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有方向性，在不同的方向上，其聲速將會(huì)有少量的變化，為了解決這個(gè)問(wèn)題，試塊應(yīng)具有與被測(cè)材料相同方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，聲波在試塊中的傳播方向也要與在被測(cè)材料中的方向相同。在一定情況下，查已知材料的聲速的功能，故可先測(cè)量出聲速，再以此聲速對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。
美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀測(cè)量中的幾種方法
1—單測(cè)量法：在一點(diǎn)的測(cè)量
2—雙測(cè)量法：在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測(cè)量，兩次測(cè)量中探頭串音隔板要相互垂直。選擇讀數(shù)中的值作為材料的準(zhǔn)確厚度。
3—多點(diǎn)測(cè)量法：在某一測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，取值為材料厚度值。
探頭串音隔板磨損對(duì)測(cè)量會(huì)造成影響，出現(xiàn)下列現(xiàn)象時(shí)應(yīng)更換探頭。
1—測(cè)量不同的厚度時(shí)，其測(cè)量值總顯示某一值。
2—插上探頭不進(jìn)行測(cè)量就有耦合標(biāo)志或測(cè)量值出現(xiàn)。
鑄件測(cè)量
鑄件測(cè)量有其特殊性。鑄件材料的晶粒比較粗大，組織不夠緊密，加上往往處于毛面狀態(tài)就進(jìn)行測(cè)量，因此使測(cè)量遇到較大的困難。首先是晶粒的粗大和組織不致密性造成聲能的極大衰減，衰減是由材料對(duì)聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關(guān)系的，相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增加而增大，但有一高點(diǎn)，超過(guò)這一點(diǎn)，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一固定值。對(duì)于不同頻率的衰減隨頻率的增大而增大。
其次，由于晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時(shí)，將產(chǎn)生異常反射，即草狀回波或樹狀回波，使測(cè)厚出現(xiàn)錯(cuò)誤讀數(shù)，造成誤判。
另外，隨著晶粒的粗大，金屬結(jié)晶方向上的彈性各向異性表現(xiàn)得更為顯著，從而使不同方向上聲速造成差異，大差異甚至可達(dá)5.5％。而且工件內(nèi)不同位置上組織的致密性也不一致，這也將造成聲速的差異。這些都將產(chǎn)生測(cè)量的不準(zhǔn)確。因此對(duì)鑄件測(cè)量要特別小心。
美國(guó)DAKOTA超聲波測(cè)厚儀對(duì)鑄件測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：
1.在測(cè)量表面不加工的鑄件時(shí)，必須采用粘度大的機(jī)油。黃油和水玻璃作耦合劑。
2.用于待測(cè)物相同的材料，測(cè)量方向與待測(cè)物也相同的標(biāo)準(zhǔn)試塊校準(zhǔn)材料的聲速。
測(cè)量誤差的預(yù)防方法：
超薄材料
使用任何超聲波測(cè)厚儀，當(dāng)被測(cè)材料的厚度降到探頭使用下限以下時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量誤差，必要時(shí)，小極限厚度可用試塊比較法測(cè)量。
當(dāng)測(cè)量超薄材料時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯(cuò)誤結(jié)果，它的結(jié)果為顯示讀數(shù)是實(shí)際厚度的二倍，另一種錯(cuò)誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)，循環(huán)跳躍”它的結(jié)果是測(cè)量值大于實(shí)際厚度，為防止這類誤差，測(cè)臨界薄材時(shí)應(yīng)重復(fù)測(cè)量核對(duì)。
銹斑，腐蝕凹坑等
被測(cè)材料另一表面的銹斑凹坑等將引起讀數(shù)無(wú)規(guī)則地變化，在情況下甚至無(wú)讀數(shù)，很小的銹點(diǎn)有時(shí)是很難發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時(shí)，這個(gè)區(qū)域的測(cè)量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來(lái)作多次測(cè)試。
材料識(shí)別錯(cuò)誤
當(dāng)用一種材料校正了儀器后，又去測(cè)試另外一種材料時(shí)，將發(fā)生錯(cuò)誤的結(jié)果，應(yīng)注意選擇正確的聲速。
探頭的磨損
探頭表面為丙烯樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)使粗糙度增高，導(dǎo)致靈敏度下降，用戶在確定為此原因造成誤差的情況下，可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保證平行度。如仍然不穩(wěn)定，則需更換探頭。
層迭材料，復(fù)合材料
要測(cè)量未經(jīng)耦合的層迭材料是不可能的，因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的空間。又因超聲波不能在復(fù)合材料中以勻速傳播，所以用超聲波反射原理測(cè)量厚度的儀器都不適應(yīng)于測(cè)量層迭材料和復(fù)合材料。
金屬表面氧化層的影響
有些金屬可在其表面產(chǎn)生較密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結(jié)合緊密，無(wú)明顯界面，但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，故會(huì)造成誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同，請(qǐng)用戶在使用的時(shí)候加以注意，可以在同一批被測(cè)材料中選擇一塊用千分尺或卡尺測(cè)量制成樣塊，對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
反常的厚度讀數(shù)
操作者應(yīng)該具備辨別反常讀數(shù)的能力，通常銹斑，腐蝕凹坑，被測(cè)材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。
耦合劑的使用和選擇
耦合劑是用來(lái)作為探頭與被測(cè)材料之間的高頻超聲波能量傳遞的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)將有可能造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無(wú)法測(cè)量。耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻。
選擇合適種類的耦合劑是重要的，當(dāng)使用的光滑材料表面時(shí)，低粘度耦合劑（如隨機(jī)配置的耦合劑，輕機(jī)油等）是很合適的。當(dāng)使用在粗糙材料表面，或者垂直表面及頂面時(shí)，可使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏，黃油，潤(rùn)滑脂等）。
試塊的清潔
由于使用隨機(jī)試塊對(duì)儀器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需涂耦合劑，所以請(qǐng)注意防銹。使用后將隨機(jī)試塊擦凈。氣溫較高時(shí)不要沾上漢液。長(zhǎng)期不使用應(yīng)該在隨機(jī)試塊表面涂上少量的油脂防銹，當(dāng)再次使用時(shí)，將油脂擦凈后，即可進(jìn)行正常工作。
機(jī)殼的清潔
酒精。稀釋液等對(duì)機(jī)殼有腐蝕作用（尤其是視窗），故清洗時(shí)，用少量清水輕輕擦拭即可。
探頭的保護(hù)
探頭表面為丙烯樹脂，對(duì)粗糙表面的重劃很敏感，因此在使用中應(yīng)輕按。測(cè)粗糙表面時(shí)，盡量減少探頭在工作表面的劃動(dòng)。
常溫測(cè)量時(shí)，被測(cè)物表面不應(yīng)超過(guò)60℃，否則探頭不能再用。
油?；覊m的附著會(huì)使探頭線逐漸老化，斷裂，使用后應(yīng)清除線纜上的污垢。
