Siêu âm độ dày: hoạt động nguyên tắc, hướng dẫn, các nhà sản xuất, đánh giá

Siêu âm đo độ dày là phương pháp không phá hủy để xác định chiều rộng của vật liệu một chiều. Đó là nhanh chóng, đáng tin cậy, linh hoạt, và, ngược lại với các micromet hoặc caliper, không yêu cầu quyền truy cập vào cả hai mặt của đối tượng. Các cảm biến thương mại đầu tiên, sử dụng nguyên tắc sonar, xuất hiện vào cuối năm 1940. thiết bị cầm tay nhỏ, tối ưu hóa cho một loạt các ứng dụng, đã trở nên phổ biến vào những năm 1970. Và đổi mới trong công nghệ vi xử lý đã dẫn đến một cấp độ mới về độ chính xác, đơn giản và thu nhỏ.

thiết bị sản xuất tham gia vào một số lượng lớn các công ty nổi tiếng. Trong số đó - công ty Đức Siemens, Mỹ Dakota Ultrasonics, British Cygnus. Ở Nga, các thiết bị sản xuất bởi các công ty như SPF "AKS" NPK "chùm", SPC "MaksProfit" và những người khác.

có thể đo được những gì?

Thực tế bất kỳ truyền thống vật liệu xây dựng có thể được đo bằng siêu âm. cảm biến siêu âm có thể được cấu hình để các kim loại, nhựa, composit, thủy tinh, gốm sứ và thủy tinh. Cũng đo khả năng của nhựa ép đùn và cán trong quá trình sản xuất - lớp như riêng biệt hoặc lớp phủ, và các bài báo nhiều lớp, chất lỏng và các mẫu sinh học. hoạt động khác mà chỉ đơn giản là cần thiết độ dày siêu âm, - xác định độ dày gạch và các cấu trúc bê tông, nhựa đường và đá. đo như vậy là hầu như luôn luôn không phá hủy và không cần cơ sở cắt hoặc tháo rời.

Vật liệu mà không phải là thích hợp cho việc đo lường siêu âm thông thường do truyền nghèo của sóng cao tần, bao gồm gỗ, giấy, bê tông và các sản phẩm vừa được tạo bọt.

Làm thế nào để đo lường?

năng lượng âm thanh có thể được tạo ra trên một phổ tần số rộng. Một âm thanh có thể nghe được là trong khoảng 20-20 kHz. Các tần số cao hơn, cao hơn những giai điệu cảm nhận. Năng lượng của một tần số cao hơn ngoài thính giác của con người, gọi là siêu âm. Trong hầu hết các trường hợp, kiểm tra siêu âm được thực hiện trong dải tần số từ 500 kHz đến 20 MHz, mặc dù một số công cụ chuyên dụng đạt 50 kHz hoặc 100 MHz. Không phụ thuộc vào tần số, năng lượng âm là dao động cơ học kéo dài trong một môi trường được xác định, chẳng hạn như không khí hoặc thép, phù hợp với pháp luật cơ bản của sóng vật lý.

Đối với các phép đo sử dụng máy đo độ dày thành ống siêu âm. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị bao gồm trong việc tính toán chính xác thời gian xung quá cảnh của tàu thăm dò nhỏ (bộ chuyển đổi) thông qua các đối tượng đo lường, phản ánh bề mặt bên trong của nó hoặc tường xa. Kể từ khi sóng âm phản xạ ranh giới giữa vật liệu khác nhau, đo này thường được thực hiện bằng một tay, trong "xung / echo".

Đầu dò bao gồm một yếu tố áp điện được kích hoạt bởi một xung điện ngắn để tạo ra sóng siêu âm rời rạc. Chúng được gửi đến các vật liệu đo được, và đi qua nó cho đến khi bạn đối mặt với bức tường phía sau hoặc trở ngại khác. Làn sóng phản xạ trở lại đầu dò mà chuyển đổi các rung động cơ học thành năng lượng điện. Trong thực tế, đồng hồ đo độ dày siêu âm nghe tiếng vọng từ phía đối diện. Thông thường, khoảng thời gian giữa gửi và tín hiệu phản ánh chỉ là một vài phần triệu của một giây. Thiết bị nhập dữ liệu vào vận tốc âm thanh trong các vật liệu mà từ đó nó sau đó có thể tính toán độ dày bằng cách sử dụng một mối quan hệ toán học đơn giản: d = V t / 2, trong đó:

• d - độ dày của phần;
• V - vận tốc của âm thanh;
• t - đo thời gian của đoạn âm thanh.

Một tham số quan trọng

Điều quan trọng cần lưu ý là tốc độ của âm thanh trong đối tượng được nghiên cứu là một phần thiết yếu của tính toán này. vật liệu khác nhau truyền sóng âm thanh khác nhau. Như một quy luật, các chất rắn trên nó, và trong mềm - dưới đây. Bên cạnh đó, nó có thể thay đổi đáng kể theo nhiệt độ. Đồng thời phải luôn được hiệu chỉnh đồng hồ đo độ dày siêu âm cho tốc độ trong vật liệu đo được, từ đó trực tiếp phụ thuộc vào tính chính xác của các bài đọc.

sóng âm trong MHz dao động qua không khí thử nghiệm xấu, vì vậy để cải thiện việc truyền tải âm thanh giữa emitter và mẫu được đặt một giọt chất lỏng các khớp nối. Thông thường, chất tiếp âm sử dụng glycerol, propylene glycol, nước, dầu và gel. Chỉ một lượng nhỏ chất lỏng để lấp đầy khoảng trống không khí cực kỳ mỏng.

chế độ đo lường

Các nhà sản xuất dày siêu âm đo khoảng thời gian năng lượng đi qua các mẫu thử nghiệm theo ba cách:

1. Khoảng cách giữa các xung kích thích, mà tạo ra một làn sóng âm thanh và tiếng vang trở lại đầu tiên trừ đi một giá trị nhỏ bù đắp, sự chậm trễ bù đắp trong công cụ, và chuyển đổi truyền hình cáp.
2. Khoảng cách thời gian giữa những tiếng vọng trở về từ bề mặt mẫu và là người đầu tiên phản ánh tiếng vang.
3. Khoảng cách giữa hai vang đáy liên tiếp.

Lựa chọn thường dictates loại đầu dò, và yêu cầu ứng dụng cụ thể. Phương thức đầu tiên được sử dụng với một bộ cảm biến liên lạc và được khuyến khích đối với hầu hết các ứng dụng. Điểm mấu chậm trễ thứ hai là đầu dò hiện tại hay đắm mình áp dụng cho các lõm và các bề mặt lồi trong một không gian khép kín, dùng để đo một vật liệu di chuyển hoặc các vật có nhiệt độ cao.

Phương thức thứ ba cũng sử dụng một dòng chậm trễ hoặc cảm biến ngâm và thường cung cấp độ chính xác cao và độ dày phân giải tối thiểu nhất. Thường được sử dụng khi các phép đo chất lượng của chế độ đầu tiên hoặc thứ hai là không đạt yêu cầu. Tuy nhiên, chế độ thứ hai là chỉ thích hợp đối với nguyên liệu sản xuất nhiều tiếng vang trong sạch, như một quy luật, với giảm xóc thấp như của kim loại hạt mịn, thủy tinh, gốm sứ.

Hai loại thiết bị

Siêu âm đo độ dày thường được chia thành hai loại: ăn mòn và độ chính xác. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là việc xác định chiều rộng của bức tường kim loại còn lại của đường ống, tàu, linh kiện cấu trúc và bình chịu áp lực thuộc đối tượng chịu sự ăn mòn bên trong và có thể không thể nhìn thấy từ bên ngoài. đo độ dày, ăn mòn siêu âm và được thiết kế cho mục đích này. Họ sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu được tối ưu hóa để phát hiện tối thiểu chiều rộng tường còn sót lại trong các mẫu thô và rỉ sét với cảm biến hai yếu tố chuyên môn.

Trong trường hợp khác, nó khuyến cáo việc sử dụng các công cụ chính xác với bộ chuyển đổi duy nhất - cho kim loại, nhựa, sợi thủy tinh, vật liệu tổng hợp, cao su và đồ gốm. Bởi một đa số cảm biến của các thiết bị có độ chính xác khác nhau, trong đó có thể đo với độ chính xác ± 0.025 mm trở lên, cao hơn so với đầu dò ăn mòn.

Tiêu chuẩn đồng hồ đo độ dày siêu âm được phân loại theo mục đích, mức độ tự động hóa, bảo vệ khỏi tiếp xúc với môi trường, khả năng chống va chạm cơ học, và cũng xác định chỉ số chính của họ.

loại bộ chuyển đổi

• đầu dò tiếp xúc được sử dụng tiếp xúc trực tiếp với các mẫu thử nghiệm. Đo với họ dễ dàng, vì vậy chúng được sử dụng thường xuyên hơn.
• Bộ chuyển đổi dòng chậm trễ bao gồm nhựa, epoxy hoặc xi lanh thạch anh như một trung gian giữa các yếu tố tích cực và đối tượng kiểm tra. Lý do chính của việc sử dụng chúng - Đo lường các đối tượng mỏng, mà quan trọng là để tách các xung kích thích từ tiếng vang đáy. Điểm mấu chậm trễ có thể đóng vai trò như một tấm cách nhiệt, bảo vệ nhiệt độ yếu tố máy dò nhạy cảm khi tiếp xúc trực tiếp với vật liệu nóng. Ngoài ra, nó có thể được hình thành, cải thiện độ bám trong lõm sắc nét hoặc các bề mặt lồi.
• đầu dò chìm để cung cấp năng lượng âm thanh đến các yếu tố đo lường sử dụng một cốc nước hoặc cột. Chúng được sử dụng để đo lường của việc di chuyển các đối tượng, để quét hoặc tối ưu hóa các khớp nối trong sự hiện diện của sắc nét bán kính, rãnh hoặc các kênh truyền hình.
• Bộ chuyển đổi với hai yếu tố được sử dụng trong shirinomerah ăn mòn để xác định chiều rộng của các đối tượng với thô, bề mặt bị ăn mòn. Nó bao gồm truyền riêng biệt và nhận yếu tố lắp đặt tại một góc nhỏ về trễ để tập trung năng lượng ở một khoảng cách được lựa chọn bên dưới bề mặt của mẫu đo. Mặc dù phép đo như vậy là không chính xác như các loại cảm biến, họ thường cung cấp hiệu suất cao hơn nhiều.

Siêu âm đo độ dày: hướng dẫn

Để chuẩn bị cho bộ chuyển đổi đo lường phải được kết nối với điện thoại, bật tính năng này, thiết lập tốc độ của âm thanh và hiệu chỉnh. Để làm điều này, áp dụng một chút của vật liệu tiếp xúc trên các tiêu chuẩn hiệu chuẩn, đính kèm một bộ cảm biến và kích hoạt chế độ hiệu chuẩn. Thủ tục này phải luôn được thực hiện sau khi thay thế biến tần hoặc pin. Biến thể của độ dày hiệu chuẩn được biết đến và tốc độ của âm thanh.

Đối với các phép đo phải được áp dụng cho các bề mặt của đối tượng và làm cho cảm biến chất tiếp xúc. Kết quả sẽ được hiển thị trên màn hình. Có thể sử dụng thiết bị ở chế độ quét, ví dụ, để tìm kiếm các độ dày nhỏ nhất của vật chất. Nó cũng có thể cấu hình một báo thức để xác định địa điểm với kích thước bức tường thấp hơn giá trị quy định.

Để đo tốc độ của âm thanh được đo caliper đối tượng hoặc micromet, đính kèm chuyển đổi và chờ đợi kết quả. Bằng cách đặt các giá trị trước đo, bấm vào nút để lưu dữ liệu trong bộ nhớ. Một số thiết bị cho phép truyền dữ liệu với máy tính.

Độ dày siêu âm: đánh giá

Người dùng tích cực đánh giá kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng, độ tin cậy, dễ hiệu chỉnh các thiết bị hiện đại. Các chuyên gia lưu ý sự vắng mặt của giải pháp thay thế cho các thiết bị thuộc loại này khi đánh giá tình trạng của xe, chất lượng hoạt động của thân xe. Thiết bị này làm cho nó có thể để xác định xem xe là để sơn lại và cho dù đó đã tham gia vào một tai nạn. Độ dày, mà không có chất tiếp âm cần thiết, cũng như có khả năng để thực hiện tự hiệu chuẩn, phổ biến nhất.

Vật chất và phạm vi

Siêu âm độ dày, nguyên tắc đó là lựa chọn tùy thuộc vào thành phần, đo phạm vi, hình học, nhiệt độ, yêu cầu độ chính xác và điều kiện có thể khác, đôi khi chỉ đơn giản là không thể thiếu.

loại vật chất và mức độ của các phép đo là những yếu tố quan trọng nhất trong thiết bị lựa chọn và biến tần. Nhiều chất, bao gồm hầu hết các kim loại, gốm sứ và thủy tinh, một siêu âm được thực hiện rất hiệu quả và cho phép đo trong một phạm vi rộng. Hầu hết các loại nhựa sẽ hấp thụ năng lượng và do đó có một phạm vi độ dày tối đa hạn chế, nhưng trong hầu hết các tình huống công việc đo lường không gây ra vấn đề. Cao su, sợi thủy tinh và nhiều vật liệu composite hấp thụ mạnh mẽ hơn và đòi hỏi nhiều máy phát và máy thu được tối ưu hóa cho hoạt động ở tần số thấp.

Độ dày xác định loại bộ chuyển đổi. đối tượng mỏng được đo ở tần số cao và dày hoặc giảm xóc - thấp. Đối với vật liệu rất mỏng sử dụng dòng chậm trễ, mặc dù họ cũng như đầu dò chìm được giới hạn trong các phép đo độ dày do sự can thiệp từ tiếng vang nhiều. Trong trường hợp của các đối tượng rộng hoặc mục bao gồm một số vật liệu có thể yêu cầu loại khác nhau của cảm biến.

Độ cong của bề mặt

Với sự gia tăng hiệu quả của độ cong của bề mặt tiếp xúc giữa đầu dò và đối tượng cần đo được giảm xuống, tuy nhiên với giảm bán kính cong phải giảm độ phân giải cảm biến. Việc đo bán kính rất nhỏ có thể đòi hỏi việc sử dụng các dòng chậm trễ hoặc không tiếp xúc đầu dò chìm. Họ cũng có thể được sử dụng cho các phép đo trong rãnh, sâu răng và những nơi khác với quyền truy cập hạn chế.

nhiệt độ

đầu dò tiếp xúc thường áp dụng đối với các đối tượng ở nhiệt độ 50 ° C. Nhiều vật liệu nóng có thể làm hỏng cảm biến do ảnh hưởng của sự nở vì nhiệt. Trong trường hợp này, bạn nên luôn luôn sử dụng biến tần với dòng chậm trễ, một, nhiệt độ cao hoặc ngâm cảm biến chịu nhiệt với hai yếu tố.

Trong một số trường hợp, với đối tượng thấp acoustic trở kháng (mật độ nhân với vận tốc của âm thanh) được kết nối với một vật liệu với một trở kháng âm thanh cao. Ví dụ điển hình - lớp phủ nhựa, cao su và kính thép hoặc kim loại khác, kính và lớp phủ polymer. Trong trường hợp này tiếng vang từ ranh giới giữa hai vật liệu sẽ fazoinvertirovannym - đảo ngược đối với tiếng vang từ ranh giới với không khí với. Điều này có thể được sửa chữa bằng cách đơn giản thay đổi các thiết lập của thiết bị, nhưng nếu không có gì được thực hiện, sau đó đọc sẽ không chính xác.

lỗi

Độ chính xác đo lường được ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm cả việc xác minh đồng hồ đo độ dày siêu âm và hiệu chuẩn của họ, tốc độ đồng nhất trong chất, suy giảm và tán xạ của âm thanh, độ nhám bề mặt và độ cong bề mặt, giao tiếp kém và xử lý song song đáy. Độ chính xác được thực hiện tốt nhất sử dụng các tiêu chuẩn của kích thước được biết đến. Với hợp lỗi hiệu chỉnh độ dày siêu âm ± 0,01 mm và thậm chí ± 0.001 mm. trễ hoặc ngâm đầu dò ở chế độ thứ ba cũng cải thiện tính chính xác đo lường.