Ультразвуковые приборы для измерения толщины

Ультразвуковые толщиномеры используются для измерить толщину материалов, используя только одну сторону стены используя ультразвуковые волны.

Когда через материал посылается ультразвуковая волна, этот сигнал отражается от задней стенки материала и получил датчик щупа. Задержка между отправкой и получением сигнала может быть использована для рассчитать толщину материала.

Чтобы можно было измерить толщину стены с помощью ультразвукового измерителя, материал должен быть однородным и компактным. Почти все металлы подходят для измерения с помощью ультразвукового толщиномера, а также других материалов, таких как стекло, пластик и даже некоторые виды резины.

Ультразвуковые толщиномеры с цифровым дисплеем

  • Ультразвуковые толщиномеры с цифровым дисплеем и сменным датчиком

Ультразвуковые толщиномеры с графическим дисплеем

  • Ультразвуковые толщиномеры с графическим дисплеем и режимом сканирования

Ультразвуковые толщиномеры для подводного использования

  • Ультразвуковые толщиномеры для подводных измерений

Типичные приложения

Наиболее распространенные области применения ультразвуковых толщиномеров измерение уровня коррозии металлических изделий (танки, корпуса судов, краны, порталы, трубы, танки и листы в целом).

Корродированный металл не несет ультразвуковые волны, потому что он содержит воздух.

Используя ультразвуковой толщиномер, можно легко измерить толщину некорродированной части металла.

Это особенно полезно, когда задняя сторона материала находится вне досягаемости, это имеет место со многими корпусами судов, трубами и танками.

Другим распространенным применением является измерение толщины стенок пластиковых и стеклянных бутылок, металлических банок или пластиковых контейнеров.

Диапазоны ультразвуковых толщиномеров

RODER предлагает три различных диапазона инструментов:

  • Ультразвуковые толщиномеры с цифровым дисплеем (подходит для измерения толщины и контроля коррозии)
  • Ультразвуковые толщиномеры с графическим дисплеем (с функциями A-scan / B-scan и графическим отображением формы ультразвукового сигнала и его эхо-сигналов)
  • Толщиномеры для подводных применений

Принцип работы ультразвуковых толщиномеров

Ультразвуковой толщиномер представляет собой инструмент, используемый для определения толщины проводящих материалов ультразвука неразрушающим способом. Первые заявки датируются 60-ми годами.

Современные ультразвуковые измерительные приборы, хотя и используют более современные системы сбора данных и более совершенные и полные визуальные интерфейсы, используют тот же физический принцип, что и первые измерительные приборы, построенные в прошлом веке.

Ультразвуковые толщиномеры определяют толщину материала путем точного измерения времени, затрачиваемого ультразвуковым импульсом, генерируемым пьезоэлектрическим преобразователем, для пересечения толщины материала и возврата к его источнику. Время, необходимое для прохождения звуковой волны в оба конца, делится пополам, а затем умножается на скорость распространения звука, относящегося к этому конкретному материалу.

Преобразователь содержит пьезоэлектрический элемент, который возбуждается коротким электрическим импульсом для генерации последовательности ультразвуковых волн. Звуковые волны связаны с испытываемым материалом и проходят через него до тех пор, пока не встретятся с задней стенкой или материалом другого типа (воздух, вода, ржавчина, эмаль и т. Д.). Затем отражения возвращаются обратно к преобразователю, который преобразует звуковую энергию в электрическую. В основном преобразователь перехватывает эхо с противоположной стороны. Обычно этот временной интервал составляет несколько миллионных долей секунды. Ультразвуковой толщиномер запрограммирован на скорость звука в тестируемом материале и поэтому может рассчитать толщину, используя простой математический отчет

T = V x (т / 2)

голубь

T = толщина стенки

V = скорость звука в испытуемом материале

t = время прохождения маршрута

В некоторых случаях смещение нуля вычитается для учета фиксированных задержек инструмента и пути прохождения звука (например, расстояние между ультразвуковым преобразователем и точкой соединения материала с зондом).

Важно отметить, что скорость звука в исследуемом материале является важной частью этого расчета. Различные материалы передают звуковые волны с разной скоростью, обычно быстрее в твердых материалах и медленнее в мягких материалах. Кроме того, скорости звука могут значительно меняться в зависимости от температуры. Поэтому всегда необходимо калибровать ультразвуковой толщиномер для скорости звука в измеряемом материале, и точность может быть такой же хорошей, как и эта конкретная калибровка. Обычно это делается путем ссылки на образец объекта, толщина которого известна и сертифицирована. В случае измерений при высокой температуре также необходимо помнить, что скорость звука уменьшается с температурой, поэтому для максимальной точности эталонное измерение должно проводиться при той же температуре, что и испытание "в поле".

Высокие частоты генератора транслятора имеют меньшую длину волны, что позволяет измерять более тонкие материалы. Более низкие частоты с большей длиной волны проникают дальше и используются для испытания очень толстых образцов или более сложных материалов для пересечения, таких как стекловолокно и крупнозернистые расплавленные металлы (например, чугун), где звуковые волны имеют менее эффективный транзит. Выбор оптимальной частоты тестирования часто включает в себя баланс этих двух требований (разрешение и пропускная способность).

Звуковые волны в мегагерцовом диапазоне не проходят эффективно через воздух, поэтому между датчиком и образцом используется капля жидкости для соединения, чтобы обеспечить хорошую передачу звука. Распространенными сопутствующими веществами являются глицерин, пропиленгликоль, вода, масло и гель. Требуется только небольшое количество, достаточное для заполнения чрезвычайно тонкого пространства, которое образуется между датчиком и измеряемым материалом.

Преимущества ультразвукового измерения

Мера на одной стороне материала

Ультразвуковые толщиномеры часто используются в ситуациях, когда оператор имеет доступ только к одной стороне материала, например, в случае труб или трубопроводов, или в тех случаях, когда простое механическое измерение невозможно или нецелесообразно по другим причинам, таким как размер чрезмерная конструкция, ограничения доступа или механическая неосуществимость (например, в центре больших листов или на листовых рулонах, где витки намотаны друг на друга). Простой факт, что измерения толщины с помощью ультразвуковой технологии могут быть легко и быстро выполнены на одной стороне, без необходимости резать детали, является одним из основных преимуществ этой технологии.

Неразрушающая мера

Не требуется резка или разделка деталей, что экономит затраты на лом и подготовку образца.

Очень надежный

Современные цифровые ультразвуковые счетчики очень точные, воспроизводимые и надежные, а во многих случаях пригодны для использования даже неквалифицированным персоналом.

разносторонний

Почти все обычные инженерные материалы могут быть измерены с соответствующими конфигурациями: металлы, многие пластмассы, композиты, стекловолокно, стекло, углеродное волокно, керамика и резина.
Большинство ультразвуковых толщиномеров могут быть предварительно запрограммированы для нескольких целей использования

Широкий диапазон измерений

Ультразвуковые датчики доступны для измерений в диапазоне от 0,2 мм до 500 мм в зависимости от материала и типа датчика. Разрешение до 0,001 мм может быть достигнуто.

Facile da usare

В подавляющем большинстве случаев применения ультразвуковых толщиномеров требуются простые предварительно запрограммированные конфигурации и лишь небольшая часть взаимодействия с оператором.

Немедленный ответ

Ультразвуковое измерение обычно выполняется всего за одну или две секунды для каждой точки измерения, и числовые результаты немедленно отображаются в цифровом виде на дисплее.

Совместим с программами регистрации данных и статистического анализа

Большинство современных портативных ультразвуковых толщиномеров предлагают как локальный регистратор данных для данных измерений, так и любые порты USB или RS232 для передачи измерений на внешний компьютер для хранения и дальнейшего анализа.

Выбор зонда и инструмента

Для каждого применения ультразвуковых измерений выбор подходящего прибора и преобразователя является основополагающим, в зависимости от типа испытуемого материала, диапазона его толщины, степени точности, необходимой для измерения. Также необходимо учитывать геометрию детали, температуру и любые другие особые обстоятельства, которые могут повлиять на конфигурацию испытания.

В общем, лучшим зондом для каждого типа измерений является тот, который умудряется передавать достаточную ультразвуковую энергию в материал, учитывая, что прибор должен получать адекватное обратное эхо-сигнал. Факторы, которые влияют на распространение ультразвука, разнообразны.

Сила выходного сигнала

Чем сильнее выходной сигнал, тем сильнее обнаружение и обработка обратного эха. Этот параметр в основном зависит от размера компонента зонда, излучающего ультразвук, и от резонансной частоты преобразователя.

Большая эмиссионная поверхность в сочетании с большой поверхностью сцепления с тестируемым материалом будет передавать в материал большее количество энергии, чем меньшая эмиссионная зона.

Поглощение и дисперсия

Когда ультразвук проходит через материал, часть излучаемой энергии поглощается самим материалом. Если материал образца имеет зернистую структуру, ультразвуковая волна будет подвергаться эффекту рассеивания и затухания. Оба явления вызывают уменьшение ультразвуковой энергии и, следовательно, способность прибора воспринимать обратное эхо. Высокочастотные ультразвуки больше страдают от дисперсионных эффектов, чем низкочастотные волны.

Температура материала

Скорость распространения звука в материале обратно пропорциональна его температуре. Когда необходимо измерить образцы с высокой температурой поверхности, максимум до 350 ° C, следует использовать датчики, разработанные специально для высокотемпературных измерений. Эти конкретные датчики построены с использованием специальных процессов и материалов, которые позволяют им противостоять физическим нагрузкам высоких температур без повреждения.

Зонд / поверхностное соединение

Другим очень важным параметром является связь между тестируемой поверхностью и наконечником зонда. Хорошее сцепление между двумя поверхностями гарантирует, что инструмент работает в лучшем виде и обеспечивает надежное и реалистичное измерение. По этой причине рекомендуется перед каждым измерением проверять, чтобы на поверхности и датчике не было пыли, остатков и грязи.

Чтобы гарантировать отличное сцепление и устранить тонкий слой воздуха между зондом и поверхностью, необходимо использовать жидкость для сцепления.

Тип зонда

Все преобразователи, которые обычно используются с ультразвуковыми толщиномерами, включают в себя резонансный керамический элемент и отличаются тем, как этот преобразователь соединен с тестируемым материалом.

Контактные датчики: контактные датчики используются в прямом контакте с образцом. Тонкая «износостойкая пластина» защищает активный элемент от повреждений при нормальном использовании. Измерения с помощью контактных преобразователей часто проще всего выполнить и, как правило, они являются первым способом решения большинства задач измерения толщины или коррозии.

Преобразователи DELAY LINE: преобразователи линии задержки содержат пластиковый цилиндр, обычно из эпоксидной смолы или плавленого кварца, используемый в качестве линии задержки между активным элементом и образцом для испытаний. Одной из основных причин их использования является измерение тонких материалов, где важно отделить импульс возбуждения от эхо-сигналов «задней стенки». Кроме того, линия задержки может использоваться в качестве теплоизолятора, защищающего термочувствительный элемент преобразователя от прямого контакта с горячим материалом. Наконец, линии задержки могут быть сформированы для улучшения ультразвуковой связи в ограниченном пространстве.

Погружные преобразователи: погружные преобразователи используют колонку или водяную баню для соединения с материалом. Их можно использовать для онлайн-измерений непосредственно на производственной линии или для измерения движущихся продуктов

Двухэлементные преобразователи: двухэлементные преобразователи, или просто «двойные», в основном используются для измерений на шероховатых или корродированных поверхностях. Они включают в себя отдельную передачу и прием, с двумя элементами, установленными на линии задержки с небольшим углом, чтобы сконцентрировать звуковую энергию на точном расстоянии ниже поверхности образца. Хотя измерения с двойными преобразователями иногда менее точны, чем измерения, выполненные с другими типами преобразователей, они обычно обеспечивают значительно лучшую производительность в приложениях контроля коррозии и там, где на поверхности материала имеется много неровностей.

Пределы ультразвуковых толщиномеров

Одно из основных ограничений ультразвуковых толщиномеров заключается в невозможности измерения материалов, которые не являются компактными или не являются однородными.

Наличие микропузырьков (например, в вспененных материалах или в некоторых типах чугунных отливок) или микронепрерывности может привести к значительному ослаблению обратного эха и, следовательно, к невозможности точного определения измерения толстый. В некоторых случаях обратное эхо даже отсутствует, поскольку оно полностью рассеяно в «микрополостях» материала.

Кроме того, измерения в неоднородных материалах (несколько слоистых материалов, битумных агломератов, смол, наполненных стекловолокном, цементом, деревом, гранитами), в то же время предоставляя возможность определения времени прохождения прохождения сигнала в обоих направлениях ультразвукового эха, не позволяют определить толщину. материала уникально благодаря наличию множества материалов, которые по-разному способствуют распространению эха.

Расширенное использование ультразвуковых технологий измерения и анализа

Некоторые типы ультразвуковых измерительных приборов, в частности те, которые оснащены графическим дисплеем, способны выполнять детальный анализ формы волны принимаемого ультразвука и, следовательно, позволяют лучше контролировать параметры, используемые при измерении толщины с помощью ультразвука (усиление , усиление, порог).

Вот детали некоторых графических и числовых представлений данных, полученных прибором с расширенными характеристиками анализа полученного ультразвука.

A-SCAN - режим RF

Режим RF отображает форму волны аналогично осциллографу. Отображает как положительные, так и отрицательные пики. Пик (как положительный, так и отрицательный), выбранный для измерения, отображается в верхней части дисплея. Это предпочтительный режим для точного измерения тонких объектов с использованием карандашного преобразователя. Важно отметить, что измерение должно быть в пределах видимого дисплея, чтобы иметь возможность видеть форму волны. Тем не менее, даже если форма сигнала находится вне видимого дисплея, измерение все равно можно выполнить и просмотреть в цифровом режиме. Если волна не отображается, вы можете изменить диапазон вручную, отрегулировав значения задержки и ширины, или использовать функцию автоматического поиска, расположенную в меню UTIL.

Ниже приведен список функций, видимых на дисплее:

A) Стабильность показаний индикатора : указывает на стабильность обратного эха в масштабе от 1 до 6 - полоса, показанная на рисунке выше, указывает сигнал повторяемости. Если прибор отображает показания из памяти, индикатор повторяемости будет заменен текстом MEM.

B) Индикатор уровня заряда батареи : полностью окрашенный символ батареи означает, что батарея полностью заряжена. Примечание: на изображении выше аккумулятор на 50%

C) Толщина чтения : цифровое считывание толщины (в дюймах или миллиметрах)

D) Индикатор обнаружения : вертикальная пунктирная линия отображает точку обнаружения прохождения нуля на осциллограмме, где было получено измерение. Обратите внимание, что цифровое показание толщины совпадает с местоположением индикатора обнаружения в соответствии со значениями F, показанными на изображении.

E) Эхо сигнал : Графическое представление формы сигнала эха, нарисованного на оси Y относительно амплитуды и на оси X относительно времени.

F) Измерительные этикетки : Метки измерений рассчитываются на основе установленной задержки (левая сторона экрана) и на основе набора параметров ширины (значение ширины для каждой контрольной метки)

G) Единица измерения : Отображает текущую единицу измерения.

H) Горячее меню: Каждое местоположение, отображаемое под осциллограммой, называется «горячим меню». Эти местоположения позволяют быстро просмотреть все значимые параметры прибора.


A-SCAN - выпрямленный режим

Настроенный режим A-Scan отображает половину волны. Положительные и отрицательные пики отображаются в зависимости от выбранной полярности. Это лучший вид дисплея для приложений обнаружения ошибок. Важно отметить, что измерение должно быть в пределах видимого дисплея, чтобы иметь возможность видеть форму волны. Тем не менее, даже если форма сигнала находится вне видимого дисплея, измерение все равно можно выполнить и просмотреть в цифровом режиме. Если волна не отображается, вы можете изменить диапазон вручную, отрегулировав значения задержки и ширины, или использовать функцию автоматического поиска, расположенную в меню UTIL.

Ниже приведен список функций, видимых на дисплее:

A) Стабильность индикатора считывания: указывает на стабильность обратного эха по шкале от 1 до 6 - полоса, показанная на рисунке выше, указывает на сигнал повторяемости. Если PVX отображает показания из памяти, индикатор повторяемости будет заменен текстом MEM

B) Индикатор уровня заряда батареи: полностью окрашенный символ батареи означает, что батарея полностью заряжена. Примечание: на изображении выше аккумулятор на 50%

C) Толщина: цифровое значение толщины (в дюймах или миллиметрах)

D) Индикатор обнаружения: вертикальная пунктирная линия отображает точку обнаружения прохождения нуля на осциллограмме, где было получено измерение. Обратите внимание, что цифровое значение толщины совпадает с расположением индикатора обнаружения в соответствии со значениями F, показанными на изображении.

E) Эхо-сигнал: Графическое представление формы эхо-сигнала, отображаемого на оси Y относительно амплитуды и на оси X относительно времени.

F) Измерительные этикетки : Метки измерений рассчитываются на основе установленной задержки (левая сторона экрана) и на основе набора параметров ширины (значение ширины для каждой контрольной метки)

G) Единица измерения : Отображает текущую единицу измерения.

H) Горячее меню: Каждое местоположение, отображаемое под осциллограммой, называется «горячим меню». Эти местоположения позволяют быстро просмотреть все значимые параметры прибора.


В-СКАН

В режиме B-Scan отображается поперечное сечение измеряемого материала. Этот вид обычно используется для визуализации нижнего или слепого контура поверхности материала. Это очень похоже на искатель рыб. Если дефект обнаружен во время сканирования, B-Scan отобразит дефект на экране. Прямоугольник (E) представляет поперечное сечение материала. Вы заметите, что общая толщина материала будет .500 "и диапазон отображения от 0.00" до 1.00 "соответственно. Изображения отображаются со скоростью 15 секунд на экран справа налево. Обратите внимание также, что в точке J толщина резко падает.

Важно установить диапазон измерений на дисплее, чтобы можно было увидеть максимальную толщину материала.

Ниже приведен список функций, видимых на дисплее:

A) Стабильность показаний индикатора : указывает на стабильность обратного эха в масштабе от 1 до 6 - полоса, показанная на рисунке выше, указывает сигнал повторяемости. Если PVX отображает показания из памяти, индикатор повторяемости будет заменен текстом MEM

B) Индикатор уровня заряда батареи : полностью окрашенный символ батареи означает, что батарея полностью заряжена. Примечание: на изображении выше аккумулятор на 50%

C) Толщина чтения : цифровое считывание толщины (в дюймах или миллиметрах)

D) Область отображения B-SCAN: Это область, где отображается сканирование B-скан

E) Диаграмма B-сканирования : Область отображения графика B-сканирования Сканирование B-сканирования отображается справа налево со скоростью 15 секунд на сканирование.

F) Измерительные этикетки : Метки измерений рассчитываются на основе установленной задержки (левая сторона экрана) и на основе набора параметров ширины (значение ширины для каждой контрольной метки)

G) Единица измерения : Отображает текущую единицу измерения.


H) Горячее меню: Каждое местоположение, отображаемое под осциллограммой, называется «горячим меню». Эти местоположения позволяют быстро просмотреть все значимые параметры прибора.

I) Панель сканирования: Диаграмма сканирования графически отображает значение толщины, измеренное и представленное на графике B-сканирования. Это очень полезно для обнаружения дефектов при прямом сканировании материала.

J) Гарнир: Вид B-скана позволяет вам видеть профиль материала с противоположной стороны к стороне измерения.


ЦИФРЫ

Дисплей DIGIT позволяет просматривать текущее значение толщины, используя большие и легко видимые символы. Панель сканирования была добавлена, чтобы позволить оператору обнаруживать дефекты и нарушения во время операций сканирования.

Это список функций дисплея в функции цифр.

A) Стабильность показаний индикатора : указывает на стабильность обратного эха в масштабе от 1 до 6 - полоса, показанная на рисунке выше, указывает сигнал повторяемости. Если PVX отображает показания из памяти, индикатор повторяемости будет заменен текстом MEM

B) Индикатор уровня заряда батареи : полностью окрашенный символ батареи означает, что батарея полностью заряжена. Примечание: на изображении выше аккумулятор на 50%

C) Толщина чтения : цифровое считывание толщины (в дюймах или миллиметрах)

D) Область отображения ЦИФРОВ: Это область, где отображается толщина

F) Измерительные этикетки : Метки измерений рассчитываются на основе установленной задержки (левая сторона экрана) и на основе набора параметров ширины (значение ширины для каждой контрольной метки)

G) Панель сканирования : Полоса сканирования соответствует значению толщины. Этот экран широко используется для сканирования материала с функцией B-SCAN. Наблюдать за наличием дефектов очень просто, используя панель сканирования.
H) Горячее меню: Каждое местоположение, отображаемое под осциллограммой, называется «горячим меню». Эти местоположения позволяют быстро просмотреть все значимые параметры прибора.