Ultrasonik Ketebalan: operasi prinsip, arahan, pengeluar, ulasan

Ultrasonik pengukuran ketebalan adalah kaedah bukan pemusnah untuk menentukan lebar bahan yang berat sebelah. Ia adalah cepat, boleh dipercayai, serba boleh, dan, berbeza dengan mikrometer atau caliper, tidak memerlukan akses kepada kedua-dua belah objek. Sensor komersil yang pertama, dengan menggunakan prinsip sonar, muncul dalam tahun 1940-an. peranti mudah alih yang kecil, dioptimumkan untuk pelbagai aplikasi, telah menjadi perkara biasa pada 1970-an. Dan inovasi dalam teknologi mikropemproses telah membawa kepada tahap yang baru ketepatan, kesederhanaan dan pengecilan.

peranti pengeluaran yang terlibat dalam sebilangan besar syarikat-syarikat yang terkenal. Di kalangan mereka - syarikat Jerman Siemens, American Dakota Ultrasonics, British Cygnus. Di Rusia, peranti yang dihasilkan oleh syarikat-syarikat seperti SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" dan lain-lain.

Apa yang boleh diukur?

Hampir mana-mana konvensional bahan pembinaan boleh diukur dengan menggunakan ultrasound. sensor ultrasonik boleh dikonfigurasikan untuk logam, plastik, komposit, kaca, seramik dan kaca. Juga mungkin ukuran plastik tersemperit dan bergolek dalam proses pembuatan - lapisan sebagai berbeza atau lapisan, dan barang-barang multilayer, cecair dan spesimen biologi. satu lagi pembedahan di mana hanya perlu ketebalan ultrasonik, - penentuan ketebalan bata dan struktur konkrit, asfalt dan batu. ukuran tersebut adalah hampir selalu tidak memusnahkan dan tidak memerlukan pemotongan atau pemasangan kereta.

Bahan-bahan yang tidak sesuai untuk pengukuran ultrasonik konvensional kerana penghantaran miskin gelombang frekuensi tinggi, termasuk kayu, kertas, konkrit dan produk berbusa.

Bagaimana untuk mengukur?

Tenaga bunyi boleh menjana lebih daripada spektrum frekuensi yang luas. Bunyi yang boleh didengar adalah dalam julat 20-20 kHz. Lebih kerap, semakin tinggi nada yang dirasakan. Tenaga frekuensi yang lebih tinggi di luar pendengaran manusia, yang dipanggil ultrasound. Dalam kebanyakan kes, pemeriksaan ultrasonik dijalankan dalam julat frekuensi dari 500 kHz hingga 20 MHz, walaupun beberapa alat khusus mencapai 50 kHz atau 100 MHz. Tanpa mengira kekerapan, tenaga sonic adalah getaran mekanikal memanjangkan dalam medium yang ditetapkan, seperti udara atau keluli, selaras dengan undang-undang asas gelombang fizik.

Untuk ukuran yang menggunakan ultrasonik ketebalan dinding tolok. Prinsip operasi peranti terdiri dalam pengiraan yang tepat masa nadi transit siasatan kecil (transducer) melalui pengukuran objek, mencerminkan permukaan dalaman atau dinding distal. Sejak gelombang bunyi mencerminkan off sempadan antara bahan yang tidak serupa, pengukuran ini biasanya dilakukan dengan satu tangan, dalam "pulse / echo".

transduser terdiri daripada unsur piezoelektrik yang teruja dengan denyut elektrik yang singkat untuk menjana gelombang ultrasonik diskret. Ia dihantar kepada bahan yang diukur, dan melalui sehingga anda menghadapi dinding belakang atau halangan lain. Gelombang terpancar kembali ke transduser yang menukarkan getaran mekanikal kepada tenaga elektrik. Malah, ketebalan tolok ultrasonik mendengar untuk gema dari seberang. Biasanya, selang masa di antara dihantar, dan isyarat itu mencerminkan hanya sepersejuta beberapa saat. peranti memasukkan data pada halaju bunyi dalam bahan dari mana ia boleh mengira ketebalan dengan menggunakan hubungan matematik yang mudah: d = V t / 2, di mana:

• d - ketebalan bahagian;
• V - halaju bunyi;
• t - diukur masa petikan bunyi.

Satu parameter penting

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa kelajuan bunyi dalam objek yang dikaji adalah bahagian yang penting dalam pengiraan ini. bahan yang berbeza menghantar gelombang bunyi berbeza. Sebagai peraturan, pepejal di atasnya, dan dengan lembut - di bawah. Di samping itu, ia boleh berbeza dengan suhu. Pada masa yang sama sentiasa mesti ditentukur tolok ketebalan ultrasonik untuk kelajuan dalam bahan yang diukur, yang secara langsung bergantung kepada ketepatan bacaan.

gelombang bunyi di MHz berkisar melalui udara yang diuji tidak baik, jadi untuk meningkatkan penghantaran bunyi antara pemancar dan sampel itu diletakkan setitik gandingan bendalir. Biasanya, couplant yang digunakan gliserol, Propylene glycol, air, minyak dan gel. Hanya sejumlah kecil cecair untuk mengisi jurang udara yang amat kurus.

mod pengukuran

Manufacturers ketebalan ultrasonik mengukur selang masa tenaga yang melalui spesimen ujian dalam tiga cara:

1. Jarak antara nadi pengujaan, yang menghasilkan gelombang bunyi dan gema kembali pertama ditolak nilai yang kecil mengimbangi, kelewatan diimbangi dalam alat, dan penukar kabel.
2. Selang masa antara gema pulang dari permukaan sampel dan pertama mencerminkan gema.
3. Selang antara dua gema bawah berturut-turut.

Memilih biasanya menentukan jenis transduser, dan keperluan aplikasi khusus. Mod pertama digunakan dengan sensor menghubunginya dan adalah disyorkan untuk kebanyakan aplikasi. Garis kelewatan kedua adalah transduser hadir atau tenggelam digunakan untuk cekung dan cembung permukaan dalam ruang yang tertutup, untuk mengukur bahan bergerak atau objek suhu yang tinggi.

Mod ketiga juga menggunakan garis kelewatan atau sensor rendaman dan biasanya menyediakan ketepatan yang tinggi dan yang terbaik ketebalan resolusi minimum. Biasanya digunakan apabila ukuran kualiti mod pertama atau kedua tidak memuaskan. Walau bagaimanapun, mod yang kedua hanya sesuai untuk bahan-bahan yang menghasilkan pelbagai gema bersih, sebagai peraturan, dengan redaman yang rendah seperti yang logam halus, kaca, seramik.

Dua jenis peranti

Ultrasonik tolok ketebalan biasanya dibahagikan kepada dua jenis: kakisan dan ketepatan. Salah satu aplikasi yang paling penting adalah penentuan lebar dinding logam sisa paip, kapal, komponen struktur dan bekas tekanan yang tertakluk kepada kakisan dalaman dan mungkin tidak dapat dilihat dari luar. tolok ketebalan, kakisan ultrasonik dan direka untuk tujuan ini. Mereka menggunakan teknik pemprosesan isyarat yang dioptimumkan untuk pengesanan minimum sisa lebar dinding dalam sampel kasar dan berkarat dengan khusus sensor dua unsur.

Dalam kes lain, ia mencadangkan penggunaan instrumen ketepatan dengan penukar tunggal - untuk logam, plastik, gentian kaca, komposit, getah dan seramik. Oleh kejamakan sensor pelbagai peranti ketepatan, yang boleh mengukur dengan ketepatan ± 0.025 mm atau lebih tinggi, iaitu lebih tinggi daripada probe kakisan.

Standard ketebalan tolok ultrasonik diklasifikasikan mengikut tujuan, tahap automasi, perlindungan daripada pendedahan kepada alam sekitar, ketahanan terhadap tekanan mekanikal, dan juga menentukan indeks utama mereka.

jenis penukar

• transduser Hubungi digunakan dalam hubungan secara langsung dengan sampel ujian. Ukuran dengan mereka mudah, jadi ia digunakan lebih kerap.
• Penukar talian kelewatan terdiri daripada plastik, epoxy atau silinder kuarza sebagai perantara antara elemen aktif dan objek ujian. Sebab utama untuk kegunaan mereka - Pengukuran objek nipis, di mana ia adalah penting untuk memisahkan denyutan pengujaan dari gema bawah. Garis kelewatan boleh berfungsi sebagai penebat haba, melindungi suhu elemen pengesan sensitif dari hubungan secara langsung dengan bahan-bahan panas. Selain itu, ia boleh dibentuk, meningkatkan cengkaman dalam cekung tajam atau permukaan cembung.
• transduser tenggelam untuk membekalkan tenaga akustik untuk elemen pengukur menggunakan mandi air atau lajur. Ia digunakan untuk mengukur objek bergerak, untuk pengimbasan atau pengoptimuman gandingan di hadapan jejari tajam, alur atau saluran.
• Penukar dengan dua elemen yang digunakan dalam shirinomerah menghakis untuk menentukan lebar objek dengan kasar, permukaan berkarat. Ia terdiri daripada pemancar berasingan dan menerima unsur dipasang pada sudut sedikit ke garisan kelewatan untuk menumpukan tenaga pada jarak yang tertera di bawah permukaan sampel yang diukur. Walaupun ukuran itu tidak setepat yang lain-lain jenis sensor, mereka biasanya memberikan prestasi yang lebih tinggi.

Ultrasonik Tolok Ketebalan: Arahan

Untuk bersedia untuk transduser pengukuran mesti disambungkan kepada peranti, menghidupkannya, menetapkan kelajuan bunyi dan menentukan. Untuk melakukan ini, memohon sedikit bahan hubungan pada standard penentukuran, pasang sensor dan membolehkan mod penentukuran. Prosedur ini mesti sentiasa dilakukan selepas menggantikan inverter atau bateri. Variasi ketebalan penentukuran yang diketahui dan kelajuan bunyi.

Untuk ukuran yang mesti digunakan untuk permukaan objek dan untuk membuat hubungan sensor ejen. Hasilnya dipaparkan pada paparan. Mungkin untuk menggunakan peranti dalam mod imbasan, sebagai contoh, untuk mencari ketebalan yang paling kecil bahan. Ia juga adalah mungkin untuk menetapkan penggera untuk mengenal pasti lokasi dengan saiz dinding kurang daripada nilai yang ditetapkan.

Untuk mengukur kelajuan bunyi diukur caliper objek atau mikrometer, melampirkan converter dan tunggu hasilnya. Dengan menetapkan nilai pra-diukur, tekan butang untuk menyimpan data dalam ingatan. Sesetengah peranti membenarkan pemindahan data ke PC.

Ketebalan Ultrasonik: ulasan

Pengguna positif menilai saiz yang kompak, kemudahan penggunaan, kebolehpercayaan, kemudahan penentukuran alat-alat moden. Pakar ambil perhatian ketiadaan alternatif kepada peranti jenis ini apabila menilai keadaan kereta, kualiti prestasi bodywork di. peranti membuat ia mungkin untuk menentukan sama ada kenderaan ini adalah untuk mengecat semula dan sama ada ia terlibat dalam kemalangan. Ketebalan, yang baginya tiada couplant diperlukan, serta berupaya untuk menjalankan penentukuran diri, adalah yang paling popular.

Bahan dan pelbagai

ketebalan ultrasonik, prinsip yang dipilih bergantung kepada komposisi, pelbagai mengukur, geometri, suhu, keperluan ketepatan dan syarat-syarat lain yang mungkin, kadang-kadang hanya diperlukan.

jenis bahan dan tahap ukuran adalah faktor yang paling penting dalam peranti pemilihan dan inverter. Banyak bahan-bahan, termasuk kebanyakan logam, seramik dan kaca, ultrasound adalah prestasi yang sangat berkesan dan membolehkan ukuran dalam pelbagai. Kebanyakan plastik akan menyerap tenaga dan oleh itu mempunyai pelbagai ketebalan maksimum yang terhad, tetapi dalam kebanyakan situasi kerja pengukuran tidak menyebabkan masalah. Getah, gentian kaca dan banyak bahan-bahan komposit menyerap lebih kuat dan memerlukan lebih banyak pemancar dan penerima yang dioptimumkan untuk operasi pada frekuensi rendah.

Ketebalan menentukan jenis penukar. objek nipis diukur pada frekuensi tinggi dan tebal atau redaman - rendah. Untuk bahan-bahan yang sangat nipis digunakan garis kelewatan, walaupun mereka, serta transduser tenggelam adalah terhad dalam ukuran ketebalan kerana gangguan dari gema berbilang. Dalam hal objek luas atau barangan yang terdiri daripada beberapa bahan-bahan mungkin memerlukan jenis sensor.

Kelengkungan permukaan

Dengan peningkatan dalam kecekapan kelengkungan permukaan sentuhan antara transducer dan objek yang hendak diukur dikurangkan, namun dengan mengurangkan jejari kelengkungan mesti menurun resolusi sensor. Ukuran jejari sangat kecil mungkin memerlukan penggunaan garis-garis kelewatan atau sentuh transduser tenggelam. Mereka juga boleh digunakan untuk pengukuran dalam alur, rongga dan tempat-tempat lain dengan akses yang terhad.

suhu

transduser Hubungi biasanya terpakai kepada objek pada suhu 50 ° C. Lebih banyak bahan panas boleh merosakkan sensor disebabkan oleh kesan pengembangan haba. Dalam kes sedemikian, anda perlu sentiasa menggunakan penyongsang dengan garis kelewatan, a, suhu yang tinggi atau rendaman sensor tahan panas dengan dua elemen.

Dalam beberapa kes, dengan rendah impedans akustik objek (ketumpatan didarab dengan halaju bunyi) berkaitan dengan bahan dengan impedans akustik yang tinggi. Contoh biasa - lapisan plastik, getah dan kaca daripada besi atau logam lain, kaca dan lapisan polimer. Dalam kes ini echo dari sempadan antara kedua-dua bahan-bahan yang akan fazoinvertirovannym - terbalik berkenaan dengan gema dari sempadan dengan udara. Ini boleh diperbetulkan dengan hanya menukar tetapan peranti, tetapi jika tiada apa yang dilakukan, maka bacaan tersebut akan menjadi tidak tepat.

ralat

Ketepatan pengukuran dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk pengesahan tolok ketebalan ultrasonik dan penentukuran mereka, halaju keseragaman dari segi isi, pengecilan dan penyebaran bunyi, kekasaran permukaan dan kelengkungan permukaan, komunikasi miskin dan keselarian bawah. Ketepatan terbaik dicapai menggunakan standard saiz diketahui. Dengan kesilapan penentukuran yang betul ketebalan ultrasonik ± 0.01 mm dan juga ± 0.001 mm. garis kelewatan atau rendaman transduser dalam mod ketiga juga meningkatkan ketepatan pengukuran.