测量橡胶轮胎的厚度

应用

测量各种橡胶轮胎中钢帘线层和纤维帘线层（带束层）的深度。在很多情况下，还需测量轮胎的总壁厚。

背景

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内部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号、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所产生的回波具有非常复杂的模式，因此在进行这类测量时，需要考虑到一些特殊的因素。

设备

有两种常用的测量橡胶轮胎厚度的方式，具体使用哪一种测量方式取决于所要测量的轮胎的厚度。奥林巴斯建议使用以下仪器完成某些特定的应用：

38DL PLUS型号仪器或装有单晶软件的45MG测厚仪，可以使用奥林巴斯的M1036 （2.25 MHz）探头完成测量应用。大多数情况下，这些测厚仪与低频探头一起，用于测量轿车和轻型卡车的轮胎，而且一般只用于测量嵌入轮胎中的帘线的深度。测量范围大约为3毫米到25毫米，校准准确度为±0.25毫米或更高。波形显示（38DL PLUS仪器的标准配置，45MG测厚仪的选配功能），在确认第一个探测到帘线的回波方面，非常有用，这个回波代表橡胶层的最小厚度。

带有方波脉冲发生器的EPOCH系列探伤仪，如：EPOCH 6LT、EPOCH 650或EPOCH 1000仪器，使用所选的低频探头进行检测。这些方波探伤仪使用可选的带通滤波功能，可以提供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。橡胶层的厚度等于和大于200毫米的轮胎通常使用500 kHz探头进行测量，有时候还需要使用两个探头在一发一收模式下完成测量操作。典型的测量准确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，因此对每种类型的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或更底低频的探头。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。在轮胎检测中最常推荐使用的奥林巴斯探头是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探头配合一台探伤仪，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，而不会出现与放大激励脉冲而引起的潜在的噪声问题。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。在其它类型的轮胎中，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，进行合理的评估工作。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38DL PLUS型号测厚仪和M1036探头（2.25 MHz）。本例中，对回波的测量到第一个正波瓣为止。