Ultrazvočni merilniki debeline

Ultrazvočni instrumenti za merjenje debeline

Uporabljajo se ultrazvočni merilniki debeline izmerite debelino materialov tako, da dostopate samo od ene strani stene z uporabo ultrazvočnih valov.

Ko se skozi material pošlje ultrazvočni val, je ta signal odseva od zadnje stene materiala prejel pa ga je merilnik sonde. Zamuda med pošiljanjem in sprejemanjem signala se lahko uporabi izračunajte debelino materiala.

Da bi lahko merili debelino stene z ultrazvočnim metrom, mora biti material homogen in kompakten. Skoraj vse kovine so primerne za merjenje z ultrazvočnim merilnikom debeline, pa tudi drugi materiali, kot so steklo, plastika in celo nekatere vrste gume.

Ultrazvočni merilec debeline se uporablja pri preventivnem vzdrževanju, običajnem vzdrževanju, med nedestruktivnimi testi ali za sprejem materiala med proizvodnjo.

Izbira merilnika ultrazvoka mora biti narejena glede na vlogo, ki jo je treba obravnavati. Izberete lahko instrumente z generično sondo, ki so primerni za številne aplikacije, ali instrumente z zamenljivimi sondami, ki jih je mogoče prilagoditi posebnim aplikacijam (visoka temperatura, prisotnost barv, veliko območje merjenja, materiali, ki jih je težko meriti zaradi srednjih in nizkih gostota).

Ultrazvočni merilniki debeline z numeričnim prikazom

Ultrazvočni merilniki debeline z grafičnim prikazom

Ultrazvočni merilniki debeline za podvodno uporabo

TEHNIČNA GLAVA

Značilne aplikacije

Najpogostejše uporabe so ultrazvočni merilniki debeline merjenje stopnje korozije na kovinskih izdelkih (cisterne, trupi ladij, žerjavi, nadstreški, cevi, tanki in plošče na splošno).

Korodirana kovina ne prenaša ultrazvočnih valov, ker vsebuje zrak.

Z ultrazvočnim merilnikom debeline je mogoče enostavno izmeriti debelino nerodiranega dela kovine.

To je še posebej koristno, če hrbtna stran materiala ni dosegljiva, to velja za številne ladijske trupe, cevi in ​​rezervoarje.

Druge pogoste uporabe so merjenje debeline sten plastičnih in steklenih steklenic, kovinskih pločevink ali plastičnih posod. 

Razpon ultrazvočnih merilnikov debeline

RODER ponuja tri različne vrste orodij:

• Ultrazvočni merilniki debeline z numeričnim prikazom (primerno za merjenje debeline in zatiranje proti koroziji)

• Ultrazvočni merilniki debeline z grafičnim prikazom (s funkcijami A-scan / B-scan in grafičnim prikazom ultrazvočne valovne oblike in relativnih odmevov)

• Merilniki debeline za podvodno uporabo

Načelo dela ultrazvočnih merilnikov debeline

Ultrazvočni merilec debeline je orodje, ki se na nerazorni način zazna debelino prevodnih materialov ultrazvoka. Prve prijave segajo v 60. leta.

Sedanji ultrazvočni merilni instrumenti, čeprav uporabljajo sodobnejše sisteme za pridobivanje in naprednejše in popolne vizualne vmesnike, uporabljajo isto fizikalno načelo kot prvi merilni instrumenti, zgrajeni v prejšnjem stoletju.

Ultrazvočni merilniki debeline določajo debelino materiala z natančnim merjenjem časa, ki ga porabi ultrazvočni impulz, ustvarjen s piezoelektričnim pretvornikom, da prestopi debelino materiala in se vrne k izvoru. Čas, potreben za povratni zvočni val, se deli na polovico in nato pomnoži s hitrostjo širjenja zvoka, ki se nanaša na določen material.

Transduktor vsebuje piezoelektrični element, ki ga vzbudi kratek električni impulz, da ustvari vlak ultrazvočnih valov. Zvočni valovi so povezani z materialom, ki ga je treba preizkusiti, in potujejo skozi njega, dokler ne naletijo na zadnjo steno ali drugo vrsto materiala (zrak, voda, rje, sklenina itd.). Odsevi se nato vrnejo v pretvornik, ki pretvori zvočno energijo v električno. V bistvu pretvornik prestreže odmev z nasprotne strani. Običajno je ta časovni interval nekaj milijonov sekunde. Ultrazvočni merilec debeline se programira s hitrostjo zvoka v preskusnem materialu, zato lahko izračuna debelino z uporabo preprostega matematičnega poročila

T = V x (t / 2)

golob

T = debelina stene

V = hitrost zvoka v preskusnem materialu

t = prehodni čas poti

V nekaterih primerih se odšteje ničelni odmik, da se upoštevajo fiksne zamude instrumenta in zvočna pot (npr. Razdalja med ultrazvočnim prevajalcem in spojno točko materiala).

Pomembno je omeniti, da je hitrost zvoka v preskusnem materialu bistveni del tega izračuna. Različni materiali prenašajo zvočne valove z različnimi hitrostmi, običajno hitreje pri trdih materialih in počasneje pri mehkih materialih. Poleg tega se lahko hitrosti zvoka znatno spreminjajo s temperaturo. Zato je vedno treba umeriti ultrazvočni merilnik debeline za hitrost zvoka v materialu, ki ga želite izmeriti, natančnost pa je lahko le tako dobra kot ta specifična kalibracija. Običajno se to zgodi pri vzorčnem predmetu, katerega debelina je znana in potrjena. V primeru meritev pri visokih temperaturah si je treba zapomniti tudi, da se hitrost zvoka s temperaturo zmanjšuje, zato je treba za največjo natančnost referenčno meritev opraviti pri enaki temperaturi kot test na terenu.

Visoke frekvence nihajnih prevodnikov imajo krajšo valovno dolžino, kar omogoča merjenje tanjših materialov. Nižje frekvence z večjo valovno dolžino prodrejo dlje in se uporabljajo za preskušanje zelo debelih vzorcev ali materialov, skozi katere je težje prestopiti, kot so steklena vlakna in grobo zrnate staljene kovine (npr. Litega železa), kjer imajo zvočni valovi manj učinkovit tranzit. Izbira optimalne testne frekvence pogosto vključuje uravnoteženje teh dveh zahtev (ločljivost in sposobnost prodiranja).

Zvočni valovi v območju megahercev ne potujejo učinkovito po zraku, zato se med pretvornikom in vzorcem uporabi kapljica tekočine za spenjanje, da se doseže dober prenos zvoka. Pogosti kuponti so glicerin, propilen glikol, voda, olje in gel. Potrebna je le majhna količina, ravno toliko, da napolnite izredno tanek prostor, ki se tvori med pretvornikom in materialom, ki ga je treba izmeriti.

Prednosti ultrazvočnega merjenja

Izmerite na eni strani materiala

Ultrazvočni merilniki debeline se pogosto uporabljajo v primerih, ko ima upravljavec dostop do samo ene strani materiala, na primer v cevi ali cevi, ali v primerih, ko je preprosto mehansko merjenje iz drugih razlogov, na primer velikost, nemogoče ali nepraktično prekomerna konstrukcija, omejitve dostopa ali mehanska neizvedljivost (npr. na sredini velikih plošč ali na pločevinastih tuljavah, kjer so zavoji naviti drug na drugega). Preprosto dejstvo, da je mogoče meritve debeline z ultrazvočno tehnologijo enostavno in hitro opraviti na eni strani, brez potrebe po rezanju delov, ena glavnih prednosti te tehnologije.

Neustavni ukrep

Rezanje ali rezanje delov ni potrebno, kar prihrani stroške ostankov in priprave vzorca.

Zelo zanesljiv

Sodobni digitalni ultrazvočni merilniki so zelo natančni, ponovljivi in ​​zanesljivi in ​​v mnogih primerih primerni za uporabo celo nekvalificiranega osebja.

Vsestranska

Skoraj vse običajne inženirske materiale je mogoče izmeriti z ustreznimi konfiguracijami: kovine, številne umetne snovi, kompoziti, steklena vlakna, steklo, ogljikova vlakna, keramika in guma. 
Večino ultrazvočnih merilnikov debeline je mogoče predhodno programirati z več načini uporabe

Široko območje merjenja

Na voljo so ultrazvočni merilniki, ki merijo od 0,2 mm do 500 mm, odvisno od materiala in vrste pretvornika. Ločljivosti lahko dosežejo do 0,001 mm.

Enostaven za uporabo

Velika večina aplikacij, ki uporabljajo ultrazvočne merilnike debeline, zahteva preproste vnaprej programirane konfiguracije in le majhen del interakcije operaterja.

Takojšnji odziv

Merjenje ultrazvoka se ponavadi opravi v samo eni ali dveh sekundah za vsako merilno točko in numerični rezultati se takoj prikažejo kot digitalni odčitek zaslona.

Združljivo s programi za zapisovanje podatkov in statističnimi analizami

Večina sodobnih prenosnih ultrazvočnih merilnikov debeline ponuja lokalni zapisovalnik podatkov za meritve in vsa vrata USB ali RS232 za prenos meritev v zunanji računalnik za shranjevanje in nadaljnjo analizo.

Izbira sonde in instrumenta

Za vsako aplikacijo ultrazvočnega merjenja je izbira ustreznega instrumenta in pretvornika bistvena glede na vrsto preskusnega materiala, njegovo debelino in stopnjo natančnosti, ki jo zahteva meritev. Upoštevati je treba tudi geometrijo delov, temperaturo in vse druge posebne okoliščine, ki lahko vplivajo na nastavitev preskusa.

Na splošno je najboljša sonda za vsako vrsto meritev tista, ki ji v material pošlje dovolj ultrazvočne energije, če upoštevamo, da mora instrument dobiti ustrezen povratni odmev. Dejavniki, ki vplivajo na širjenje ultrazvoka, so številni.

Moč izhodnega signala

Močnejši kot je izhodni signal, močnejši povratni odmev je treba zaznati in obdelati. Ta parameter je v glavnem odvisen od velikosti komponente sonde, ki oddaja ultrazvok, in od resonančne frekvence pretvornika.

Velika emisijska površina v kombinaciji z veliko spojno površino s preskušanim materialom bo v material poslala večjo količino energije kot manjša emisijska površina.

Absorpcija in disperzija

Ko ultrazvok preide skozi material, del oddane energije absorbira sam material. Če ima material vzorca zrnato strukturo, bo ultrazvočni val doživel učinek disperzije in slabljenja. Oba pojava povzročata zmanjšanje ultrazvočne energije in posledično zmožnost instrumenta zaznavanje povratnega odmeva. Visokofrekvenčni ultrazvoki trpijo bolj zaradi disperzijskih učinkov kot valovi nižje frekvence.   

Temperatura materiala

Hitrost širjenja zvoka znotraj materiala je obratno sorazmerna z njegovo temperaturo. Kadar je treba izmeriti vzorce z visoko površinsko temperaturo do največ 350 ° C, je treba uporabiti sonde, izdelane posebej za meritve na visoki temperaturi. Te posebne sonde so izdelane s pomočjo posebnih postopkov in materialov, ki jim omogočajo, da se uprejo fizičnemu stresu visokih temperatur, ne da bi se poškodovali.

Sonda / površinska sklopka

Drug zelo pomemben parameter je spenjanje med preizkušeno površino in vrhom sonde. Dobra oprijemljivost obeh površin zagotavlja, da instrument deluje v najboljših močeh in zagotavlja zanesljivo in realno meritev. Zaradi tega je priporočljivo, da se pred vsako meritvijo prepričate, da na površini in sondi ni prahu, ostankov in umazanije.

Za zagotovitev odlične sklopke in odstranjevanje tanke plasti zraka med sondo in površino je potrebno uporabiti tekočino za spenjanje.

Vrsta sonde

Vsi pretvorniki, ki se pogosto uporabljajo z ultrazvočnimi merilniki, vsebujejo resonančni keramični element in se razlikujejo po načinu, kako je ta prevajalnik povezan z materialom, ki se preskuša.

Kontaktni pretvorniki: Kontaktni pretvorniki se uporabljajo v neposrednem stiku z vzorcem. Tanka "obrabna plošča" ščiti aktivni element pred poškodbami med normalno uporabo. Meritve kontaktnih pretvornikov so pogosto najpreprostejše za izvedbo in so običajno prva pot za večino aplikacij za merjenje debeline ali korozije.

Pretvorniki DELAY LINE: Pretvorniki z zamudo vsebujejo plastični valj, običajno iz epoksida ali taljenega silicijevega dioksida, ki se uporablja kot zakasnilna črta med aktivnim elementom in preskušancem. Eden glavnih razlogov za njihovo uporabo so meritve tankih materialov, kjer je pomembno ločiti vzbujevalne impulze od odmevov "backwall". Poleg tega se lahko kot toplotni izolator uporablja zakasnilni vod, ki ščiti toplotno občutljiv element pretvornika pred neposrednim stikom z vročim materialom. Končno je mogoče oblikovati zakasnilne črte za izboljšanje ultrazvočne sklopke v zaprtih prostorih.

Potopni pretvorniki: Potopni pretvorniki s stebrom ali vodno kopeljo povezujejo material. Uporabljajo se lahko za spletne meritve neposredno na proizvodni liniji ali za merjenje premikajočih se izdelkov

Dvoelektrični pretvorniki: Dvoelektrični pretvorniki ali preprosto "dvojni" se večinoma uporabljajo za meritve na grobih ali korodiranih površinah. Vključujeta ločen prenos in sprejem, z dvema elementoma, nameščenima na zakasnitveni liniji z majhnim kotom, da koncentrirata zvočno energijo natančno razdaljo pod površino preskušanca. Čeprav so meritve z dvojnimi pretvorniki včasih manj natančne kot meritve z drugimi vrstami pretvornikov, običajno zagotavljajo bistveno boljše delovanje pri uporabi korozije in kjer je na površinah materiala veliko nepravilnosti.

Meje ultrazvočnih merilnikov debeline

Ena glavnih omejitev ultrazvočnih merilnikov debeline je v nezmožnosti merjenja materialov, ki niso kompaktni ali niso homogeni.

Prisotnost mikro mehurčkov (kot je na primer v ekspandiranih materialih ali pri nekaterih vrstah ulitkov iz litega železa) ali mikro diskontinuitet lahko povzroči znatno oslabitev povratnega odmeva in s tem nemogoče natančno določiti meritev debel. V nekaterih primerih povratni odmev ni prisoten, ker je popolnoma razpršen v "mikro votlinah" materiala.

Poleg tega meritev v nehomogenih materialih (večkratni laminati, bitumenski aglomerati, smole, naložene s steklenimi vlakni, beton, les, graniti), medtem ko predstavlja možnost določanja prehodnega časa ultrazvočnega odmeva, ne omogoča določitve debeline materiala na edinstven način zaradi prisotnosti več materialov, ki na različne načine prispevajo k širjenju odmeva.

Napredna uporaba tehnologij za merjenje in analizo ultrazvoka

Nekatere vrste ultrazvočnih merilnih instrumentov, zlasti tiste, ki so opremljene z grafičnim zaslonom, lahko izvedejo podrobno analizo valovne oblike prejetega ultrazvoka in tako omogočajo večji nadzor parametrov, ki sodelujejo pri merjenju debeline z ultrazvokom (ojačanje) , dobiček, prag).

Tu so podrobnosti nekaterih grafičnih in numeričnih predstavitev podatkov, pridobljenih z instrumentom z naprednimi analiznimi značilnostmi prejetega ultrazvoka.

A-SCAN - RF način

RF način prikazuje valovno obliko podobno kot osciloskop. Prikaže pozitivne in negativne vrhove. Vrh (pozitiven in negativen), izbran za meritev, je prikazan v zgornjem delu zaslona. To je najprimernejši način za natančno merjenje tankih predmetov s pomočjo svinčnika. Pomembno je upoštevati, da mora biti meritev znotraj vidnega zaslona, ​​da lahko vidimo valovno obliko. Kljub temu, da je valovna oblika zunaj vidnega zaslona, ​​lahko še vedno opravite meritev in si jo ogledate v digitalnem načinu. Če vala ni na zaslonu, lahko ročno spremenite območje tako, da prilagodite vrednosti zakasnitve in širine ali uporabite funkcijo samodejnega iskanja, ki se nahaja v meniju UTIL.

Sledi seznam funkcij, vidnih na zaslonu: 

A) Stabilnost kazalca odčitka : označuje stabilnost povratnega odmeva na lestvici od 1 do 6 - vrstica, prikazana na zgornji sliki, označuje signal ponovljivosti. Če instrument prikazuje odčitek iz pomnilnika, bo kazalnik ponovljivosti nadomeščen z besedilom MEM

B) Indikator nivoja baterije : popolnoma obarvan simbol baterije pomeni, da je baterija popolnoma napolnjena. Opomba: na sliki nad baterijo je 50%

C) Branje debeline : digitalno odčitavanje debeline (v palcih ali milimetrih)

D) Indikator zaznavanja : navpična črtkana črta prikazuje točko zaznavanja prehoda nič na valovni obliki, kjer je bila opravljena meritev. Upoštevajte, da je digitalno odčitavanje debeline enako kot indikator ležaja glede na vrednosti F, prikazane na sliki

E) Odmevni signal : Grafični prikaz eho valov, narisan na osi Y glede na amplitudo in na osi X glede na čas.

F) Merilne nalepke : Merilne nalepke se izračunajo na podlagi nastavljenega zamika (levi del zaslona) in na podlagi nastavljenega parametra Width (vrednost širine za vsako referenčno oznako)

G) Merska enota : Prikaže trenutno mersko enoto.

H) Vroči meni: Vsaka lokacija, prikazana pod valovno obliko, se imenuje "vroči meni". Te lokacije omogočajo hiter ogled vseh pomembnih parametrov instrumenta.

---

A-SCAN - Popravljeni način

Prilagojeni način skeniranja prikaže polovično valovno obliko. Pozitivni in negativni vrhovi so prikazani na podlagi izbrane polarnosti. To je najboljši prikaz zaslona za aplikacije za odkrivanje napak. Pomembno je upoštevati, da mora biti meritev znotraj vidnega zaslona, ​​da lahko vidimo valovno obliko. Kljub temu, da je valovna oblika zunaj vidnega zaslona, ​​lahko še vedno opravite meritev in si jo ogledate v digitalnem načinu. Če vala ni na zaslonu, lahko ročno spremenite območje tako, da prilagodite vrednosti zakasnitve in širine ali uporabite funkcijo samodejnega iskanja, ki se nahaja v meniju UTIL.

Sledi seznam funkcij, vidnih na zaslonu: 

A) Stabilnost indikatorja branja: označuje stabilnost povratnega odmeva na lestvici od 1 do 6 - vrstica, prikazana na zgornji sliki, označuje signal ponovljivosti. Če PVX prikazuje odčitke iz pomnilnika, bo indikator ponovljivosti nadomeščen z besedilom MEM

B) Indikator napolnjenosti akumulatorja: barvni simbol baterije pomeni, da je baterija popolnoma napolnjena. Opomba: na sliki nad baterijo je 50%

C) Odčitavanje debeline: digitalno odčitavanje debeline (v palcih ali milimetrih)

D) Indikator zaznavanja: navpična črtkana črta prikazuje točko zaznavanja prehoda nič na valovni obliki, kjer je bila opravljena meritev. Upoštevajte, da je digitalno odčitavanje debeline enako kot indikator ležaja glede na vrednosti F, prikazane na sliki

E) Echo signal: Grafični prikaz valovne oblike odmeva, narisanega na osi Y glede na amplitudo in na osi X glede na čas.

F) Merilne nalepke : Merilne nalepke se izračunajo na podlagi nastavljenega zamika (levi del zaslona) in na podlagi nastavljenega parametra Width (vrednost širine za vsako referenčno oznako)

G) Merska enota : Prikaže trenutno mersko enoto.

H) Vroči meni: Vsaka lokacija, prikazana pod valovno obliko, se imenuje "vroči meni". Te lokacije omogočajo hiter ogled vseh pomembnih parametrov instrumenta.

---

B-SKAN

Način B-Scan prikazuje prečni prerez prerezanega materiala. Ta pogled se običajno uporablja za vizualizacijo spodnje ali slepe konture površine materiala. Zelo je podoben iskalcu rib. Če se med pregledovanjem pojavi napaka, bo B-Scan napako narisal na zaslonu. Pravokotnik (E) predstavlja prerez materiala. Opazili boste, da bo celotna debelina materiala znašala .500 ", zaslon pa od 0.00" do 1.00 ". Slike se prikažejo s hitrostjo 15 sekund na zaslon od desne proti levi. Upoštevajte tudi, da debelina v točki J nenadoma pade.

Pomembno je nastaviti merilno območje na zaslonu, tako da je vidna največja debelina materiala. 

Sledi seznam funkcij, vidnih na zaslonu: 

A) Stabilnost kazalca odčitka : označuje stabilnost povratnega odmeva na lestvici od 1 do 6 - vrstica, prikazana na zgornji sliki, označuje signal ponovljivosti. Če PVX prikazuje odčitke iz pomnilnika, bo indikator ponovljivosti nadomeščen z besedilom MEM

B) Indikator nivoja baterije : popolnoma obarvan simbol baterije pomeni, da je baterija popolnoma napolnjena. Opomba: na sliki nad baterijo je 50%

C) Branje debeline : digitalno odčitavanje debeline (v palcih ali milimetrih)

D) Zaslon B-SCAN: To je območje, kjer je prikazano skeniranje B-skeniranja

E) B-preglednica : Območje prikaza grafa B-skandiranja B-skeniranje se prikaže od desne proti levi s hitrostjo 15 sekund na pregled.

F) Merilne nalepke : Merilne nalepke se izračunajo na podlagi nastavljenega zamika (levi del zaslona) in na podlagi nastavljenega parametra Width (vrednost širine za vsako referenčno oznako)

G) Merska enota : Prikaže trenutno mersko enoto.

H) Vroči meni: Vsaka lokacija, prikazana pod valovno obliko, se imenuje "vroči meni". Te lokacije omogočajo hiter ogled vseh pomembnih parametrov instrumenta.

 I) Vrstica za optično branje: Vrstica za skeniranje grafično predstavlja vrednost debeline, izmerjeno in predstavljeno na grafikonu B. Skeniranje je zelo koristno za iskanje napak z neposrednim skeniranjem materiala.

J) Jed: Pogled B-skeniranja omogoča prikaz profila materiala z nasprotne na merilno stran.

---

DIGITI

Zaslon DIGIT omogoča ogled trenutne vrednosti debeline z velikimi in lahko vidnimi znaki. Dodana je vrstica za optično branje, ki omogoča operaterju, da med operacijami skeniranja zazna napake in nepravilnosti.

To je seznam funkcij zaslona v funkciji števk.

A) Stabilnost kazalca odčitka : označuje stabilnost povratnega odmeva na lestvici od 1 do 6 - vrstica, prikazana na zgornji sliki, označuje signal ponovljivosti. Če PVX prikazuje odčitke iz pomnilnika, bo indikator ponovljivosti nadomeščen z besedilom MEM

B) Indikator nivoja baterije : popolnoma obarvan simbol baterije pomeni, da je baterija popolnoma napolnjena. Opomba: na sliki nad baterijo je 50%

C) Branje debeline : digitalno odčitavanje debeline (v palcih ali milimetrih)

D) Prikazno območje DIGITS: To je območje, kjer je prikazana debelina

F) Merilne nalepke : Merilne nalepke se izračunajo na podlagi nastavljenega zamika (levi del zaslona) in na podlagi nastavljenega parametra Width (vrednost širine za vsako referenčno oznako)

G) Vrstica za optično branje : Vrstica za optično branje neposredno ustreza vrednosti debeline. Ta zaslon se pogosto uporablja za optično branje materiala s funkcijo B-SCAN. Z vrstico za optično branje je zelo enostavno opaziti prisotnost napak.
H) Vroči meni: Vsaka lokacija, prikazana pod valovno obliko, se imenuje "vroči meni". Te lokacije omogočajo hiter ogled vseh pomembnih parametrov instrumenta.