Ultrasunete Grosime: funcționare principii, instrucțiuni, producătorii, comentarii

Măsurarea grosimii cu ultrasunete este metoda nedistructivă pentru determinarea lățimii materialului cu o singură față. Este rapid, fiabil, versatil, și, în contrast cu micrometri sau etrierul, nu are nevoie de acces la ambele părți ale obiectului. Primii senzori comerciali, folosind principiul sonarului, a apărut la sfârșitul anilor 1940. dispozitive portabile mici, optimizate pentru o gamă largă de aplicații, au devenit un lucru obișnuit în anii 1970. Și inovație în tehnologia microprocesoarelor au condus la un nou nivel de precizie, simplitate și miniaturizare.

Dispozitivele de producție implicate într-un număr mare de companii bine-cunoscute. Printre acestea - compania germana Siemens, american Dakota de ultrasunetele, British Cygnus. În Rusia, dispozitivele produse de companii precum SPF „AKS“ NPK „Beam“, SPC „MaksProfit“ și altele.

Ce poate fi măsurată?

Practic orice convențional material de construcție poate fi măsurată cu ajutorul ultrasunetelor. Senzorii ultrasonici pot fi configurate pentru metale, materiale plastice, materiale compozite, sticlă, ceramică și sticlă. De asemenea posibile măsurători ale maselor plastice extrudate și laminate în procesul de fabricație - straturi distincte sau acoperiri, și articole multistrat, lichide și specimene biologice. O altă operațiune în care pur și simplu necesar grosime cu ultrasunete, - determinarea grosimii și a structurilor din beton, asfalt și roci de cărămidă. Astfel de măsurători sunt aproape întotdeauna non-distructive și nu necesită tăiere sau de demontare instalația.

Materialele care nu sunt adecvate pentru măsurarea cu ultrasunete convenționale datorită transmisiei slabă a undelor de înaltă frecvență, includ lemn, hârtie, beton și produse spumate.

Cum se măsoară?

energia sonoră poate fi generată pe un spectru larg de frecvențe. Un semnal sonor este în intervalul 20 - 20 kHz. Cu cât mai mare frecventa, cu atat mai mare tonul perceput. Energia o frecvență mai mare dincolo de auzul uman, numit ultrasunete. In majoritatea cazurilor, inspecția cu ultrasunete se efectuează în domeniul de frecvențe de la 500 kHz până la 20 MHz, cu toate că unele instrumente specializate ajunge la 50 kHz sau 100 MHz. Indiferent de frecventa, energia acustică este vibrații mecanice care se extind într - un mediu definit, cum ar fi aerul sau oțel, în conformitate cu legile de bază ale undelor fizicii.

Pentru măsurători utilizând ultrasunete gabaritul grosimea peretelui. Principiul de funcționare al dispozitivului constă în calculul exact al timpului de tranzit al pulsului sondei mici (traductor) prin obiectul de măsurare, a reflectat suprafața sa interioară sau peretele distal. Din moment ce undele sonore sunt reflectate de granițele între diferite materiale, această măsurătoare este realizată în mod obișnuit cu o singură mână, în „puls / echo“.

Traductorul cuprinde un element piezoelectric, care este excitat de un impuls electric scurt pentru a genera undele ultrasonice discrete. Acestea sunt trimise la materialul măsurat, și să treacă prin ea până când se confruntă cu peretele din spate sau alt obstacol. Unda reflectată revine la traductor care transformă vibrațiile mecanice în energie electrică. De fapt, grosimii firelor ultrasonice asculta ecouri din partea opusă. De obicei, intervalul de timp dintre trimise și semnalul reflectat este doar câteva milionimi de secundă. Dispozitivul introdus date referitoare la viteza sunetului în materialul din care se poate calcula apoi grosimea folosind o relație matematică simplă: d = V t / 2, în care:

• d - grosimea porțiunii;
• V - a vitezei sunetului;
• T - timpul măsurat al pasajului de sunet.

Un parametru important

Este important de notat că viteza sunetului în obiectul în studiu este o parte esențială a acestui calcul. Diferite materiale transmite undele de sunet diferit. De regulă, solidele deasupra, și în soft - de mai jos. În plus, aceasta poate varia considerabil cu temperatura. În același timp, trebuie să fie întotdeauna calibrate grosimii firelor cu ultrasunete pentru viteză în materialul măsurat, de care depinde în mod direct de acuratețea citirilor.

undele sonore în MHz variază prin aer testat rău, astfel încât să îmbunătățească transmisia sunetului între emițător și proba este plasată o picătură de cuplare fluid. De obicei, cuplant utilizat glicerol, propilenglicol, apă, ulei și gel. Numai o cantitate mică de lichid pentru a umple golul de aer extrem de subțire.

moduri de măsurare

Producătorii grosime de măsurare cu ultrasunete interval de timp energia care trece prin epruvetă în trei moduri:

1. Intervalul dintre pulsul de excitație, care generează un val de sunet și primul ecou revenind minus o valoare mică de offset, întârzierea de compensare în instrument, și cablu convertor.
2. Intervalul de timp dintre ecourile returnate de la suprafața probei și primele ecouri reflectate.
3. Intervalul dintre două ecouri inferioare consecutive.

Selectarea de obicei, dictează tipul de traductor și cerințele specifice aplicației. Primul mod este utilizat cu un senzor de contact și este recomandată pentru majoritatea aplicațiilor. A doua linie de întârziere este prezent sau imersate traductoare aplicate concave și suprafețele convexe într-un spațiu închis, pentru măsurarea unui material în mișcare sau obiecte de temperaturi ridicate.

Al treilea mod utilizează, de asemenea, o linie de întârziere sau de senzori de imersie și oferă, de obicei, de înaltă precizie și cea mai bună grosime rezoluție minimă. De obicei folosit când măsurătorile de calitate ale primului sau al doilea mod este nesatisfăcător. Cu toate acestea, acest ultim mod este adecvat numai pentru materiale care produc multiple ecouri curate, de regulă, cu o atenuare scăzută ca cea a metalelor granulată fin, sticla, ceramica.

Două tipuri de dispozitive

Ultrasonice grosimii firelor sunt de obicei împărțite în două tipuri: coroziune și precizie. Una dintre cele mai importante aplicații este determinarea lățimii pereților metalici reziduali ale conductelor, vaselor, componente structurale și recipientelor sub presiune care sunt supuse coroziunii și nu pot fi vizibile din exterior. Grosimetri coroziune ultrasunete și sunt proiectate în acest scop. Ei folosesc tehnici de procesare a semnalului, care sunt optimizate pentru detectarea lățimii peretelui reziduale minime în probele grosiere și ruginite cu senzori din doua elemente specializate.

În alte cazuri, se recomandă utilizarea instrumentelor de precizie cu convertoare simple - pentru metale, materiale plastice, fibră de sticlă, compozite, cauciuc si ceramica. Printr-o multitudine de senzori de diferite dispozitive de precizie, care se poate măsura cu o precizie de ± 0,025 mm sau mai mare, care este mai mare decât sondele de coroziune.

Standard calibre grosime cu ultrasunete sunt clasificate în funcție de destinație, gradul de automatizare, protecția împotriva expunerii la mediul înconjurător, rezistență la stres mecanic, și determină, de asemenea, principalele lor indici.

tipuri de convertoare

• traductoare de contact sunt utilizate în contact direct cu proba de testare. Măsurătorile cu ei ușor, astfel încât acestea sunt folosite mai des.
• Convertoare linie de întârziere cuprind plastic, epoxidice sau cilindru din cuarț ca intermediar între elementul activ și obiectul testat. Motivul principal pentru utilizarea lor - Măsurarea obiectelor subțiri, în cazul în care este important să se separe impulsuri de excitație de ecoul de jos. Linia de întârziere poate servi ca un izolator termic, protejarea temperaturii elementului detector sensibil la contactul direct cu materiale fierbinți. De asemenea, acesta poate fi format, îmbunătățirea aderenței în concavă ascuțite sau suprafețe convexe.
• traductoare submersibile pentru alimentarea cu energie acustică a elementului de măsurare, utilizând o baie de apă sau o coloană. Acestea sunt utilizate pentru măsurarea obiectelor, pentru scanarea sau optimizarea cuplajului se deplasează în prezența razelor ascuțite, caneluri sau canale.
• Converters cu două elemente sunt utilizate în shirinomerah corozive pentru determinarea lățimii obiectelor cu, suprafața aspră corodat. Se compune din transmițător separat și elementul de recepție instalat la un unghi cu linia de întârziere pentru a concentra energia la o distanță selectată sub suprafața probei măsurate. Cu toate că astfel de măsurători nu sunt la fel de precise ca și alte tipuri de senzori, ele oferă de obicei performanțe mult mai mari.

Cu ultrasunete de măsurare a grosimii: instrucțiuni

Pentru a se pregăti pentru un traductor de măsură trebuie să fie conectat la aparat, porniți-l, setați viteza sunetului și calibrarea. Pentru a face acest lucru, se aplică un pic de materialul de contact pe standardul de calibrare, atașați un senzor și activați modul de calibrare. Această procedură trebuie să fie efectuată întotdeauna după înlocuirea invertorul sau bateria. Variante ale grosimii de calibrare cunoscute și viteza sunetului.

Pentru măsurătorile trebuie aplicat pe suprafața obiectului și a face senzor de agent de contact. Rezultatul este afișat pe ecran. Posibilitatea de a utiliza aparatul în modul de scanare, de exemplu, pentru a căuta cea mai mică grosime a materialului. De asemenea, este posibil să se configureze o alarmă pentru a identifica locațiile cu o dimensiune a peretelui mai mică decât valoarea setată.

Pentru măsurarea vitezei sunetului care urmează să fie măsurat etrier obiect sau micrometru, atașați convertor și așteptați pentru rezultat. Prin stabilirea valorii de pre-măsurate, apăsați butonul pentru a salva datele în memorie. Unele dispozitive permit transferul de date la un PC.

Grosime ultrasunete: comentarii

Utilizatorii evaluează pozitiv dimensiunea compactă, ușurința de utilizare, fiabilitate, usurinta de calibrare a dispozitivelor moderne. Experții notează lipsa de alternative la dispozitivele de acest tip atunci când se evaluează starea de mașini, calitatea performanței caroseriei. Dispozitivul permite să se determine dacă vehiculul este de a vopsi și dacă acesta a fost implicat într-un accident. Grosime, pentru care nu cuplant necesare, precum și capabil să efectueze auto-calibrare, sunt cele mai populare.

Material și gama

Grosimea cu ultrasunete, al cărui principiu este selectat în funcție de compoziția, domeniul de masurare, geometrie, temperatură, cerințele de acuratețe și alte posibile condiții, uneori, pur și simplu indispensabil.

tipul de material și amploarea măsurătorilor sunt cei mai importanți factori în dispozitivul de selecție și invertor. Multe substanțe, inclusiv cele mai multe metale, ceramică și sticlă, o ecografie este realizată foarte eficient și pentru a permite măsurători într-o gamă largă. Cele mai multe materiale plastice va absorbi energie și, prin urmare, au o gamă grosime maximă limitată, dar în cele mai multe situații de lucru de măsurare nu cauzează probleme. Cauciuc, fibra de sticla si multe materiale compozite absorb mult mai puternic și necesită mai multe emițătoare și receptoare, care sunt optimizate pentru funcționarea la frecvențe joase.

Grosimea determină tipul de convertor. obiectele subțiri sunt măsurate la frecvențe înalte și groase sau amortizare - scăzută. Pentru materiale foarte subtiri folosite linie de întârziere, deși acestea, precum și traductoare submersibile sunt limitate în măsurarea grosimii datorită interferenței de ecou multiplu. În cazul obiectelor largi sau elemente compuse din mai multe materiale pot necesita diferite tipuri de senzori.

Curbura suprafeței

Cu o creștere a eficienței de curbură a suprafeței de contact între traductor și obiectul de măsurat este redusă, însă cu scăderea razei de curbură trebuie redusă rezoluția senzorului. Măsurarea raze foarte mici pot necesita folosirea liniilor de întârziere sau fără contact traductoare submersibile. Ele pot fi de asemenea utilizate pentru măsurători în șanțuri, carii și alte locuri cu acces limitat.

temperatură

traductoare de contact sunt în general aplicabile obiectului la o temperatură de 50 ° C Mai multe materiale fierbinți pot deteriora senzorul din cauza efectului de dilatare termică. În astfel de cazuri, ar trebui să utilizați întotdeauna invertoare cu linie de întârziere, o, temperatură ridicată sau imersie senzor rezistent la căldură, cu două elemente.

În unele cazuri, cu obiect redus acustic de impedanță (densitate înmulțit cu o viteză de sunet) este conectat cu un material cu o impedanță acustică ridicată. Exemple tipice - învelișul din material plastic, cauciuc și sticlă de oțel sau alte metale, sticlă și acoperire polimerică. În acest caz, ecoul de la granița dintre cele două materiale vor fazoinvertirovannym - inversat în raport cu ecoul de la granița cu aer. Acest lucru poate fi corectată prin simpla schimbare a setărilor dispozitivului, dar dacă nu se face nimic, atunci citirea va fi inexacte.

eroare

Precizia de măsurare este afectată de mai mulți factori, inclusiv verificarea grosimii firelor ultrasonice și calibrarea acestora, uniformitatea vitezei în substanță, atenuarea și dispersia sunetului, rugozitatea suprafeței și curbura suprafeței, slaba comunicare și paralelism inferior. Acuratețea este cel mai bine realizat folosind standardele de dimensiuni cunoscute. Cu eroare de calibrare corespunzătoare grosimii cu ultrasunete de ± 0,01 mm și chiar ± 0,001 mm. linie de întârziere sau de imersie traductoare în al treilea modul de a îmbunătăți, de asemenea, precizia de măsurare.