Ultrazvukové Hrúbka: prevádzkové zásady, pokyny, výrobca, recenzie

Ultrazvukové meranie hrúbky je nedeštruktívna metóda na stanovenie šírky jednostranného materiálu. Je rýchly, spoľahlivý, všestranný, a na rozdiel od mikrometra alebo strmeň, nevyžaduje prístup k obom stranám objektu. Prvý komerčný senzory na princípe sonaru, objavil sa v neskorej 1940. Malá prenosné zariadenia, optimalizované pre širokú škálu aplikácií, sa stali samozrejmosťou v roku 1970. A inovácie v oblasti mikroprocesorovej techniky viedli na novú úroveň presnosti, jednoduchosti a miniaturizácia.

Výrobné zariadenia zapojené do veľkého počtu známych firiem. Medzi nimi - nemecká firma Siemens, americký Dakota Ultrazvuk, British Cygnus. V Rusku, zariadenie vyrobené spoločnosťami, ako je SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" a ďalšie.

Čo sa dá zmerať?

Prakticky akýkoľvek bežný stavebný materiál môže byť meraná za použitia ultrazvuku. Ultrazvukové senzory môže byť nakonfigurovaný tak, aby kovy, plasty, kompozity, skla, keramiky a skla. Tiež možné meranie vytláčaných plastov a valcované vo výrobnom procese - ako je zreteľné vrstvy alebo povlaky a viacvrstvové výrobky, kvapaliny a biologické vzorky. Ďalšie operácie, kedy jednoducho nutné ultrazvukové hrúbka - Stanovenie hrúbky a štruktúry betónu, asfaltu a kamenia tehál. Tieto merania sú takmer vždy nedeštruktívne a nevyžadujú žiadne rezacie alebo demontáž zariadenia.

Materiály, ktoré nie sú vhodné pre konvenčné ultrazvukové meranie v dôsledku zlej prenosu vysokofrekvenčné vlny, zahŕňajú drevo, papier, betónu a penových produktov.

Ako merať?

Zvukové energia môže byť vytvorený cez široký frekvenčné spektrum. Počuteľný zvuk je v rozmedzí od 20 do 20 kHz. Čím vyššia frekvencia, tým vyššia je vnímaná tón. Energia s vyššou frekvenciou mimo ľudský sluch, tzv ultrazvuk. Vo väčšine prípadov, ultrazvuková kontrola sa vykonáva v frekvenčnom rozsahu od 500 kHz až 20 MHz, aj keď niektoré špecializované nástroje dosiahne 50 kHz alebo 100 MHz. Bez ohľadu na frekvenciu, akustická energia je mechanické vibrácie prebiehajúce v definovanom médiu, ako je vzduch alebo ocele, v súlade so základnými fyzikálnymi zákonmi vĺn.

Pre meranie pomocou ultrazvuku hrúbky steny meradla. Princíp fungovania zariadenia spočíva v presnom výpočte pulz tranzitnej doby malé sondy (snímače) cez meranom objektu, ktorá sa prejavuje jeho vnútorný povrch alebo distálnej steny. Vzhľadom k tomu, zvukové vlny sa odrážajú hranice medzi rôznymi materiálmi, toto meranie sa zvyčajne vykonáva jednou rukou, v "impulz / echo".

Snímač obsahuje piezoelektrický prvok, ktorý je budený krátky elektrický impulz pre generovanie diskrétnych ultrazvukové vlny. Sú zaslané k meranému materiálu, a prejsť až budete čeliť zadnú stenu alebo inú prekážku. Odrazená vlna sa vráti do prevodníka, ktorý prevádza mechanické vibrácie na elektrickú energiu. V skutočnosti, ultrazvukové hrúbkomery počúvať echa z opačnej strany. Typicky je časový interval medzi vyslanú a odrazeného signálu je len niekoľko milióntin sekundy. Zariadenie zadaných údajov o rýchlosti zvuku v materiáli, z ktorého sa potom môže vypočítať hrúbku pomocou jednoduchého matematického vzťahu: d = V t / 2, v ktorom:

• d - hrúbka časti;
• V - rýchlosť zvuku;
• t - meria čas zvukového priechodu.

dôležitým parametrom

Je dôležité si uvedomiť, že rýchlosť zvuku v objekte pod štúdie je neoddeliteľnou súčasťou tohto výpočtu. Rôzne materiály prenášať zvukové vlny odlišne. Spravidla pevných látok nad ňou a v mäkkých - nižšie. Okrem toho to môže značne meniť s teplotou. Zároveň musí byť vždy kalibrovaný ultrazvukové hrúbkomery pre rýchlosť do meraného materiálu, z ktorého je priamo závislá na presnosti merania.

Zvukové vlny v MHz pohybovať vo vzduchu testovaný zlé, takže pre zlepšenie prenosu zvuku medzi vysielačom a vzorka sa umiestni kvapka tekutého spojenie. Typicky, couplant použiť glycerol, propylénglykol, voda, olej a gél. Len malé množstvo tekutiny, aby zaplnil extrémne tenkú vzduchovú medzeru.

režimy merania

Výrobcovia ultrazvukové hrúbka meracej časový interval energie prechádzajúcej skúšobná vzorka v troch smeroch:

1. Interval medzi počiatočným impulzu, ktorá generuje zvukové vlny a prvej vracajúci sa ozvenu mínus malá hodnotu odsadenie, odsadenie oneskorenie v nástroji a káblovú prevodník.
2. Časový interval medzi ozveny vrátil z povrchu vzorky a prvé odrazené ozveny.
3. Interval medzi dvoma po sebe nasledujúcimi naspodku.

Voľba zvyčajne diktuje špecifickým požiadavkám typ snímača a. Prvý režim sa používa snímačom kontaktu a je vhodný pre väčšinu aplikácií. Druhá oneskorovacia linka je prítomný alebo ponorené prevodníky aplikovanej na konkávne a konvexné plochy v uzavretom priestore, pre meranie pohybujúceho sa materiálu alebo vysokej predmety teploty.

Tretí režim využíva tiež oneskorovacie linka alebo ponorenie senzory a zvyčajne poskytuje vysokú presnosť a najlepšie hrúbku minimálne rozlíšenie. Zvyčajne sa používa pri meraní kvality prvého alebo druhého režimu je neuspokojivá. Avšak, tento spôsob je vhodný iba pre materiály, ktoré produkujú čisté viac ozveny, spravidla s nízkym tlmením ako v jemnozrnné kovov, skla, keramiky.

Dva typy zariadení

Ultrazvukové hrúbkomery sú zvyčajne rozdelené do dvoch typov: korózie a presnosť. Jednou z najdôležitejších aplikácií je stanovenie šírky zvyškových kovových stenách potrubia, nádob, konštrukčných prvkov a tlakových nádob, ktoré sú predmetom vnútornej korózii a nemusí byť vidieť z vonkajšej strany. Hrúbkomery ultrazvukové korózii a sú určené na tento účel. Používajú pre spracovanie signálov, techniky, ktoré sú optimalizované pre detekciu minimálnej reziduálnej šírku steny v hrubých a hrdzavých vzoriek so špecializovanými senzormi dvoch prvkov.

V ostatných prípadoch sa odporúča použitie presných nástrojov so samostatnými prevodníky - pre kovy, plasty, sklenené vlákno, kompozitov, gumy a keramiky. Podľa množstva snímačov rôznych presných zariadení, ktoré môže merať s presnosťou ± 0,025 mm alebo vyššou, ktorá je vyššia ako korózne sondy.

Štandardné ultrazvukové hrúbkomery sú klasifikované podľa účelu, stupeň automatizácie, ochrany proti expozíciu životného prostredia, odolnosť voči mechanickému namáhaniu, a tiež určuje ich hlavné indexy.

typy meničov

• Kontakt snímače sú používané v priamom kontakte s testovanou vzorkou. Meranie s nimi ľahká, takže sa používajú častejšie.
• Meniče oneskorovacia linka obsahovať plast, epoxid alebo kremenného vojne ako prostredník medzi aktívnym prvkom a testovaného objektu. Hlavným dôvodom pre ich použitie - Meranie tenkých objektov, kde je nutné oddeliť budiace impulzy zo spodného echo. Oneskorenie linky môže slúžiť ako tepelný izolátor, chráni teplotu citlivý detektor prvok pred priamym kontaktom s horúcimi materiálmi. Tiež to môže byť tvorený, zlepšuje priľnavosť v ostrom konkávne alebo konvexné plochy.
• Ponorná meniče pre napájanie akustickej energie do meracieho prvku za použitia vodného kúpeľa alebo stĺpce. Používajú sa na meranie pohybujúcich sa objektov, pre skenovanie alebo optimalizáciu spojenia v prítomnosti ostrých polomery, drážok alebo kanálov.
• Meniče s dvoma prvkami, sa používajú v korozívnom shirinomerah pre stanovenie šírky objektov s hrubým, na skorodované plochy. Skladá sa z oddelenej vysielacej a prijímacej prvok inštalovaný v miernom uhle do oneskorovacie linky sústrediť energiu vo zvolenej vzdialenosti pod povrchom meranej vzorky. Hoci sa takéto merania nie sú tak presné ako ostatné typy snímačov, ktoré zvyčajne poskytujú oveľa vyšší výkon.

Ultrazvukový hrúbkomer: inštrukcie

V rámci prípravy na meracom prevodníkom musí byť pripojený k zariadeniu, zapnúť, nastaviť rýchlosť zvuku a kalibrovať. Ak to chcete vykonať, platí trochu kontaktného materiálu na kalibračného štandardu, pripojte snímač a aktivujte režim kalibrácie. Tento postup sa musí uskutočniť vždy po výmene meniča alebo batériu. Varianty známu hrúbku kalibračné a rýchlosti zvuku.

Pre merania musí byť aplikovaný na povrch predmetu, a aby sa dotykový snímač agenta. Výsledok sa zobrazí na displeji. Možné používať zariadenie v režime skenovania, napríklad hľadať najmenšiu hrúbku materiálu. Je tiež možné nastaviť alarm na identifikáciu miest s veľkosťou steny menšia ako nastavená hodnota.

Pre meranie rýchlosti zvuku, ktoré sa majú merať objekt kaliber alebo mikrometer, pripojte prevodník a čakať na výsledok. Nastavením vopred nameraná hodnota, stlačte tlačidlo pre uloženie dát do pamäte. Niektoré prístroje umožňujú prenos dát do PC.

Ultrazvukové Hrúbka: recenzia

Užívatelia pozitívne hodnotiť kompaktné rozmery, jednoduchosť použitia, spoľahlivosť, ľahkú kalibráciu moderných prístrojov. Odborníci na vedomie, že neexistuje alternatíva k zariadenie tohto typu, kedy hodnotiace stav vozidiel, kvalita prevedenia karosérie. Prístroj umožňuje určiť, či je vozidlo prekresliť a to, či bol účastníkom dopravnej nehody. Hrúbky, pre ktorú nie je potrebné couplant, rovnako ako schopný vykonávať self-kalibrácie, sú najobľúbenejšie.

Materiál a rozsah

Hrúbka Ultrazvukové, princíp, ktorý je zvolený v závislosti od zloženia, rozsah merania, geometrie, teplota, požiadavky na presnosť a iné možné podmienky, niekedy jednoducho nenahraditeľný.

typ materiálu a rozsah merania sú najdôležitejšími faktormi pri výbere zariadenia a meničom. Mnoho látok, vrátane väčšiny kovov, keramiky a skla, ultrazvuk sa vykonáva veľmi účinne a umožňujú meranie v širokom rozsahu. Väčšina plastov bude absorbovať energiu, a preto majú obmedzenú maximálnu rozsah hrúbky, ale vo väčšine pracovných situáciách merania nespôsobuje problémy. Guma, sklenené vlákno a mnoho kompozitné materiály absorbujú oveľa silnejšie a vyžadujú viac vysielačov a prijímačov, ktoré sú optimalizované na prevádzku pri nízkych frekvenciách.

Hrúbka určuje typ prevodníka. Tenké objekty sú merané pri vysokých frekvenciách a silné alebo tlmenia - nízka. Pri veľmi tenkých materiálov meškanie linky, aj keď, ako aj ponorné snímače sú obmedzené Hrúbky dochádzať k rušeniu viacnásobné echo. V prípade rozsiahlych objektov alebo položiek zložených z niekoľkých materiálov, môžu vyžadovať rôzne typy snímačov.

zakrivenie povrchu

So zvýšením účinnosti zakrivenia kontaktnej plochy medzi snímačom a meraným objektom je znížená, avšak s klesajúcou polomer zakrivenia sa musí znížiť rozlíšenie senzora. Meranie veľmi malými polomery môžu vyžadovať použitie oneskorovacích liniek alebo bezkontaktných ponorných snímačov. Môžu byť taktiež použité pre meranie v drážkach, dutín a iných miestach s obmedzeným prístupom.

teplota

Kontaktný prevodníky sú všeobecne použiteľné na objekte pri teplote 50 ° C Ďalšie horúce materiály, môže dôjsť k poškodeniu čidlá v dôsledku pôsobenia tepelnej rozťažnosti. V takýchto prípadoch by mal vždy používať meničov oneskorovacie linky, tepelne odolné, s vysokou teplotou alebo ponorným čidlom s dvoma prvkami.

V niektorých prípadoch, s nízkou akustickou impedanciou objektu (hustota násobené rýchlosti zvuku), je spojená s materiálom s vysokou akustickou impedanciu. Typickými príkladmi - plast, guma a sklo povlak z ocele alebo iných kovov, skla a polymérnej povlak. V tomto prípade je echo od rozhrania medzi dvoma materiálmi sa fazoinvertirovannym - obrátene vzhľadom k echo od hranice so vzduchom. To možno napraviť len zmenou nastavenia zariadenia, ale ak sa nič neurobí, potom sa čítanie budú nepresné.

chyba

Presnosť merania je ovplyvnená mnohými faktormi, vrátane overenia ultrazvukových hrúbkomerov a ich kalibrácia, uniformity rýchlosti vo látky, útlmu a rozptylu zvuku, drsnosti a zakrivenie povrchu, zlé komunikácie a spodnú rovnobežnosti. Presnosť je najlepšie dosiahnuté použitím štandardov o známej veľkosti. Pri správnej kalibrácii chýb ultrazvukové hrúbky ± 0,01 mm a dokonca aj ± 0,001 mm. oneskorovacia linka alebo ponorné meniča v treťom režime tiež zlepšiť presnosť merania.