De gruix per ultrasò: principis de funcionament, instruccions, fabricants, comentaris

Ultrasònic de mesurament de gruix és mètode no destructiu per determinar l'amplada del material d'un sol costat. És ràpid, fiable, versàtil i, en contrast amb el micròmetre o calibre, no requereix accés a banda i banda de l'objecte. Els primers sensors comercials, usant el principi del sonar, van aparèixer en la dècada de 1940. petits dispositius portàtils, optimitzats per a una àmplia gamma d'aplicacions, s'han convertit en un lloc comú en la dècada de 1970. I la innovació en la tecnologia de microprocessadors han portat a un nou nivell de precisió, simplicitat i la miniaturització.

dispositius de producció involucrats en un gran nombre de companyies ben conegudes. Entre ells - la companyia alemanya Siemens, American Dakota Ultrasonics, British Cygnus. A Rússia, els dispositius produïts per empreses com SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" i altres.

El que es pot mesurar?

Pràcticament qualsevol convencional material de construcció es pot mesurar usant ultrasons. Els sensors ultrasònics es poden configurar per a metalls, plàstics, materials compostos, vidre, ceràmica i vidre. També mesuraments possibles de plàstic extruït i laminat en el procés de fabricació - com capes diferents o recobriments, i articles de múltiples capes, líquids i mostres biològiques. Una altra operació en gruix per ultrasò, simplement cal, - la determinació del gruix i de les estructures de formigó, asfalt i roques de maó. Tals mesures són gairebé sempre no destructiva i no requereixen instal·lació de tall o desmuntatge.

Els materials que no són adequats per al mesurament ultrasònica convencional a causa de mala transmissió d'ones d'alta freqüència, inclouen fusta, paper, formigó i productes escumats.

Com es mesura?

l'energia de so pot ser generat sobre un espectre de freqüència ampla. Un so audible està en l'interval de 20 a 20 kHz. Com més gran sigui la freqüència, més gran és el to percebut. L'energia d'una freqüència més alta més enllà de l'audició humana, anomenat ultrasò. En la majoria dels casos, la inspecció ultrasònica es porta a terme a la gamma de freqüències de 500 kHz a 20 MHz, encara que algunes eines especialitzades arriba a 50 kHz o 100 MHz. Independentment de la freqüència, l'energia sònica és vibracions mecàniques que s'estenen en un mitjà definit, com l'aire o acer, d'acord amb les lleis bàsiques d'ones de física.

Per als mesuraments utilitzant el mesurador de gruix de paret ultrasònica. El principi de funcionament del dispositiu consisteix en el càlcul exacte de temps de trànsit de pols de la petita sonda (transductor) a través de l'objecte de mesurament, que es reflecteix la seva superfície interior oa la paret distal. Des les ones de so es reflecteixen en límits entre materials diferents, aquest mesurament es realitza típicament amb una mà, al "impuls / eco".

El transductor comprèn un element piezoelèctric que és excitat per un pols elèctric curt per generar ones ultrasòniques discretes. Ells són enviats al material mesurat, i passen a través d'ell fins que s'enfronten a la paret del fons o un altre obstacle. L'ona reflectida torna al transductor que converteix les vibracions mecàniques en energia elèctrica. De fet, els mesuradors de gruix per ultrasò escolten els ecos des del costat oposat. Típicament, l'interval de temps entre l'enviat de forma i el senyal reflectida és només unes poques milionèsimes de segon. El dispositiu s'introdueixen les dades en la velocitat del so en el material de què llavors es pot calcular el gruix mitjançant l'ús d'una simple relació matemàtica: d = V t / 2, a on:

• d - el gruix de la part;
• V - velocitat del so;
• t - mesurat el temps del pas de so.

Un paràmetre important

És important tenir en compte que la velocitat del so en l'objecte d'estudi és una part essencial d'aquest càlcul. Diferents materials transmeten ones de so de manera diferent. Com a regla general, els sòlids per sobre d'ella, i en el suau - a continuació. A més, es pot variar considerablement amb la temperatura. Alhora sempre ha de ser calibrat mesuradors de gruix ultrasònics per a la velocitat en el material mesurat, de la qual depèn directament de la precisió de les lectures.

Les ones de so en el MHz varien a través de l'aire a prova malament, de manera que per millorar la transmissió de so entre l'emissor i la mostra es col·loca una gota de l'acoblament de fluid. Típicament, el gel d'acoblament utilitzat, glicerol, propilenglicol, aigua, oli i gel. Només una petita quantitat de líquid en l'espai d'aire extremadament prima.

maneres de mesurament

Fabricants de gruix ultrasònic de mesurament interval de temps l'energia que passa a través de la mostra d'assaig de tres maneres:

1. L'interval entre el pols d'excitació, que genera una ona de so i el primer ressò de retorn almenys una petita valor de desplaçament, el retard de desplaçament en l'eina, i el convertidor de cable.
2. L'interval de temps entre els ecos tornar de la superfície de la mostra i la primera reflecteix ecos.
3. L'interval entre dos ressons inferiors consecutius.

Selecció en general dicta el tipus de transductor i requisits d'aplicació específics. La primera manera s'utilitza amb un sensor de contacte i es recomana per a la majoria d'aplicacions. La segona línia de retard és transductors presents o submergits aplicats a les superfícies còncaves i convexes en un espai tancat, per al mesurament d'un material en moviment o els objectes d'alta temperatura.

La tercera manera també utilitza una línia de retard o sensors d'immersió i en general proporciona alta precisió i el millor espessor resolució mínima. utilitza generalment quan la mesuraments de la qualitat de la primera o segona manera no és satisfactòria. No obstant això, l'última manera només és adequat per a materials que produeixen ecos múltiples netes, per regla general, amb un amortiment baixa com la dels metalls de gra fi, vidre, ceràmica.

Hi ha dos tipus de dispositius

Mesuradors d'espessor per ultrasons es solen dividir en dos tipus: la corrosió i precisió. Una de les aplicacions més importants és la determinació de l'amplada de les parets metàl·liques residuals de canonades, recipients, components estructurals i recipients a pressió que estan subjectes a la corrosió interna i pot no ser visible des de l'exterior. Indicadors de gruix, la corrosió per ultrasons i estan dissenyats per a aquest propòsit. S'utilitzen tècniques de processament de senyals que estan optimitzats per a la detecció d'ample de paret residual mínima en mostres gruixudes i oxidades amb sensors especialitzats de dos elements.

En altres casos, es recomana l'ús d'instruments de precisió amb convertidors individuals - per a metalls, plàstics, fibra de vidre, materials compostos, cautxú i ceràmica. Per una pluralitat de sensors de diferents dispositius de precisió, que pot mesurar amb una exactitud de ± 0,025 mm o superior, que és més gran que les sondes de corrosió.

mesuradors de gruix ultrasònics estàndard es classifiquen per fi, grau d'automatització, protecció contra l'exposició al medi ambient, resistència a l'estrès mecànic, i també determina les seves principals índexs.

tipus de convertidors

• transductors de contacte s'utilitzen en contacte directe amb la mostra d'assaig. Els mesuraments amb ells fàcil, de manera que s'utilitzen amb més freqüència.
• Convertidors de línia de retard comprenen plàstic, epoxi o cilindre de quars com a intermediari entre l'element actiu i l'objecte de prova. La raó principal del seu ús - El mesurament d'objectes prims, on és important separar els polsos d'excitació de l'eco del fons. La línia de retard pot servir com un aïllant tèrmic, la protecció de temperatura de l'element detector sensible del contacte directe amb materials calents. A més, es pot formar, millorar l'adherència en còncava afilat o superfícies convexes.
• transductors submergibles per al subministrament d'energia acústica a l'element de mesura usant un bany d'aigua o columna. S'utilitzen per al mesurament d'objectes en moviment, per a l'exploració o l'optimització d'acoblament en presència de ràdios aguts, solcs o canals.
• Convertidors amb dos elements s'utilitzen en shirinomerah corrosiu per a la determinació de l'amplada dels objectes amb aspre, la superfície corroïda. Es compon de transmissió separada i element receptor instal·lat en un lleuger angle pel que fa a la línia de retard per enfocar l'energia a una distància seleccionada per sota de la superfície de la mostra mesura. Encara que tals mesuraments no són tan precisos com altres tipus de sensors, en general proporcionen un rendiment molt més gran.

Mesurador d'espessor ultrasònic: instrucció

Per preparar-se pel transductor de mesurament ha de ser connectat al dispositiu, l'encén, estableix la velocitat del so i calibrar. Per a això, s'aplica una mica de material de contacte en l'estàndard de calibratge, connecti un sensor i activar el mode de calibratge. Aquest procediment s'ha de fer sempre després de reemplaçar l'inversor o la bateria. Les variants de gruix de calibratge coneguda i la velocitat del so.

Per als mesuraments ha de ser aplicat a la superfície de l'objecte i per fer sensor agent de contacte. El resultat es mostra a la pantalla. Possibilitat d'utilitzar el dispositiu en la manera d'exploració, per exemple, per buscar el menor espessor del material. També és possible configurar una alarma per identificar llocs amb una mida de paret menor que el valor establert.

Per al mesurament de la velocitat del so a mesurar pinça objecte o micròmetre, adjunteu convertidor i esperar el resultat. En establir el valor mesurat prèviament, feu clic al botó per guardar les dades en la memòria. Alguns dispositius permeten la transferència de dades a un PC.

De gruix per ultrasò: opinions

Els usuaris a avaluar positivament mida compacte, facilitat d'ús, fiabilitat, facilitat de calibratge dels dispositius moderns. Els experts assenyalen l'absència d'alternatives als dispositius d'aquest tipus en l'avaluació de la condició dels cotxes, la qualitat de l'acompliment de la carrosseria. El dispositiu fa que sigui possible determinar si el vehicle és tornar a pintar i si va estar involucrat en un accident. De gruix, per als que no acoplante requerida, així com capaç de dur a terme l'auto-calibratge, són més populars.

Material i gamma

de gruix per ultrasò, el principi que es selecciona depenent de la composició, el rang, la geometria, la temperatura, els requisits de precisió i altres possibles condicions de mesurament, de vegades simplement indispensable.

tipus de material i abast dels mesuraments són els factors més importants en el dispositiu de selecció i l'inversor. Moltes substàncies, incloent la majoria de metalls, ceràmica i vidre, un ultrasò es porta a terme de manera molt eficaç i permeten mesuraments en una àmplia gamma. La majoria dels plàstics absorbeixen l'energia i per tant tenen un rang màxim espessor limitat, però en la majoria de situacions de treball de mesurament és força correcte. Cautxú, fibra de vidre i molts materials compostos absorbeixen molt més fort i requereixen més transmissors i receptors que estan optimitzats per operar a freqüències baixes.

Espessor determina el tipus de convertidor. objectes prims es mesuren a altes freqüències i gruixut o d'amortiment - baix. Per a materials molt fins utilitzats línia de retard, tot i que, així com transductors submergibles estan limitats en mesuraments de gruix causa de la interferència a partir de l'eco múltiple. En el cas d'objectes amplis o articles que consisteixen de diversos materials poden requerir diferents tipus de sensors.

La curvatura de la superfície

Amb un augment en l'eficiència de la curvatura de la superfície de contacte entre el transductor i l'objecte a mesurar es redueix, però amb la disminució del radi de curvatura s'ha de disminuir la resolució del sensor. El mesurament de ràdios molt petits pot requerir l'ús de línies de retard o sense contacte transductors submergibles. També es poden usar per a mesuraments en ranures, cavitats i altres llocs amb accés limitat.

temperatura

Els transductors de contacte són generalment aplicables a l'objecte a una temperatura de 50 ° C. Materials més calents poden danyar el sensor causa de l'efecte de l'expansió tèrmica. En aquests casos, sempre s'ha d'usar inversors amb línia de retard, a, alta temperatura o immersió sensor resistent a la calor amb dos elements.

En alguns casos, amb una baixa objecte impedància acústica (densitat multiplicat per la velocitat del so) està connectat amb un material amb una alta impedància acústica. Exemples típics - el revestiment de plàstic, cautxú i vidre d'acer o d'altres metalls, vidre i el recobriment polimèric. En aquest cas, el ressò de la frontera entre els dos materials es fazoinvertirovannym - invertida respecte a l'eco des del límit amb l'aire. Això es pot corregir simplement canviant la configuració del dispositiu, però si no es fa res, llavors la lectura serà inexacta.

error

La precisió del mesurament es veu afectada per molts factors, incloent la verificació dels mesuradors de gruix per ultrasò i la seva calibració, la uniformitat de velocitat en la substància, l'atenuació i la dispersió del so, rugositat de la superfície i la curvatura de la superfície, la manca de comunicació i el paral·lelisme inferior. La precisió s'aconsegueix millor utilitzant els estàndards de mida conegut. Amb gruix ultrasònic error de calibratge adequada de ± 0,01 mm i fins i tot ± 0,001 mm. de línia de retard o d'immersió transductors en el tercer manera també milloren la precisió del mesurament.