Υπερήχων Πάχος: αρχές λειτουργίας, οδηγίες, οι κατασκευαστές, οι αξιολογήσεις

Υπερήχων πάχος μέτρηση είναι μη καταστρεπτική μέθοδος για τον προσδιορισμό του πλάτους του μονόπλευρη υλικό. Είναι γρήγορο, αξιόπιστο, ευέλικτο, και, σε αντίθεση με το μικρόμετρο ή δαγκάνα, δεν απαιτεί πρόσβαση και στις δύο πλευρές του αντικειμένου. Τα πρώτα εμπορικά αισθητήρες, χρησιμοποιώντας την αρχή της σόναρ, εμφανίστηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1940. Οι μικρές φορητές συσκευές, βελτιστοποιημένες για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, έχουν γίνει κοινός τόπος στη δεκαετία του 1970. Και η καινοτομία στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστών έχουν οδηγήσει σε ένα νέο επίπεδο ακρίβειας, απλότητα και σμίκρυνση.

συσκευές παραγωγής που συμμετέχουν σε ένα μεγάλο αριθμό γνωστών εταιρειών. Μεταξύ αυτών - η γερμανική εταιρεία Siemens, αμερικανικής Ντακότα Υπέρηχοι, Βρετανοί Cygnus. Στη Ρωσία, οι συσκευές που παράγονται από εταιρείες όπως η SPF «AKS» NPK «Beam», SPC «MaksProfit» και άλλα.

Τι μπορεί να μετρηθεί;

Πρακτικά οποιοδήποτε συμβατικό υλικό κατασκευής μπορεί να μετρηθεί με τη χρήση υπερήχων. Αισθητήρες υπερήχων μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να μέταλλα, πλαστικά, σύνθετα υλικά, γυαλί, κεραμικά και γυαλί. Επίσης, είναι δυνατόν οι μετρήσεις των εξωθημένων πλαστικών και έλασης στην παραγωγική διαδικασία - όπως διακριτά στρώματα ή επικαλύψεις, και πολυστρωματικές άρθρα, υγρά και βιολογικών δειγμάτων. Μια άλλη λειτουργία, όπου απλά απαραίτητο πάχος υπερήχων, - τον προσδιορισμό του πάχους και των δομών από σκυρόδεμα, άσφαλτο και πέτρες τούβλα. Οι μετρήσεις αυτές είναι σχεδόν πάντα μη καταστρεπτική και δεν απαιτούν την κοπή ή την αποσυναρμολόγηση εγκατάσταση.

Υλικά τα οποία δεν είναι κατάλληλα για τα συμβατικά μέτρηση υπερήχων λόγω της κακής μετάδοσης κυμάτων υψηλής συχνότητας, περιλαμβάνουν ξύλο, χαρτί, σκυρόδεμα και αφρώδη προϊόντα.

Πώς να μετρήσετε;

Ηχητική ενέργεια μπορεί να παραχθεί πάνω από ένα φάσμα ευρείας συχνότητας. Ένα ηχητικό ήχος είναι στην περιοχή από 20 έως 20 kHz. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντιληπτή τόνος. Η ενέργεια ενός υψηλότερης συχνότητας πέρα από την ανθρώπινη ακοή, που ονομάζεται υπερηχογράφημα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, υπερήχων επιθεώρηση διεξάγεται σε περιοχή συχνοτήτων από 500 kHz έως 20 MHz, αν και ορισμένα εξειδικευμένα εργαλεία φθάνει 50 kHz ή 100 ΜΗζ. Ανεξάρτητα από τη συχνότητα, η ηχητική ενέργεια είναι μηχανικές δονήσεις που εκτείνονται σε ένα ορισμένο μέσο, όπως ο αέρας ή χάλυβα, σύμφωνα με βασικούς νόμους της φυσικής κυμάτων.

Για μετρήσεις με τη χρήση του υπερηχητικού μετρητή πάχους τοιχώματος. Η αρχή λειτουργίας της συσκευής συνίσταται στην ακριβή υπολογισμό του χρόνου μετάδοσης σφυγμικού του μικρού καθετήρα (αισθητήριο) μέσω του αντικειμένου μέτρησης, η οποία αντικατοπτρίζεται εσωτερική επιφάνεια του ή το περιφερικό τοίχωμα. Δεδομένου ότι τα ηχητικά κύματα ανακλώνται από όρια μεταξύ ανόμοιων υλικών, η μέτρηση αυτή συνήθως πραγματοποιείται με το ένα χέρι, στο «παλμού / echo».

Ο μετατροπέας περιλαμβάνει ένα πιεζοηλεκτρικό στοιχείο το οποίο διεγείρεται από ένα σύντομο ηλεκτρικό παλμό για τη δημιουργία διακριτών υπερηχητικά κύματα. Έχουν σταλεί στο μετρούμενο υλικό, και να περάσει μέσα από αυτό μέχρι να αντιμετωπίσει το πίσω τοίχο ή άλλο εμπόδιο. Το ανακλώμενο κύμα επιστρέφει στο μετατροπέα που μετατρέπει τις μηχανικές δονήσεις σε ηλεκτρική ενέργεια. Στην πραγματικότητα, υπερήχων μετρητές πάχους ακούν για ηχώ από την αντίθετη πλευρά. Τυπικά, το χρονικό διάστημα μεταξύ της αποστέλλονται και το ανακλώμενο σήμα είναι μόνο μερικά εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Η συσκευή τέθηκε δεδομένα σχετικά με την ταχύτητα του ήχου στο υλικό από το οποίο μπορεί στη συνέχεια να υπολογίσει το πάχος, χρησιμοποιώντας μια απλή μαθηματική σχέση: d = V t / 2, όπου:

• d - το πάχος του τμήματος?
• V - ταχύτητα του ήχου?
• t - μετρούμενη χρόνο του ήχου διόδου.

Μια σημαντική παράμετρος

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ταχύτητα του ήχου στο αντικείμενο υπό μελέτη αποτελεί ουσιαστικό μέρος αυτού του υπολογισμού. Διαφορετικά υλικά μεταδίδουν ηχητικά κύματα με διαφορετικό τρόπο. Κατά κανόνα, τα στερεά πάνω από αυτό, και το μαλακό - κάτω. Επιπλέον, μπορεί να διαφέρει σημαντικά με τη θερμοκρασία. Ταυτόχρονα πρέπει πάντα να βαθμονομείται υπερήχων μετρητές πάχους για την ταχύτητα στο μετρούμενο υλικό, από το οποίο εξαρτάται άμεσα από την ακρίβεια των μετρήσεων.

Ηχητικά κύματα στον MHz κυμαίνονται μέσω του αέρα δοκιμαστεί κακό, έτσι για να βελτιώσει τη μετάδοση του ήχου μεταξύ του πομπού και του δείγματος τοποθετείται μια σταγόνα του υγρού συνδέσμου. Τυπικά, ο συνδετήρας χρησιμοποιείται γλυκερίνη, προπυλενογλυκόλη, νερό, λάδι και γέλη. Μόνο μία μικρή ποσότητα ρευστού για να καλύψει το κενό εξαιρετικά λεπτό αέρα.

τρόπους μέτρησης

Κατασκευαστές πάχος υπερήχων μέτρησης χρονικού διαστήματος την ενέργεια που διέρχεται από τα δοκιμίου με τρεις τρόπους:

1. Το διάστημα μεταξύ του παλμού διέγερσης, η οποία δημιουργεί ένα ηχητικό κύμα και το πρώτο επιστρέφοντας echo μείον ένα μικρό τιμή μετατόπισης, το offset καθυστέρηση στο εργαλείο, και μετατροπέα καλώδιο.
2. Το χρονικό διάστημα μεταξύ των ηχώ που επιστρέφει από την επιφάνεια του δείγματος και το πρώτο αντανακλάται ηχώ.
3. Το διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών ηχώ πυθμένα.

Επιλέγοντας συνήθως υπαγορεύει τον τύπο του μετατροπέα, και τις ιδιαίτερες απαιτήσεις εφαρμογής. Ο πρώτος τρόπος χρησιμοποιείται με έναν αισθητήρα επαφής και συνιστάται για τις περισσότερες εφαρμογές. Η δεύτερη γραμμή καθυστέρησης είναι παρόν ή βυθιζόμενοι μετατροπείς εφαρμόζεται στην κοίλη και κυρτές επιφάνειες σε κλειστό χώρο, για τη μέτρηση μίας κινούμενο υλικό ή αντικείμενα υψηλής θερμοκρασίας.

Ο τρίτος τρόπος χρησιμοποιεί επίσης μια γραμμή καθυστέρησης ή αισθητήρες εμβύθισης και συνήθως παρέχει υψηλή ακρίβεια και την καλύτερη πάχους ελάχιστη ανάλυση. Συνήθως χρησιμοποιείται όταν οι μετρήσεις ποιότητας της πρώτης ή δεύτερο τρόπο δεν είναι ικανοποιητική. Ωστόσο, η τελευταία αυτή λειτουργία είναι κατάλληλη μόνο για υλικά που παράγουν καθαρό πολλαπλές ηχώ, κατά κανόνα, με μία χαμηλή απόσβεση με εκείνη των λεπτόκοκκων μέταλλα, γυαλί, κεραμικά.

Δύο τύποι συσκευών

Τα υπερήχων πάχος μετρητές συνήθως χωρίζονται σε δύο τύπους: τη διάβρωση και ακρίβεια. Μία από τις πιο σημαντικές εφαρμογές είναι ο προσδιορισμός του πλάτους των υπολειμματικών μεταλλικών τοιχωμάτων των σωλήνων, πλοίων, δομικά στοιχεία και δοχεία υπό πίεση τα οποία υπόκεινται σε εσωτερική διάβρωση και μπορεί να μην είναι ορατό από το εξωτερικό. Υπέρηχα παχύμετρα διάβρωση και έχουν σχεδιαστεί για το σκοπό αυτό. Χρησιμοποιούν τεχνικές επεξεργασίας σήματος που έχουν βελτιστοποιηθεί για την ανίχνευση της ελάχιστης υπολειμματικής πλάτος τοιχώματος σε χονδροειδή και σκουριασμένα δείγματα με εξειδικευμένες αισθητήρες δύο-στοιχείων.

Σε άλλες περιπτώσεις, συνιστά τη χρήση των οργάνων ακριβείας με ενιαία μετατροπείς - για μέταλλα, πλαστικά, fiberglass, σύνθετα υλικά, καουτσούκ και κεραμικά. Με ένα πλήθος αισθητήρων των διαφόρων συσκευών ακριβείας, η οποία μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια ± 0.025 mm ή υψηλότερη, η οποία είναι υψηλότερη από τους ανιχνευτές διάβρωση.

Πρότυπο υπερήχων μετρητές πάχους ταξινομούνται με βάση το σκοπό, βαθμός αυτοματοποίησης, προστασία από την έκθεση στο περιβάλλον, αντοχή σε μηχανικές καταπονήσεις, και καθορίζει επίσης κύρια ευρετήρια τους.

τύποι μετατροπέων

• Οι μετατροπείς Επικοινωνία χρησιμοποιούνται σε άμεση επαφή με το δείγμα δοκιμής. Μετρήσεις μαζί τους εύκολα, έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται πιο συχνά.
• Μετατροπείς γραμμή καθυστέρησης περιλαμβάνουν πλαστικό, εποξική ή χαλαζία κυλίνδρου ως διαμεσολαβητής μεταξύ του ενεργού στοιχείου και το αντικείμενο δοκιμής. Ο κύριος λόγος για τη χρήση τους - Μέτρηση της λεπτής αντικειμένων, όπου είναι σημαντικό να διαχωριστούν οι παλμοί διέγερσης από τον πυθμένα ηχώ. Η γραμμή καθυστέρησης μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα θερμομονωτικό υλικό, προστατεύοντας στοιχείου θερμοκρασίας ευαίσθητος ανιχνευτής από την άμεση επαφή με θερμό υλικά. Επίσης, μπορεί να σχηματιστεί, βελτιώνοντας κράτημα σε αιχμηρές κοίλες ή κυρτές επιφάνειες.
• Υποβρύχιες μορφοτροπείς για την παροχή ακουστικής ενέργειας προς το στοιχείο μέτρησης χρησιμοποιώντας ένα λουτρό νερού ή στήλη. Χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση κινούμενων αντικειμένων, για τη σάρωση ή βελτιστοποίηση της σύζευξης παρουσία αιχμηρών ακτίνες, αύλακες ή κανάλια.
• Οι μετατροπείς με δύο στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε διαβρωτικά shirinomerah για τον καθορισμό του πλάτους των αντικειμένων με τραχιά, το διαβρωμένη επιφάνεια. Αποτελείται από ξεχωριστά εκπομπής και στοιχείο λήψεως εγκατασταθεί σε μια μικρή γωνία προς την γραμμή καθυστέρησης να εστιάσει την ενέργεια σε μία επιλεγμένη απόσταση κάτω από την επιφάνεια του δείγματος μετρήθηκε. Παρά το γεγονός ότι οι μετρήσεις αυτές δεν είναι τόσο ακριβής όσο άλλα είδη αισθητήρων, που συνήθως παρέχουν πολύ υψηλότερη απόδοση.

Υπερήχων παχύμετρο: διδασκαλία

Για την προετοιμασία για το μορφοτροπέα μετρήσεων πρέπει να συνδεθεί με τη συσκευή, ενεργοποιήστε την, ρυθμίστε την ταχύτητα του ήχου και τη βαθμονόμηση. Για να το κάνετε αυτό, απλώστε λίγο από το υλικό επαφής στο πρότυπο βαθμονόμησης, συνδέστε έναν αισθητήρα και να ενεργοποιήσετε τη λειτουργία βαθμονόμησης. Η διαδικασία αυτή πρέπει να γίνεται πάντα μετά την αντικατάσταση του μετατροπέα ή μπαταρία. Παραλλαγές των γνωστών πάχος και ταχύτητα του ήχου βαθμονόμησης.

Για μετρήσεις πρέπει να εφαρμόζεται στην επιφάνεια του αντικειμένου και να κάνει τον αισθητήρα παράγοντα επαφής. Το αποτέλεσμα εμφανίζεται στην οθόνη. Δυνατότητα να χρησιμοποιείτε τη συσκευή σε λειτουργία σάρωσης, για παράδειγμα, για να αναζητήσετε το μικρότερο πάχος του υλικού. Είναι επίσης δυνατό να ρυθμίσετε ένα ξυπνητήρι για να προσδιορίσουν τις θέσεις με μέγεθος τοίχο κάτω από την καθορισμένη τιμή.

Για τη μέτρηση της ταχύτητας του ήχου πρέπει να μετρηθεί το αντικείμενο της δαγκάνας ή μικρόμετρο, αποδίδουν μετατροπέα και περιμένουμε το αποτέλεσμα. Με τη ρύθμιση της προ-μετρούμενη τιμή, πατήστε το κουμπί για να αποθηκεύσετε τα δεδομένα στη μνήμη. Ορισμένες συσκευές επιτρέπουν τη μεταφορά δεδομένων σε υπολογιστή.

Υπερήχων Πάχος: Κριτικές

Οι χρήστες αξιολογούν θετικά το μικρό του μέγεθος, ευκολία χρήσης, την αξιοπιστία, την ευκολία της βαθμονόμησης των σύγχρονων συσκευών. Οι ειδικοί σημειώνουν την απουσία εναλλακτικών λύσεων για τις συσκευές αυτού του τύπου κατά την αξιολόγηση της κατάστασης των αυτοκινήτων, την ποιότητα της απόδοσης του αμαξώματος. Η συσκευή παρέχει τη δυνατότητα να διαπιστωθεί αν το όχημα είναι να βελτιώσουμε και αν ενεπλάκη σε ατύχημα. Πάχος, για τις οποίες δεν απαιτούμενες συνδετήρας, καθώς επίσης και σε θέση να πραγματοποιήσει αυτο-βαθμονόμηση, είναι οι πιο δημοφιλείς.

Υλικό και το εύρος

πάχους Υπερήχων, η αρχή των οποίων επιλέγεται ανάλογα με τη σύνθεση, εύρος μέτρησης, γεωμετρία, θερμοκρασία, τις απαιτήσεις ακρίβειας και άλλες δυνατές συνθήκες, μερικές φορές απλά απαραίτητη.

υλικό τύπο και την έκταση των μετρήσεων είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες για την συσκευή επιλογής και του μετατροπέα. Πολλές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων μέταλλα, κεραμικά και γυαλί, ένα υπερηχογράφημα εκτελείται πολύ αποτελεσματικά και να επιτρέψει για μετρήσεις σε ένα ευρύ φάσμα. Τα περισσότερα πλαστικά θα απορροφήσει την ενέργεια και ως εκ τούτου έχουν περιορισμένο μέγιστο εύρος πάχους, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις το έργο της μέτρησης δεν προκαλεί προβλήματα. Καουτσούκ, fiberglass και πολλά σύνθετα υλικά απορροφούν πολύ ισχυρότερη και απαιτούν περισσότερους πομπούς και δέκτες που έχουν βελτιστοποιηθεί για λειτουργία σε χαμηλές συχνότητες.

Πάχος καθορίζει τον τύπο του μετατροπέα. Οι Thin αντικείμενα μετράται σε υψηλές συχνότητες και παχύ ή απόσβεσης - χαμηλή. Για πολύ λεπτή υλικά που χρησιμοποιούνται γραμμής καθυστέρησης, αν και, καθώς ως βυθιζόμενο μορφοτροπείς περιορίζονται σε πάχος μετρήσεις οφείλονται σε παρεμβολές από την πολλαπλή ηχώ. Στην περίπτωση των εκτεταμένων αντικειμένων ή αντικειμένων που αποτελούνται από διάφορα υλικά μπορεί να απαιτούν διαφορετικούς τύπους αισθητήρων.

Η καμπυλότητα της επιφάνειας

Με μια αύξηση της αποτελεσματικότητας της καμπυλότητας της επιφάνειας επαφής μεταξύ του μετατροπέα και του αντικειμένου που πρόκειται να μετρηθεί μειώνεται, ωστόσο με μειούμενη ακτίνα καμπυλότητας θα πρέπει να μειωθεί ανάλυση αισθητήρα. Η μέτρηση των πολύ μικρές ακτίνες μπορεί να απαιτεί τη χρήση γραμμών καθυστέρησης ή ανέπαφων υποβρύχιες μορφοτροπείς. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για μετρήσεις σε αυλακώσεις, κοιλότητες και άλλα μέρη με περιορισμένη πρόσβαση.

θερμοκρασία

μορφοτροπείς Επικοινωνία ισχύουν γενικά για το αντικείμενο σε μία θερμοκρασία των 50 ° C. Πιο ζεστό υλικά μπορεί να βλάψει τον αισθητήρα λόγω της επίδρασης της θερμικής διαστολής. Σε τέτοιες περιπτώσεις, θα πρέπει πάντα να χρησιμοποιείτε μετατροπείς με γραμμή καθυστέρησης, μία, υψηλή θερμοκρασία ή εμβάπτιση αισθητήρα ανθεκτικό στη θερμότητα με δύο στοιχεία.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, με χαμηλή ακουστική εμπέδηση αντικειμένου (πυκνότητα πολλαπλασιασμένη με την ταχύτητα του ήχου) συνδέεται με ένα υλικό με υψηλό ακουστική σύνθετη αντίσταση. Τυπικά παραδείγματα - το πλαστικό, καουτσούκ και γυαλί επικάλυψης από χάλυβα ή άλλων μετάλλων, γυαλιού και πολυμερική επικάλυψη. Στην περίπτωση αυτή, η ηχώ από το όριο μεταξύ των δύο υλικών θα fazoinvertirovannym - ανεστραμμένη σε σχέση με την ηχώ από το όριο με τον αέρα. Αυτό μπορεί να διορθωθεί με την απλή αλλαγή των ρυθμίσεων της συσκευής, αλλά αν δεν γίνει τίποτα, τότε η ανάγνωση θα είναι ανακριβής.

σφάλμα

Η ακρίβεια της μέτρησης επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της επαλήθευσης των υπερήχων μετρητές πάχους και βαθμονόμηση τους, ομοιομορφία ταχύτητα στην ουσία, εξασθένιση και σκέδαση ήχου, επιφανειακή τραχύτητα και την επιφάνεια καμπυλότητα, κακή επικοινωνία και πυθμένα παραλληλισμού. Η ακρίβεια επιτυγχάνεται καλύτερα με τη χρήση των προτύπων γνωστών μεγέθους. Με την κατάλληλη σφάλμα βαθμονόμησης υπερήχων πάχος ± 0,01 mm και ακόμη ± 0.001 mm. γραμμή καθυστέρησης ή εμβάπτιση μετατροπείς στην τρίτη λειτουργία βελτιώσει επίσης την ακρίβεια της μέτρησης.