Ultrazvočni Debelina: delujejo načela, navodila, proizvajalci, ocene

Ultrazvočni debelina meritev nedestruktivno metodo za določanje širine enostranske materiala. Je hiter, zanesljiv, vsestranski, in, v nasprotju z mikrometra ali čeljusti, ne zahteva dostop do obeh strani objekta. Prve komercialne senzorji, s pomočjo načela sonar, pojavil v poznih 1940. Majhne prenosne naprave, optimizirane za široko paleto aplikacij, ki so postali običajni v 1970-ih. In inovacije mikroprocesorsko tehnologijo, so pripeljali na novo raven natančnosti, preprostosti in miniaturizacije.

Proizvodne naprave, ki sodelujejo pri številnih znanih podjetij. Med njimi - nemško podjetje Siemens, ameriška Dakota Ultrazvočna, britanski Labod. V Rusiji, naprave proizvedle družbe, kot je SPF "AKS" NPK "Beam", povzetek glavnih značilnosti zdravila "MaksProfit" in druge.

Kaj lahko merimo?

Praktično katerikoli konvencionalni gradbeni material se lahko meri s pomočjo ultrazvoka. Ultrazvočni senzorji lahko nastavljen tako, kovine, plastike, kompozitov, stekla, keramike in stekla. možne meritve tudi ekstrudirane plastike in rolah v proizvodnem procesu - kot samostojni plastmi ali premazi, in večstopenjske izdelki, tekočine in bioloških vzorcev. Drug postopek, kjer le to, ultrazvočni debeline, - določanje debeline in strukture betona, asfalta in skale opeke. Take meritve so skoraj vedno nedestruktivno in ne potrebujejo rezanje ali razgradnji objekta.

Materiali, ki niso primerni za konvencionalne ultrazvočno merjenje zaradi slabega prenosa visokofrekvenčnih valov, vključujejo les, papir, beton in upenjenih proizvodov.

Kako izmeriti?

Zvok energije se lahko doseže preko širokega frekvenčnega spektra. Zvočni zvok je v razponu od 20 do 20 kHz. Višja kot je frekvenca, višja je zaznana ton. Energija višjo frekvenco zunaj človeškega sluha, ki se imenuje ultrazvok. V večini primerov ultrazvočne izvedemo v frekvenčnem območju od 500 kHz do 20 MHz, čeprav so nekateri specializirana orodja doseže 50 kHz ali 100 MHz. Ne glede na frekvenco, zvočna energija je mehanske vibracije razteza v definiranem mediju, kot je zrak ali jekla, v skladu z osnovnimi zakoni fizike valov.

Za meritve uporabljajo ultrazvočni merilnik debeline stene. Operacijski princip naprave sestoji iz točen izračun impulz časa prenosa od malega sonde (pretvornik) skozi merilni objekt, kaže svojo notranjo površino ali distalnega steno. Ker zvočni valovi odražajo off meje med neenakih materialov, je ta meritev običajno izvaja z eno roko, v "impulz / echo".

Pretvornik vsebuje piezoelektrični element, ki se vzbuja kratek električni impulz za ustvarjanje diskretne ultrazvočnih valov. So poslana izmerjene materiala, in skozi njo, dokler se ne soočajo z zadnjo steno ali drugo oviro. Odbiti val vrne na pretvornik, ki pretvarja mehanske vibracije v električno energijo. Dejstvo je, ultrazvočni merilniki debeline poslušanje odmevov z nasprotne strani. Značilno je, da je časovni interval med poslanih in odbitega signala je le nekaj milijoninkah sekunde. Naprava vpiše podatke o zvočni hitrosti v materialu, iz katerega lahko nato izračuna debelino s pomočjo preprostih matematično razmerje: d = V t / 2, pri čemer je:

• d - debelina odseka;
• V - hitrost zvoka;
• t - merjeno čas zvočnega prehoda.

Pomemben parameter

Pomembno je omeniti, da je hitrost zvoka v objektu v raziskavi bistven del tega izračuna. Različni materiali posreduje zvočne valove drugače. Kot pravilo, trdnih snovi nad njo, in v mehko - spodaj. Poleg tega se lahko znatno spreminja s temperaturo. Hkrati pa je treba vedno kalibrirati ultrazvočni merilniki debeline za hitrost pri izmerjeni materialu, iz katerega so neposredno odvisna od natančnosti odčitkov.

Zvočni valovi v MHz giblje skozi zrak testirali slab, tako da se izboljša prenos zvoka med oddajnikom in vzorec se postavi kapljico sklopke tekočine. Značilno je, da couplant uporabimo glicerol, propilen glikol, vodo, oljem in gel. Le majhna količina tekočine za zapolnitev vrzeli v izredno tanek zraka.

načini merjenja

Proizvajalci ultrazvočno debeline merilni časovni interval energijo, ki poteka skozi preskušanca na tri načine:

1. Interval med dražljaja impulz, ki ustvarja zvok valov in prvo vračajo odmev minus majhno vrednost odmika, offset zamudo pri orodju, in kabel pretvornik.
2. Časovni interval med odmevi vrne od površine vzorca in prvim odraža odboj.
3. Interval med dvema zaporednima talnih odbojev.

Izbira ponavadi narekuje vrsto senzorjev, in posebne zahteve pri uporabi. Prvi način se uporablja s senzorjem za stik in se priporoča za večino aplikacij. Druga zakasnitvenega voda prisotna ali potopljeni pretvorniki uporabljen za konkavno in konveksno ploskev v zaprtem prostoru, za merjenje gibljivega materiala ali visoka temperatura predmetov.

Tretji način uporablja tudi zamik črto ali potopni senzorji in običajno zagotavlja visoko natančnost in najboljšo debeline minimalno ločljivost. Običajno se uporablja, ko je meritve kakovosti prvem ali drugem načinu nezadovoljivo. Vendar pa je ta način je primeren le za materiale, ki proizvajajo čiste več odboj, praviloma z nizko dušenje, kot da bi drobnozrnatega kovine, stekla, keramike.

Dve vrsti naprav

Ultrazvočni debeline merilniki so običajno razdeljeni v dve vrsti: korozijo in natančnost. Eden od najbolj pomembnih aplikacij je določitev širine preostalih kovinskih stenah cevi, posode, strukturnih elementov in tlačne posode, za katere velja notranji koroziji in ne smejo biti viden od zunaj. Debelina profil, ultrazvočni korozije in so namenjeni za ta namen. Uporabljajo tehnike za obdelavo signalov, ki so optimizirani za odkrivanje minimalne rezidualne širine stene v grobih in zarjavelih vzorcih z specializiranih senzorjev dvodelne.

V drugih primerih se priporoča uporabo preciznih instrumentov s posameznih pretvornikov - za kovine, plastike, fiberglasa, kompozitov, gume in keramike. Z množico senzorjev različnih natančnosti naprav, ki se lahko merijo s točnostjo ± 0,025 mm ali več, ki je višja od korozije sond.

Standardne ultrazvočni merilniki debeline so razvrščeni po namenu, stopnjo avtomatizacije, zaščite pred izpostavljenostjo okolja, odpornost proti mehanskim obremenitvam, in določa tudi njihove glavne indekse.

vrste pretvornikov

• Kontaktne pretvorniki se uporabljajo v neposrednem stiku s preskusnim vzorcem. Meritve z njimi enostavno, tako da so bolj pogosto uporabljajo.
• Pretvorniki zakasnitev linija obsega plastično, epoksi ali kvarčni cilinder kot posrednik med aktivnim elementom in testni objekt. Glavni razlog za njihovo uporabo - Merjenje tankih predmetov, kjer je pomembno ločiti impulzov za vzbujanje od spodaj odmev. Zakasnitev linija lahko služi kot toplotni izolator, zaščitna temperaturno občutljivi detektor element iz neposrednem stiku z vročimi materiali. Prav tako je mogoče oblikovana, izboljša oprijem v ostrem konveksni ali konkavni površini.
• Potopne pretvorniki za dovajanje akustično energijo z merilnim elementom v vodni kopeli ali stolpec. Uporabljajo se za merjenje premikajočih predmetov, za skeniranje ali optimizacijo sklopke v prisotnosti ostre radije, žlebovi ali kanali.
• Pretvorniki z dveh elementov se uporabljajo v korozivno shirinomerah za določanje širine objektov z grobo, korodiranega površino. Sestoji iz ločeno oddajanje in sprejemanje elementa nameščena pod rahlim kotom z zamudo linije osredotočiti energijo na izbrani razdalji pod površino merjene vzorca. Čeprav so te meritve niso tako natančno kot druge vrste senzorjev, ki jih običajno ponujajo veliko višjo zmogljivost.

Ultrazvočni Debelina Gauge: navodilo

Za pripravo na merilni pretvornik mora biti priključen na napravo, jo vklopite, nastavite hitrost zvoka in umerjanje. Če želite to narediti, uporabljajo malo kontaktnega materiala na umeritveni standard, priložite senzor in omogočiti način za umerjanje. Ta postopek je vedno treba izvesti po zamenjavi pretvornika ali baterije. Variante znane debeline kalibracijske in hitrostjo zvoka.

Za meritve je treba uporabiti na površino objekta in da senzor kontaktne posrednika. Rezultat se prikaže na zaslonu. Mogoče uporabiti napravo v način skeniranja, na primer za iskanje najmanjšo debelino materiala. Prav tako je mogoče nastaviti alarm za prepoznavanje lokacije z velikostjo stene nižja od nastavljene vrednosti.

Za merjenje hitrosti zvoka, ki se meri predmet čeljust ali um, pripisujeta pretvornik in čakati na rezultat. Z določitvijo vnaprej izmerjeno vrednost, pritisnite gumb za shranjevanje podatkov v pomnilniku. Nekatere naprave omogočajo prenos podatkov na računalnik.

Ultrazvočni Debelina: pregledi

Uporabniki pozitivno oceno kompaktne velikosti, enostavnost uporabe, zanesljivost, enostavnost kalibracijo sodobnih naprav. Strokovnjaki ugotavljajo, da ni alternative naprav te vrste pri ocenjevanju stanja avtomobilov, kakovost izvedbe nadgradnje. Naprava omogoča, da se ugotovi, ali je vozilo prebarval in ali je bil udeležen v nesreči. Debelina, za katere ni potrebna couplant, kot tudi sposobni izvajati samostojno umerjanje, so najbolj priljubljeni.

Material in obseg

Debelina ultrazvokom, katerega sestavina izbrana v odvisnosti od sestave, merilno območje, geometrije, temperature, zahteve po natančnosti in druge možne pogoje, včasih preprosto nujna.

Industrijska vrste in obsega meritev so najpomembnejši dejavniki za naprave za izbiranje in pretvornikom. Mnoge snovi, vključno večini kovine, keramike in stekla, ki je ultrazvočni izvedemo zelo učinkovito in omogočajo meritve v širokem razponu. Večina plastike bo absorbirajo energijo in zato imajo omejeno največjo ponudbo debelino, vendar v večini delovnih situacijah meritev ne povzroča težav. Gume, steklenih vlaken in veliko kompozitni materiali absorbirajo veliko močnejši in zahtevajo več oddajnikov in sprejemnikov, ki so optimizirana za delovanje pri nizkih frekvencah.

Debelina določa tip pretvornika. Tanke predmeti se merijo pri visokih frekvencah in debel ali dušenje - nizka. Pri zelo tankih materialov zakasnitvenega voda, čeprav so, kot tudi podvodna pretvorniki omejene debeline meritvah zaradi motenj z multiplo odmev. V primeru večjih predmetov ali predmetov, ki so sestavljeni iz več materialov lahko zahtevajo različne vrste senzorjev.

Ukrivljenost površine

S povečanjem učinkovitosti ukrivljenosti stične površine med pretvornikom in predmeta, ki se merjeno se zmanjšuje, vendar pa z zmanjševanjem polmera ukrivljenosti treba zmanjšal ločljivost tipala. Merjenje zelo majhnih radijih lahko zahteva uporabo odlašanja linij ali brezkontaktne potopne pretvornike. Prav tako se lahko uporablja tudi za merjenje v utore, votlin in na drugih mestih z omejenim dostopom.

temperatura

Kontaktne pretvorniki so splošno uporabne predmeta pri temperaturi 50 ° C. Več prehodih vročega materiale lahko poškoduje senzor zaradi učinka termične ekspanzije. V takih primerih je treba vedno uporabljati pretvornikov z zamudo linije, odporna proti vročini, visoke temperature ali potopnim tipalom z dvema elementoma.

V nekaterih primerih, z nizko akustična impedanca objekta (gostota, pomnožen s hitrostjo zvoka) povezan z materialom z visoko akustična impedanca. Značilni primeri - iz umetne snovi, gume in stekla prevleka iz jekla ali druge kovine, steklo in polimerno oblogo. V tem primeru je odmev od meje med obema materialov bo fazoinvertirovannym - obrnjena glede na odmev od meje z zrakom. To lahko popravite tako, da preprosto spreminjanje nastavitev naprave, vendar če ne bomo ukrepali, potem bo branje netočne.

napaka

Natančnost merjenja je odvisno od številnih dejavnikov, vključno s preverjanjem ultrazvočnih merilnikov debeline in njihovo kalibracijo, hitrosti enotnosti snovi, dušenje in sipanje zvoka, hrapavosti in površinske ukrivljenosti, slaba komunikacija in spodnji vzporednosti. Natančnost je najlažje doseči z uporabo standardov znane velikosti. S pravilno umerjanje napake ultrazvočno debeline ± 0,01 mm in celo ± 0,001 mm. zamuda linijo ali potopni pretvorniki v tretji način tudi izboljšati natančnost meritev.