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殘余應力分析儀的檢測厚度因檢測原理和儀器類型而異，常見的有X射線法、超聲法、鉆孔法等，具體如下：
 
- X射線殘余應力分析儀：通常X射線的穿透深度為5-30微米，主要用于檢測材料表面的殘余應力。若配備相應的剝層裝置，可獲得沿一定深度方向的應力分布，但整體檢測深度仍然有限，一般適用于較薄的表層檢測。
- 超聲殘余應力分析儀：可檢測零件厚度方向的范圍一般為2-150mm，能夠實現(xiàn)對金屬鍛件、鑄件、板材及焊縫等較厚零件的表面和亞表面殘余應力檢測，還可用于鐵軌等大型構件的殘余應力檢測。

- 鉆孔法殘余應力分析儀：適用于測定各向同性線彈性材料約1毫米深度的近表面的殘余應力。通過分層銑削鉆孔等方式，可得到沿深度方向的殘余應力分布，適合噴丸處理、機械滾壓處理的金屬材料表面的殘余應力分布測量。
 
此外，中子衍射法殘余應力分析儀可檢測深度可達50mm。磁測法殘余應力分析儀一般只能測幾十微米厚度的表面層。