Ultralyd Tykkelse: operasjonelle prinsipper, instrukser, produsenter, anmeldelser

Ultrasonisk tykkelsesmåling er ikke-destruktiv fremgangsmåte for å bestemme bredden av den ensidige materiale. Den er rask, pålitelig, allsidig, og, i motsetning til mikrometer eller caliper, krever ikke tilgang til begge sider av objektet. De første kommersielle sensorer, ved hjelp av prinsippet om sonar, dukket opp på 1940-tallet. Små bærbare enheter, som er optimalisert for et bredt spekter av applikasjoner, har blitt vanlig på 1970-tallet. Og innovasjon i mikroprosessorteknologi har ført til et nytt nivå av presisjon, enkelhet og miniatyrisering.

Produksjonsenheter som er involvert i et stort antall kjente selskaper. Blant dem - det tyske selskapet Siemens, Amerikansk Dakota Ultrasonics, British Cygnus. I Russland enhetene produsert av selskaper som SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" og andre.

Hva kan måles?

Praktisk talt en hvilken som helst konvensjonell konstruksjon materiale kan måles ved hjelp av ultralyd. Ultrasoniske sensorer kan konfigureres til metaller, plast, komposittmaterialer, glass, keramikk og glass. Også mulige målinger av ekstrudert plast og rullet i fremstillingsprosessen - som særskilte lag eller belegg, og flerlags artikler, væsker og biologiske prøver. En annen operasjon hvor det ganske enkelt nødvendig ultralyd tykkelse, - bestemmelse av murstein tykkelse og konstruksjoner av betong, asfalt og bergarter. Slike målinger er nesten alltid ikke-destruktiv og krever ingen kutting eller demontering anlegget.

Materialer som ikke er egnet for konvensjonelle ultrasoniske målinger på grunn av dårlig overføring av høyfrekvente bølger, innbefatter tre, papir, betong og skummede produkter.

Hvordan måle?

Lydenergi kan genereres over et bredt frekvensspektrum. En hørbar lyd er i området fra 20 til 20 kHz. Jo høyere frekvens som benyttes jo høyere den oppfattede tone. Energien til en høyere frekvens utenfor den menneskelige hørsel, kalt ultralyd. I de fleste tilfeller, ultralydundersøkelse blir utført i frekvensområdet fra 500 kHz til 20 MHz, selv om noen spesialiserte verktøy når 50 kHz eller 100 MHz. Uavhengig av frekvensen, er den soniske energi mekaniske vibrasjoner som strekker seg i et definert medium, slik som luft eller stål, i overensstemmelse med grunnleggende fysiske lover bølger.

For målinger ved hjelp av den ultrasoniske veggtykkelsesmåler. Driftsprinsippet for anordningen består i at den nøyaktige beregning av pulsgangtiden i liten sonde (transducer) gjennom måleobjektet, reflekteres dens indre overflate eller den distale veggen. Siden lydbølger reflekteres av grenser mellom forskjellige materialer, blir denne målingen vanligvis utføres med en hånd, i "puls / ekko".

Denne omformer omfatter et piezoelektrisk element som er eksitert ved hjelp av en kort elektrisk puls for å generere diskrete ultralydbølger. De blir sendt til den målte materiale, og passerer gjennom det før du møter bak vegg eller annen hindring. Den reflekterte bølgen går tilbake til transduseren som omdanner mekaniske vibrasjoner til elektrisk energi. Faktisk ultralydtykkelsesmålere lytte etter ekkoene fra den motsatte side. Vanligvis er tidsintervallet mellom den sendte og reflekterte signal er bare noen få milliondeler av et sekund. Anordningen angitte dataene på lydhastigheten i det materiale hvorfra det kan da beregne tykkelsen ved hjelp av en enkel matematisk relasjon: d = V t / 2, hvor:

• d - tykkelsen av delen;
• V - hastigheten av lyd;
• t - målt tid for lydgjennomgang.

En viktig parameter

Det er viktig å merke seg at lydhastigheten i objektet som studeres er en viktig del av denne beregningen. Ulike materialer sende lydbølger annerledes. Som regel de faste stoffer over det, og i den myke - nedenfor. I tillegg kan den variere betydelig med temperaturen. På samme tid må alltid være kalibrert ultralyd-tykkelsesmålere for fart i det målte materiale, som direkte avhenger av nøyaktigheten av målingene.

Lydbølger i MHz-området gjennom luften testet dårlig, slik at for å forbedre lyden overføring mellom emitter og prøvestykket anbringes en dråpe av den fluidkopling. Typisk er koblingsmedium anvendes glyserol, propylenglykol, vann, olje og gel. Bare en liten mengde av væske for å fylle den ekstremt tynne luftspalte.

målemodi

Produsenter ultrasonisk tykkelsesmåletidsintervall den energi som passerer gjennom prøvestykket på tre måter:

1. Intervallet mellom eksitasjonspulsen, som genererer en lydbølge og den første returekko av minus en liten forskyvningsverdi, forskyvningen forsinkelse i verktøyet, og kabel-omformer.
2. Tidsintervallet mellom de ekko som mottas fra prøveoverflaten og det første reflekterte ekko.
3. Intervallet mellom to påfølgende bunnekko.

Velge vanligvis bestemmer typen av transduser og spesifikke bruksområder. Den første modus brukes sammen med en kontaktsensor og er anbefalt for de fleste anvendelser. Den andre forsinkelseslinjen har oppstått eller er neddykket transdusere anvendt til de konkave og konvekse flater i et lukket rom, for måling av et bevegelig materiale eller høytemperatur-stedene.

Den tredje metode benytter også en forsinkelseslinje eller nedsenkning følere og vanligvis gir stor nøyaktighet, og den beste minste oppløsningen tykkelse. Vanligvis brukes når kvalitetsmålinger av den første eller andre metode er utilfredsstillende. Imidlertid er den sistnevnte modus bare egnet for materialer som produserer rent multiple ekkoer, som regel med en lav dempning når den av finkornede metaller, glass, keramikk.

To typer enheter

Ultralyd tykkelsesmålere er vanligvis delt inn i to typer: korrosjon og presisjon. En av de viktigste anvendelser er bestemmelse av bredden av de gjenværende metallvegger av rør, beholdere, strukturelle komponenter og trykktanker som er utsatt for innvendig korrosjon, og kanskje ikke er synlige fra utsiden. Tykkelse målere Ultralyd korrosjon og er konstruert for dette formål. De bruker signalprosesseringsteknikker som er optimalisert for deteksjon av minimal restveggbredde i grove og rustede prøver med spesialiserte to-elementfølere.

I andre tilfeller anbefales det bruk av presisjonsinstrumenter med enkle omformerne - for metall, plast, glassfiber, kompositter, gummi og keramikk. Ved et flertall sensorer av forskjellige presisjonsinnretninger, noe som kan måle med en nøyaktighet på ± 0,025 mm eller høyere, noe som er høyere enn de korrosjons probene.

Standard ultralydtykkelsesmålere er klassifisert etter hensikten, grad av automatisering, beskyttelse mot eksponering for omgivelsene, motstand mot mekanisk belastning, og bestemmer også deres hovedindekser.

typer av omformere

• Kontakt transducere blir brukt i direkte kontakt med prøven. Målinger med dem lett, så de blir brukt oftere.
• Omformere forsinkelseslinje omfatter plast, epoksy eller kvartssylinder som et mellomledd mellom det aktive elementet og testobjektet. Hovedgrunnen til deres bruk - Måling av tynne gjenstander, hvor det er viktig å skille eksitasjonspulsene fra bunnekkoet. Forsinkelseslinjen kan tjene som en varmeisolator, som beskytter temperaturfølsom detektor element mot direkte kontakt med varme materialer. Dessuten kan det bli dannet, bedre grep i skarpe konkave eller konvekse overflater.
• Senk transdusere for tilførsel av akustisk energi til måleelementet ved hjelp av et vannbad eller en kolonne. De brukes for måling av bevegelige gjenstander, for skanning eller optimalisering av kopling i nærvær av skarpe radier, riller eller kanaler.
• Omformere med to elementer som er brukt i korrosive shirinomerah for bestemmelse av bredden av objekter med ujevn, den korroderte overflate. Den består av separate sende- og mottakselement montert på en liten vinkel til den forsinkelseslinje for å fokusere energien ved en valgt avstand under overflaten av den målte prøven. Selv om slike målinger er ikke så nøyaktig som andre typer sensorer, er de vanligvis gir langt bedre ytelse.

Ultralyd Tykkelse Gauge: instruksjon

For å forberede for målingen transduseren må være koblet til enheten, slå den på, angir lydens hastighet og kalibrere. For å gjøre dette, bruker litt av kontakten materiale på kalibreringsstandard, feste en sensor og aktivere kalibreringsmodus. Denne prosedyren må alltid utføres etter du har byttet omformeren eller batteri. Varianter av kjent kalibrering tykkelse og lydens hastighet.

For målinger må påføres på overflaten av gjenstanden og til å gjøre kontakt middel sensor. Resultatet vises på displayet. Mulig å bruke anordningen i skannemodus, for eksempel, for å søke etter den minste tykkelse av materialet. Det er også mulig å konfigurere en alarm for å identifisere steder med en veggtykkelse som er mindre enn den innstilte verdi.

For måling av hastigheten av lyden som skal måles objekt skyvelære eller mikrometer, feste omformer og vente på resultatet. Ved å sette pre-målt verdi, trykker du på knappen for å lagre data i minnet. Noen enheter tillater dataoverføring til en PC.

Ultralyd Tykkelse: anmeldelser

Brukere positivt vurdere kompakt størrelse, brukervennlighet, pålitelighet, enkel kalibrering av moderne enheter. Eksperter oppmerksom på fravær av alternativer til de enheter av denne typen ved vurdering av tilstanden på biler, kvaliteten på utførelsen av karosseriet. Enheten gjør det mulig å finne ut om bilen er å male, og om det var involvert i en ulykke. Tykkelse, som det ikke nødvendig koblingsmedium, så vel som i stand til å utføre selv-kalibrering, er mest populære.

Materiale og utvalg

Ultrasoniske tykkelse, hvis prinsipp er valgt, avhengig av sammensetningen, måleområde, geometri, temperatur, krav til nøyaktighet og andre mulige tilstander, noen ganger bare uunnværlig.

materialtypen og graden av målinger er de mest viktige faktorer ved valg enheten og omformeren. Mange stoffer, inkludert de fleste metaller, keramikk og glass, en ultralyd utføres meget effektivt og tillate for målinger i et bredt område. De fleste plast vil absorbere energi og derfor har en begrenset maksimal tykkelse rekkevidde, men i de fleste arbeidssituasjoner målingen ikke føre til problemer. Gummi, glassfiber og mange komposittmaterialer absorberer mye sterkere og krever flere sendere og mottakere som er optimalisert for drift ved lave frekvenser.

Tykkelse bestemmer typen av konverteren. Tynne gjenstander måles ved høye frekvenser og tykk eller dempende - lav. For meget tynne materialer som brukes forsinkelseslinje, selv om de, så vel som nedsenkbare transdusere er begrenset i tykkelsesmålinger på grunn av interferens fra det multiple ekko. I tilfelle av store gjenstander eller gjenstander som består av flere materialer kan kreve ulike typer sensorer.

Krumningen av overflaten

Med en økning i effektiviteten av krumningen av kontaktflaten mellom svingeren og den gjenstand som skal måles blir redusert, men med avtagende krumningsradius må reduseres sensor oppløsning. Målingen av meget små radier kan kreve bruk av forsinkelseslinjer eller kontaktløse nedsenkbare transdusere. De kan også anvendes for målinger i sporene, hulrom og andre steder med begrenset tilgang.

temperaturen

Kontakt transducere kan generelt anvendes for gjenstanden ved en temperatur på 50 ° C. Flere varmt materiale kan skade føleren på grunn av virkningen av termisk ekspansjon. I slike tilfeller bør man alltid benytte omformere med forsinkelseslinje, et varmebestandig, høy temperatur eller nedsenking føler med to elementer.

I enkelte tilfeller med lav akustisk impedans objekt (tetthet multiplisert med lydhastighet) er forbundet med et materiale med en høy akustisk impedans. Typiske eksempler - plast, gummi og glass belegg av stål eller andre metaller, glass og polymere belegg. I dette tilfelle vil ekko fra grensen mellom de to materialene vil fazoinvertirovannym - invertert i forhold til ekkoet fra grense med luft. Dette kan korrigeres ved å endre innstillingene for enheten, men hvis ingenting blir gjort, så lesing vil være unøyaktig.

feil

Målenøyaktigheten påvirkes av mange faktorer, inkludert den verifisering av ultralydtykkelsesmålere og deres kalibrering, hastighet ensartethet i stoffet, dempning og spredning av lyd, overflateruhet og overflatekrumning, dårlig kommunikasjon og bunn parallellitet. Nøyaktighet er best oppnås ved bruk av standarder med kjent størrelse. Med riktig kalibreringsfeil ultralyd tykkelse på ± 0,01 mm og til og med ± 0,001 mm. forsinkelseslinje eller nedsenkning transdusere i den tredje modusen også forbedre målenøyaktigheten.