D'épaisseur à ultrasons: principes de fonctionnement, des instructions, des fabricants, des critiques

la mesure d'épaisseur par ultrasons est procédé non destructif de détermination de la largeur du matériau à sens unique. Il est rapide, fiable, polyvalent et, contrairement au micromètre ou étrier, ne nécessite pas d'accès aux deux côtés de l'objet. Les premiers capteurs commerciaux, selon le principe du sonar, sont apparus dans les années 1940. Les petits appareils portables, optimisés pour une large gamme d'applications, sont devenus monnaie courante dans les années 1970. Et l'innovation dans la technologie des microprocesseurs ont conduit à un nouveau niveau de précision, la simplicité et la miniaturisation.

dispositifs de production impliqués dans un grand nombre de sociétés bien connues. Parmi eux – la société allemande Siemens, américaine Dakota Ultrasons, Colombie-Cygnus. En Russie, les appareils produits par des entreprises telles que SPF « AKS » NPK « faisceau », SPC « MaksProfit » et d'autres.

Que peut-on mesurer?

Pratiquement tout classique matériau de construction peut être mesurée en utilisant des ultrasons. Les détecteurs à ultrasons peuvent être configurés pour métaux, plastiques, composites, le verre, la céramique et le verre. mesures aussi possible en matières plastiques extrudés et laminés dans le processus de fabrication – des couches distinctes ou revêtements et articles multicouches, des liquides et des spécimens biologiques. Une autre opération où l'épaisseur à ultrasons simplement nécessaire, – détermination de l'épaisseur de la brique et des structures de béton, d'asphalte et de roches. De telles mesures sont presque toujours non destructive et ne nécessitent aucune installation de coupe ou le démontage.

Les matériaux qui ne conviennent pas pour la mesure ultrasonique classique due à une mauvaise transmission des ondes à haute fréquence, comprennent le bois, le papier, le béton et les produits en mousse.

Comment mesurer?

L'énergie sonore peut être généré sur un large spectre de fréquences. Un son audible est dans la plage de 20 à 20 kHz. Plus la fréquence est élevée, plus le ton perçu. L'énergie d'une fréquence supérieure au-delà de l'oreille humaine, appelée ultrasons. Dans la plupart des cas, l' inspection par ultrasons est effectuée dans la gamme de fréquences de 500 kHz à 20 MHz, bien que certains outils spécialisés 50 kHz ou 100 MHz. Quelle que soit la fréquence, l'énergie sonique est vibrations mécaniques étendant dans un milieu défini, tel que l' air ou de l' acier, conformément aux lois fondamentales de la physique des ondes.

Pour des mesures à l'aide de la jauge d'épaisseur de paroi par ultrasons. Le principe de fonctionnement du dispositif consiste dans le calcul exact du temps de transit d'impulsions de la petite sonde (sonde) à travers l'objet de mesure, réfléchi sa surface interne ou la paroi distale. Étant donné que les ondes sonores se réfléchissent sur les frontières entre les matériaux dissemblables, cette mesure est généralement réalisée avec une part, dans la « impulsion / écho ».

Le transducteur comprend un élément piézoélectrique qui est excité par une courte impulsion électrique pour générer des ondes ultrasonores discrètes. Ils sont envoyés à la matière mesurée, et passer à travers jusqu'à ce que vous faites face à la paroi arrière ou un autre obstacle. L'onde réfléchie revient au transducteur qui convertit les vibrations mécaniques en énergie électrique. En fait, les jauges d'épaisseur à ultrasons écoutent les échos provenant du côté opposé. En général, l'intervalle de temps entre l'envoyé et le signal réfléchi se trouve à seulement quelques millionièmes de seconde. Dispositif données saisies sur la vitesse du son dans le matériau à partir duquel il peut alors calculer l'épaisseur à l'aide d' une simple relation mathématique: d = V t / 2, dans lequel:

• d – l'épaisseur de la portion;
• V – vitesse du son;
• t – temps mesuré du passage sonore.

Un paramètre important

Il est important de noter que la vitesse du son dans l'objet à l'étude est une partie essentielle de ce calcul. Différents matériaux émettent des ondes sonores différemment. En règle générale, les solides ci-dessus, et dans le soft – ci-dessous. En outre, elle peut varier considérablement avec la température. En même temps, doit toujours être calibré jauges d'épaisseur à ultrasons pour la vitesse mesurée dans le matériau, dont dépend directement de la précision des lectures.

Les ondes sonores dans la gamme MHz dans l'air testé mauvais, donc d'améliorer la transmission du son entre l'émetteur et l'échantillon est placé une goutte de l'accouplement à fluide. Typiquement, le milieu de couplage utilisé le glycerol, le propylene glycol, l'eau, l'huile et le gel. Seule une petite quantité de liquide pour combler le vide d'air extrêmement mince.

modes de mesure

Les fabricants d'épaisseur à ultrasons de mesure de l'intervalle de temps le passage de l'énergie à travers l'échantillon d'essai de trois façons:

1. L'intervalle entre l'impulsion d'excitation qui génère une onde sonore et le premier écho de retour moins une petite valeur de décalage, le décalage de retard dans l'outil, et un convertisseur de câble.
2. L'intervalle de temps entre les échos de retour de la surface d'échantillon et le premier réfléchie échos.
3. L'intervalle entre deux échos de fond consécutifs.

La sélection dicte généralement le type de capteur, et les exigences d'application spécifiques. Le premier mode est utilisé avec un capteur de contact et est recommandé pour la plupart des applications. La seconde ligne à retard est transducteurs immergés présents ou appliqués sur les surfaces concave et convexe dans un espace fermé, pour la mesure d'un matériau en mouvement ou des objets à haute température.

Le troisième mode utilise également des capteurs ligne de retard ou d'immersion et fournit généralement une grande précision et la meilleure épaisseur de la résolution minimale. Généralement utilisé lorsque les mesures de la qualité du premier ou du second mode est peu satisfaisante. Toutefois, ce dernier mode ne convient que pour des matériaux qui produisent des échos multiples propres, en règle générale, avec un amortissement faible que celle des métaux à grains fins, le verre, la céramique.

Deux types de dispositifs

jauges d'épaisseur à ultrasons sont généralement divisés en deux types: la corrosion et de précision. Une des applications les plus importantes est la détermination de la largeur des parois métalliques résiduelles des tuyaux, des récipients, des composants structuraux et récipients sous pression qui sont soumis à la corrosion interne et peuvent ne pas être visible de l'extérieur. Calibres d'épaisseur, la corrosion par ultrasons et sont conçus à cet effet. Ils utilisent des techniques de traitement de signal qui sont optimisés pour la détection de la largeur de paroi résiduelle minimale dans des échantillons grossiers et rouillés avec des capteurs spécialisés à deux éléments.

Dans d'autres cas, elle recommande l'utilisation d'instruments de précision avec des convertisseurs simples – pour les métaux, les plastiques, fibre de verre, les composites, le caoutchouc et la céramique. Par une pluralité de capteurs de différents appareils de précision, qui permet de mesurer avec une précision de ± 0,025 mm ou plus, ce qui est supérieur à celui des sondes de corrosion.

jauges d'épaisseur à ultrasons standard sont classés par objectif, degré d'automatisation, protection contre l'exposition à l'environnement, la résistance au stress mécanique, et détermine également leurs principaux indices.

types de convertisseurs

• transducteurs de contact sont utilisés en contact direct avec l'échantillon d'essai. Les mesures avec les faciles, ils sont plus souvent utilisés.
• Convertisseur de ligne à retard comprennent le plastique, époxy ou d'un cylindre de quartz comme un intermédiaire entre l'élément actif et l'objet de test. La principale raison de leur utilisation – Mesure des objets minces, où il est important de séparer les impulsions d'excitation à partir de l'écho de fond. La ligne à retard peut servir d'isolant thermique, la protection de la température de l'élément détecteur sensible à un contact direct avec des matériaux chauds. En outre, il peut être formé, l'amélioration de l'adhérence à forte ou concave des surfaces convexes.
• transducteurs immergeables pour fournir de l'énergie acoustique à l'élément de mesure en utilisant un bain d'eau ou d'une colonne. Ils sont utilisés pour la mesure d'objets en mouvement, pour le balayage ou l'optimisation de couplage en présence de rayons pointus, des rainures ou des canaux.
• Convertisseurs avec deux éléments sont utilisés dans shirinomerah corrosif pour la détermination de la largeur des objets avec rugueuse, la surface corrodée. Il se compose d'émission séparé et élément de réception installé à un léger angle par rapport à la ligne à retard pour focaliser l'énergie à une distance sélectionnée en dessous de la surface de l'échantillon mesuré. Bien que ces mesures ne sont pas aussi précises que d'autres types de capteurs, ils fournissent habituellement des performances beaucoup plus élevées.

Jauge d'épaisseur à ultrasons: instruction

Pour préparer le transducteur de mesure doit être connecté à l'appareil, le mettre en marche, régler la vitesse du son et d'étalonnage. Pour ce faire, appliquez un peu de matériau de contact sur la norme d'étalonnage, fixez un capteur et activer le mode d'étalonnage. Cette procédure doit toujours être effectué après le remplacement de l'onduleur ou batterie. Des variantes de l'épaisseur d'étalonnage connue et de la vitesse du son.

Pour les mesures doivent être appliquées à la surface de l'objet et de faire capteur d'agent de contact. Le résultat est affiché sur l'écran. Possibilité d'utiliser l'appareil en mode de balayage, par exemple, pour rechercher la plus petite épaisseur du matériau. Il est également possible de configurer une alarme pour identifier les emplacements avec une taille de paroi inférieure à la valeur réglée.

Pour mesurer la vitesse du son à mesurer l'étrier d'objet ou d'un micromètre, convertisseur attacher et attendre le résultat. En réglant la valeur pré-mesurée, appuyez sur le bouton pour enregistrer les données dans la mémoire. Certains appareils permettent le transfert de données vers un PC.

D'épaisseur à ultrasons: avis

Les utilisateurs évaluent positivement la taille compacte, la facilité d'utilisation, la fiabilité, la facilité d'étalonnage des appareils modernes. Les experts notent l'absence d'alternatives aux dispositifs de ce type lors de l'évaluation de l'état des voitures, la qualité de la performance de la carrosserie. Le dispositif permet de déterminer si le véhicule est à repeindre et si elle a été impliqué dans un accident. Épaisseur, pour lesquels aucun agent de couplage requis, ainsi que capable de pratiquer l'auto-calibration, sont les plus populaires.

Matériel et gamme

épaisseur à ultrasons, dont le principe est choisi en fonction de la composition, la plage de mesure, la géométrie, la température, les conditions de précision et d'autres conditions possibles, parfois simplement indispensable.

le type de matériau et de l'étendue des mesures sont les facteurs les plus importants dans le dispositif de sélection et de l'inverseur. De nombreuses substances, y compris la plupart des métaux, la céramique et le verre, une échographie est réalisée de façon très efficace et permettent des mesures dans une large gamme. La plupart des plastiques absorbent l'énergie et ont donc une gamme d'épaisseur maximale limitée, mais dans la plupart des situations de travail mesure ne pose aucun problème. Caoutchouc, fibre de verre et de nombreux matériaux composites absorbent beaucoup plus forte et nécessitent plusieurs émetteurs et récepteurs qui sont optimisés pour fonctionner à des fréquences basses.

Épaisseur détermine le type de convertisseur. objets minces sont mesurées à des fréquences élevées et une épaisseur ou l'amortissement – bas. Pour des matériaux très minces ligne de retard utilisés, bien qu'ils, ainsi que des capteurs submersibles sont limités dans les mesures d'épaisseur due à l'interférence de l'écho multiple. Dans le cas d'objets larges ou des objets constitués de plusieurs matériaux peuvent nécessiter différents types de capteurs.

La courbure de la surface

Avec une augmentation de l'efficacité de la courbure de la surface de contact entre le transducteur et l'objet à mesurer est réduit, mais avec une diminution de rayon de courbure doit être la résolution du capteur diminue. La mesure des rayons très faible peut nécessiter l'utilisation de lignes à retard ou transducteurs submersibles sans contact. Ils peuvent également être utilisés pour des mesures dans des rainures, des cavités et d'autres endroits avec accès limité.

température

des transducteurs de contact sont généralement applicables à l'objet à une température de 50 ° C matériaux plus chauds peuvent endommager le capteur en raison de l'effet de dilatation thermique. Dans ce cas, vous devriez toujours utiliser les onduleurs avec la ligne de retard, un résistant à la chaleur, capteur de température élevée ou immersion avec deux éléments.

Dans certains cas, avec une faible impédance acoustique objet (densité multipliée par la vitesse du son) est reliée à un matériau ayant une impédance acoustique élevée. Des exemples typiques – le plastique, le caoutchouc et le revêtement de verre d'acier ou d'autres métaux, le verre et le revêtement polymère. Dans ce cas, l'écho provenant de la limite entre les deux matériaux se fazoinvertirovannym – inversée par rapport à l'écho de la limite avec l'air. Ceci peut être corrigé en changeant simplement les paramètres de l'appareil, mais si rien ne se fait, la lecture sera inexacte.

erreur

La précision de mesure est affectée par de nombreux facteurs, y compris la vérification des jauges d'épaisseur à ultrasons et leur calibrage, l'uniformité de la vitesse dans la substance, l'atténuation et la dispersion du son, la rugosité de surface et la courbure de la surface, une mauvaise communication et le parallélisme du bas. est mieux atteint la précision en utilisant les standards de taille connue. Avec une épaisseur ultrasonique d'erreur d'étalonnage appropriée de ± 0,01 mm et même ± 0.001 mm. ligne à retard ou transducteurs immersion dans le troisième mode améliorent également la précision de mesure.