Ultrasonic Thickness: principi di funzionamento, le istruzioni, i produttori, recensioni

Di ultrasuoni spessore è metodo non distruttivo per determinare la larghezza del materiale unilaterale. È veloce, affidabile, versatile, e, a differenza del micrometro o pinza, non richiede l'accesso ad entrambi i lati dell'oggetto. I primi sensori commerciali, utilizzando il principio del sonar, è apparso alla fine del 1940. Piccoli dispositivi portatili, ottimizzati per una vasta gamma di applicazioni, sono diventati comuni nel 1970. E l'innovazione nella tecnologia dei microprocessori hanno portato ad un nuovo livello di precisione, semplicità e miniaturizzazione.

dispositivi di produzione coinvolte in un gran numero di aziende ben note. Tra di loro – la società tedesca Siemens, americana Dakota Ultrasuoni, britannico Cygnus. In Russia, i dispositivi prodotti da aziende come SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" e altri.

Che cosa può essere misurato?

Praticamente qualsiasi convenzionale materiale costruzione può essere misurata mediante ultrasuoni. I sensori ultrasonici possono essere configurati per metalli, plastica, materiali compositi, vetro, ceramica e vetro. Anche possibili misurazioni di materie plastiche estrusi e laminati nel processo produttivo – strati distinti o rivestimenti, e articoli multistrato, liquidi e campioni biologici. Un'altra operazione in cui semplicemente necessaria spessore ad ultrasuoni, – la determinazione dello spessore e delle strutture di calcestruzzo, asfalto e rocce mattone. Tali misure sono quasi sempre non distruttiva e non necessitano di impianto di taglio o smontaggio.

Materiali che non sono adatti per la misura ad ultrasuoni convenzionali a causa della scarsa trasmissione di onde ad alta frequenza, comprendono legno, carta, calcestruzzo e manufatti espansi.

Come misurare?

energia sonora può essere generata nel corso di un ampio spettro di frequenza. Un suono udibile è nel range 20-20 kHz. Maggiore è la frequenza, più alto è il tono percepito. L'energia di una frequenza più alta al di là dell'udito umano, chiamato a ultrasuoni. Nella maggior parte dei casi, l'ispezione ad ultrasuoni viene effettuata in gamma di frequenza da 500 kHz a 20 MHz, anche se alcuni strumenti specializzati raggiunge 50 kHz o 100 MHz. Indipendentemente dalla frequenza, l'energia sonora è vibrazioni meccaniche che si estendono in un mezzo definito, come aria o di acciaio, in conformità con le leggi fondamentali delle onde fisica.

Per misurazioni utilizzando il calibro spessore della parete ultrasuoni. Il principio di funzionamento del dispositivo consiste nel calcolo esatto del tempo di transito di impulso della piccola sonda (trasduttore) tramite l'oggetto di misurazione, riflessa sua superficie interna o la parete distale. Poiché le onde sonore riflettono fuori confini tra materiali dissimili, questa misura è tipicamente effettuata con una mano, nel "pulse / echo".

Il trasduttore comprende un elemento piezoelettrico che viene eccitato con un breve impulso elettrico per generare onde ultrasoniche discreti. Essi sono inviati al materiale misurato, e passano attraverso di essa finché non si faccia la parete di fondo o un altro ostacolo. L'onda riflessa torna al trasduttore che converte le vibrazioni meccaniche in energia elettrica. Infatti, misuratori di spessore ad ultrasuoni per ascoltare echi dal lato opposto. Tipicamente, l'intervallo di tempo tra l'inviati e il segnale riflesso è a pochi milionesimi di secondo. Il dispositivo inserito dati relativi alla velocità del suono nel materiale da cui si può quindi calcolare lo spessore utilizzando una semplice relazione matematica: d = V t / 2, in cui:

• d – lo spessore della parte;
• V – velocità del suono;
• tempo misurato del passaggio del suono – t.

Un parametro importante

E 'importante notare che la velocità del suono nell'oggetto in fase di studio è una parte essenziale di questo calcolo. Materiali diversi trasmettono onde sonore differentemente. Come regola generale, i solidi sopra di esso, e nella morbida – qui di seguito. Inoltre, può variare considerevolmente con la temperatura. Allo stesso tempo, deve essere sempre calibrato misuratori di spessore ad ultrasuoni per la velocità del materiale da misurare, da cui dipende direttamente dalla precisione delle letture.

onde sonore nella gamma MHz nell'aria testato male, così da migliorare la trasmissione audio tra l'emettitore e il campione è posta una goccia di giunto idraulico. Tipicamente, l'accoppiante usato glicerolo, propilenglicole, acqua, olio e gel. Solo una piccola quantità di liquido per riempire il traferro estremamente sottile.

modalità di misurazione

Produttori spessore ultrasuoni misurazione intervallo di tempo l'energia che passa attraverso il campione di prova in tre modi:

1. L'intervallo tra l'impulso di eccitazione, che genera un'onda sonora e la prima eco di ritorno meno una piccola valore di offset, il ritardo di offset nello strumento, e convertitore via cavo.
2. L'intervallo di tempo tra gli echi restituiti dalla superficie del campione e il primo echi riflessi.
3. L'intervallo tra due echi di fondo consecutivi.

Selezione di solito determina il tipo di trasduttore e specifiche esigenze applicative. La prima modalità è utilizzato con un sensore a contatto ed è consigliato per molte applicazioni. La seconda linea di ritardo è trasduttori presenti o immerse applicati alla superfici concave e convesse in uno spazio chiuso, per misurare un materiale oggetti in movimento o ad alta temperatura.

La terza modalità utilizza anche una linea di ritardo o sensori ad immersione e solitamente garantisce un'elevata precisione e la migliore risoluzione minima spessore. Tipicamente utilizzata quando le misure di qualità del primo o secondo modo è insoddisfacente. Tuttavia, quest'ultima modalità è adatto solo per materiali che producono puliti echi multipli, di regola, con uno smorzamento partire da quella di grana fine metalli, vetro, ceramica.

Due tipi di dispositivi

Ad ultrasuoni misuratori di spessore sono generalmente suddivisi in due tipi: corrosione e precisione. Una delle applicazioni più importanti è la determinazione della larghezza delle pareti metalliche residue di tubazioni, recipienti, componenti strutturali e recipienti a pressione che sono soggetti a corrosione interna e non possono essere visibili dall'esterno. spessimetro corrosione ultrasuoni e sono progettati per questo scopo. Essi utilizzano tecniche di elaborazione del segnale che sono ottimizzati per il rilevamento di minima larghezza della parete residua nei campioni grossolane e arrugginiti con sensori a due elementi specializzati.

In altri casi, si raccomanda l'uso di strumenti di precisione con il trasformatore di singoli – per metalli, plastica, fibra di vetro, materiali compositi, gomma e ceramica. Da una pluralità di sensori di vari dispositivi di precisione, che può misurare con una precisione di ± 0.025 millimetri o superiore, che è superiore rispetto alle sonde di corrosione.

Standard misuratori di spessore ad ultrasuoni sono classificati per scopo, grado di automazione, protezione da esposizione all'ambiente, resistenza alle sollecitazioni meccaniche, e determina anche loro indici principali.

tipi di convertitori

• trasduttori a contatto sono utilizzati in contatto diretto con il campione. Le misurazioni con loro facile, quindi sono utilizzati più spesso.
• Convertitori linea di ritardo comprendono plastica, resina epossidica o cilindro di quarzo come intermediario tra l'elemento attivo e l'oggetto di prova. Il motivo principale per il loro uso – Misura di oggetti sottili, dove è importante separare gli impulsi di eccitazione dal fondale. La linea di ritardo può servire come un isolante termico, proteggendo temperatura elemento rivelatore sensibile dal contatto diretto con materiali caldi. Inoltre, può essere formato, migliorando la presa in concave taglienti o superfici convesse.
• trasduttori sommersi per fornire energia acustica per l'elemento di misura utilizzando un bagno d'acqua o colonna. Essi sono utilizzati per la misura di oggetti in movimento, per la scansione o l'ottimizzazione di accoppiamento in presenza di forti radio, scanalature o canali.
• Convertitori con due elementi sono utilizzati in shirinomerah corrosivo per determinare la larghezza di oggetti con ruvida, la superficie corrosa. Consiste di trasmissione separata e elemento ricevente installata con una leggera angolazione alla linea di ritardo per focalizzare l'energia ad una distanza selezionata sotto della superficie del campione misurato. Sebbene tali misurazioni non sono precisi come altri tipi di sensori, forniscono abitualmente prestazioni molto superiori.

Calibro di spessore ultrasonico: istruzioni

Per preparare il trasduttore di misurazione deve essere collegato al dispositivo, accenderlo, impostare la velocità del suono e calibrare. Per fare questo, applicare un po 'del materiale di contatto sullo standard di calibrazione, collegare un sensore e attivare la modalità di calibrazione. Questa procedura deve essere sempre eseguita dopo la sostituzione della batteria o inverter. Varianti di nota spessore calibratura e la velocità del suono.

Per le misurazioni deve essere applicato alla superficie dell'oggetto e per rendere sensore agente contatto. Il risultato viene visualizzato sul display. Possibilità di utilizzare il dispositivo in modalità di scansione, ad esempio, per cercare il più piccolo spessore del materiale. È anche possibile configurare un allarme per identificare posizioni con una dimensione parete inferiore al valore impostato.

Per misurare la velocità del suono da misurare pinza oggetto o micrometro, collegare convertitore e attendere il risultato. Impostando il valore pre-misurato, premere il pulsante per salvare i dati in memoria. Alcuni dispositivi consentono il trasferimento dei dati ad un PC.

Spessore ad ultrasuoni: recensioni

Gli utenti valutano positivamente le dimensioni compatte, la facilità d'uso, affidabilità, facilità di taratura dei dispositivi moderni. Esperti osservano l'assenza di alternative ai dispositivi di questo tipo nel valutare la condizione di autoveicoli, la qualità delle prestazioni della carrozzeria. Il dispositivo consente di determinare se il veicolo è ridipingerlo e se è stato coinvolto in un incidente. Spessore, per i quali non accoppiante richiesto, e in grado di effettuare auto-calibrazione, sono più popolari.

Materiale e la gamma

spessore ad ultrasuoni, il principio di che viene selezionato a seconda della composizione, di misura, la geometria, la temperatura, i requisiti di precisione e altre condizioni possibili, talvolta semplicemente indispensabile.

tipo di materiale e la portata delle misure sono i fattori più importanti per il dispositivo di selezione e inverter. Molte sostanze, tra cui la maggior parte dei metalli, ceramica e vetro, l'ecografia viene eseguita in modo molto efficace e consentono misurazioni in una vasta gamma. Maggior parte della plastica assorbono energia e quindi hanno una gamma spessore massimo limitato, ma nella maggior parte delle situazioni di lavoro misurazione non causare problemi. Gomma, fibra di vetro e molti materiali compositi assorbono molto più forte e richiedono più trasmettitori e ricevitori che sono ottimizzati per il funzionamento a basse frequenze.

Spessore determina il tipo di convertitore. oggetti sottili sono misurati alle alte frequenze e spessa o smorzamento – bassa. Per i materiali molto sottili utilizzati linea di ritardo, anche se, così come trasduttori sommerse sono limitate a misure di spessore a causa di interferenze dalla eco multiplo. Nel caso di oggetti larghi o oggetti composti da più materiali possono richiedere diversi tipi di sensori.

La curvatura della superficie

Con un aumento dell'efficienza di curvatura della superficie di contatto tra il trasduttore e l'oggetto da misurare è ridotto, ma con diminuzione raggio di curvatura deve essere ridotta risoluzione del sensore. La misura di raggi molto piccoli può richiedere l'uso di linee di ritardo o contactless trasduttori sommergibili. Possono essere utilizzati anche per misurare scanalature, cavità e altri luoghi di difficile accesso.

temperatura

trasduttori a contatto sono generalmente applicabili per l'oggetto ad una temperatura di 50 ° C. Altri materiali caldi possono danneggiare il sensore per effetto della dilatazione termica. In tali casi, è necessario utilizzare sempre inverter con linea di ritardo, un, alta temperatura o immersione sensore termoresistente con due elementi.

In alcuni casi, a bassa impedenza acustica oggetto (densità moltiplicata per la velocità del suono) è collegato con un materiale ad alta impedenza acustica. Esempi tipici – il rivestimento plastico, gomma, vetro, acciaio o altri metalli, vetro e rivestimento polimerico. In questo caso l'eco dal confine tra i due materiali si fazoinvertirovannym – invertita rispetto alla eco dal confine con l'aria. Questo può essere corretto semplicemente cambiando le impostazioni del dispositivo, ma se non si fa nulla, allora la lettura sarà impreciso.

errore

La precisione di misura è influenzata da molti fattori, tra cui la verifica di misuratori di spessore ad ultrasuoni e loro taratura, velocità uniformità nella sostanza, l'attenuazione e la dispersione del suono, rugosità superficiale e curvatura della superficie, scarsa comunicazione e parallelismo inferiore. Precisione si ottiene meglio utilizzando gli standard di dimensioni note. Con una corretta errore di calibrazione spessore ad ultrasuoni di ± 0,01 mm, ancor ± 0,001 mm. linea di ritardo o immersione trasduttori nella terza modalità anche migliorare la precisione di misura.