技术领域本发明涉及一种金属管用超声波测厚探头及金属管用超声波测厚方法，具体而言是一种采用多个向心排布的晶片进行厚度测量的金属管用超声波测厚探头及金属管用超声波测厚方法。
背景技术：
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，由于其处理方便，并有良好的指向性，因此经常用于测量各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况，对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。利用超声波进行金属管壁厚测量是一种常见的测量工艺，由于金属管在使用过程中容易腐蚀减薄，因而定期测量金属管壁厚是一种必要的安全生产管理措施。传统的金属管超声波测厚技术采用的是单晶片探头发散声束进行厚度测量，其缺点在于探头每接触被测一次仅能测量单点位置的厚度，测量金属管其他点时需要不断移动探头，这样一来整个测量过程中的移动次数增加，测量效率低且容易出现漏检的情形。因而，如何实现单次对金属管的多个测量点进行测量，减少测量过程中探头的移动次数，从而提高测量效率是亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种采用多个向心排布的晶片进行厚度测量的金属管用超声波测厚探头及金属管用超声波测厚方法，具体发明内容如下：一种金属管用超声波测厚探头，探头内设置有至少两个向心排布的晶片。通过在探头内设置多个晶片可实现一次性对多个被测点进行厚度测量，减少了探头在被测金属管外壁的移动次数，提高了测量效率。优选地，晶片可呈单行排布或者多行排布。更优选地，为了实现晶片具备发射超声波和接收回波的双重功能，晶片可选用压电晶片，较佳地，可选用矩形晶片，矩形晶片的长度范围可为5mm至15mm，此时相邻晶片的中心距离范围可优选为0.5mm至1.5mm。此外，为了满足不同厚度的金属管壁的测量，本发明所提供的探头可选用频率为1MHz至15MHz压电晶片。优选地，晶片设置在一探头壳体内。进一步优选地，探头壳体设有一呈圆柱面状的发射面，多个向心设置的晶片沿该发射面排布。此时晶片发射的超声波可通过该发射面进入被测金属管。更进一步优选地，多个晶片沿发射面呈单行或者多行排布。较佳地，该发射面的宽度尺寸应不小于晶片的长度尺寸。此外，考虑到金属管的外壁形状特征，该发射面的弧度应当大于0度但不大于180度。为了防止探头的晶片在测量过程中被粗糙的金属管外壁磨损，所述探头还包括一与探头壳体内表面契合的楔块，当所述探头测量时，所述楔块位于探头壳体和被测金属管外壁之间。其中，与探头壳体耦合的面为连接面，与被测金属管外壁耦合的面为测量面。优选地，连接面与探头壳体的发射面贴合，测量面与被测金属管部分外壁贴合。更优选地，为了使楔块与探头配套使用，各晶片发射的超声波依次通过发射面、连接面和测量面。较佳地，为了更好的配合金属管的外壁形状，可将测量面设置成一圆柱面。此时，楔块的连接面与测量面的宽度和弧度均分别不小于发射面的宽度和弧度。进一步优选地，为了使楔块与探头配合得更好，连接面与测量面共一对称轴设置。值得一提的是，为了使超声波通过楔块后以0度入射角入射金属管，换言之，为了使超声波在金属管壁内通过的路径刚好为金属管的壁厚，可将测量面半径设置成小于连接面半径，并进一步将连接面与测量面同轴设置，此时，超声波在楔块内的通过路径与连接面、测量面的半径方向重合。此外，楔块采用有机玻璃制作。值得一提的是，为了在不更换探头的情况下对多种规格不同的金属管进行厚度测量，发明人创造性地为探头配备了多个楔块，各楔块的连接面均相同，但测量面半径尺寸均不相同。使用本发明提供的探头时测量不同规格的金属管时，仅需更换半径尺寸与被测金属管规格匹配的楔块即可。此时，针对常见规格的金属管测量，楔块的测量面半径范围可优选为10mm至100mm。优选地，探头壳体与楔块以活动连接方式连接。较佳地，探头壳体与楔块采用螺栓螺母连接。一种金属管用超声波测厚方法，采用包括前述任一所述的探头的测厚仪进行金属管壁腐蚀检测。优选地，所述方法包括以下步骤：步骤a:将所述测厚仪的探头与待测金属管外壁贴合进行腐蚀检测；步骤b:经测厚仪测得待测金属管厚度值。更优选地，为了实现精确的检测，步骤a中探头所用楔块与待测金属管完全贴合。进一步优选地，为了防止金属管外壁的氧化物等对检测结果造成干扰，步骤a还包括打磨待测金属管外壁并在待测金属管外壁涂敷耦合剂。更进一步优选地，在待测金属管外壁涂敷耦合剂。值得一提的是，测厚仪内置晶片激发程序和厚度值计算程序,测厚仪先同时或依次激发晶片产生逆压电效应，使各晶片同时或依次分别发出超声波；再同时或依次激发各晶片产生正压电效应，使各晶片同时或依次分别接收各自发出的超声波产生的反射波。测厚仪显示的厚度数据结果为一二维坐标系，其中横坐标为晶片编号1、2、3……n，纵坐标为各晶片对应的测量点的厚度值。此外，测量不同规格的金属管时，仅需选择一测量面与金属管规格匹配的楔块连接至探头壳体并按照上述步骤进行测量即可。本发明提供的金属管用超声波测厚探头及金属管用超声波测厚方法，采用多个向心排布的晶片进行金属管的厚度测量，并针对不同规格的金属管配备尺寸不同的楔块，与现有技术相比，本发明提供的探头极大的减少了金属管厚度测量过程中探头移动的次数，并且测量不同规格的金属管时仅需更换制作成本低廉的楔块，而不需要更换整个探头，具有测量效率高的特点、测量成本低的特点，可广泛应用于水冷壁管内壁腐蚀，疏水管弯头内壁冲刷减薄等测量中。附图说明图1为本发明所提供的金属管用超声波测厚探头的一种优选实施方式；图2为金属管用超声波测厚探头的探头壳体的结构示意图；图3为压电晶片在发射面上的排布示意图；图4为楔块的结构示意图；其中，1为探头壳体，2为楔块，3为发射面，4为压电晶片，5为连接面，6为测量面，7为楔块a，8为楔块b，9为楔块c，10为楔块d，11为楔块e。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明作进一步详细、完整地说明。如图1、2所示，一种金属管用超声波测厚探头，包括沿超声波发射方向依次连接的探头壳体1和楔块2，探头壳体设有一呈圆柱面状的发射面3，具体地，发射面的弧度为150度，宽度为12mm，半径为100mm，如图3所示，探头壳体内设置了64个沿发射面呈单行且向心排列的压电晶片4，压电晶片的长度为10mm，相邻的压电晶片之间的中心距离为10mm，晶片的频率为7MHz；为了配合探头使用，楔块也设有一呈圆柱面状的连接面5和测量面6，其中连接面与发射面尺寸完全相同。值得一提的是，为了使超声波以零度入射角通过楔块后再以0度入射角入射金属管，换言之，为了使超声波在金属管壁内通过的路径刚好为金属管的壁厚，发明人将楔块设置成半圆环状，测量面半径设置成小于连接面半径，换言之，此时超声波在楔块内的通过路径与连接面、测量面的半径方向重合。此外，楔块的弧度优选为150度，即连接面和测量面弧度均为150度，楔块的材质为有机玻璃。值得一提的是，由于实际测量中的被测金属管的规格不一，这就要求使用与被测金属管外壁匹配的探头进行金属管测量，然而探头的制作成本高昂，如针对每一种规格的金属管均制作一匹配的探头则极大地增加了测量成本并造成浪费，因而，为了在不更换探头的情况下实现对多种规格不同的金属管进行厚度测试，发明人创造性地为探头配备了多个可配合不同尺寸的金属管测量的楔块，如图4所示，具体而言是设置5个连接面相同，而测量面半径匹配常见的金属管的半圆环状楔块，其中楔块a7的半径为38mm，楔块b8的半径45mm、楔块c9的半径为51mm、楔块d10的半径为60mm、楔块e11的半径为63mm。相应地，为了便于拆装，楔块采用螺栓螺母连接方式活动连接在探头壳体上。一种金属管用超声波测厚方法，包括以下步骤：步骤一：将本发明所提供的超声波测厚探头接入超声波测厚仪，主机内置晶片激发程序和厚度值计算程序，在晶片激发程序和厚度值计算程序中均对各晶片从左至右采用1、2、3……64进行编号；步骤二：打磨待测金属管的外壁，并在待测外壁区域涂敷耦合剂；步骤三：将超声波测厚探头的楔块的测量面与待测外壁相接触，各晶片从左至右分别对应不同的测量点。主机按照预先设定的程序依次控制编号为1、2、3……64的晶片产生逆压电效应，使各晶片成为超声发射器，此时各晶片同时或依次分别发出超声波，超声波以0度入射角依次通过楔块、耦合剂最终以0度入射角入射被测金属管；当各晶片发出的超声波到达其对应的被测点的内壁时即产生反射波，与此同时主机通过程序依次控制编号为1、2、3……64的晶片产生正压电效应，使晶片成为回声接收器，此时，各晶片同时或依次分别接收各自发出的超声波产生的反射波；步骤四：超声波探头将获取的测量信息传输至数据连接的主机，主机通过厚度值计算程序计算出各晶片对应的测量点的厚度值，厚度值计算程序的数据处理结果显示为一二维坐标系，其中横坐标为晶片编号，纵坐标为各晶片对应的测量点的厚度值。测量不同规格的金属管时，仅需选择一测量面与金属管规格匹配的楔块连接至探头壳体并按照上述步骤进行测量即可。