De espesor por ultrasonido: principios de funcionamiento, instrucciones, fabricantes, comentarios

Ultrasónico de medición de espesor es método no destructivo para determinar la anchura del material de un solo lado. Es rápido, fiable, versátil y, en contraste con el micrómetro o calibre, no requiere acceso a ambos lados del objeto. Los primeros sensores comerciales, usando el principio del sónar, aparecieron en la década de 1940. pequeños dispositivos portátiles, optimizados para una amplia gama de aplicaciones, se han convertido en un lugar común en la década de 1970. Y la innovación en la tecnología de microprocesadores han llevado a un nuevo nivel de precisión, simplicidad y la miniaturización.

dispositivos de producción involucrados en un gran número de compañías bien conocidas. Entre ellos – la compañía alemana Siemens, American Dakota Ultrasonics, British Cygnus. En Rusia, los dispositivos producidos por empresas como SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" y otros.

Lo que se puede medir?

Prácticamente cualquier convencional material de construcción se puede medir usando ultrasonido. Los sensores ultrasónicos se pueden configurar para metales, plásticos, materiales compuestos, vidrio, cerámica y vidrio. También mediciones posibles de plástico extruido y laminado en el proceso de fabricación – como capas distintas o recubrimientos, y artículos de múltiples capas, líquidos y muestras biológicas. Otra operación en espesor por ultrasonido, simplemente es necesario, – la determinación del espesor y de las estructuras de hormigón, asfalto y rocas de ladrillo. Tales mediciones son casi siempre no destructiva y no requieren instalación de corte o desmontaje.

Los materiales que no son adecuados para la medición ultrasónica convencional debido a mala transmisión de ondas de alta frecuencia, incluyen madera, papel, hormigón y productos espumados.

¿Cómo se mide?

la energía de sonido puede ser generado sobre un espectro de frecuencia ancha. Un sonido audible está en el intervalo de 20 a 20 kHz. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor es el tono percibido. La energía de una frecuencia más alta más allá de la audición humana, llamado ultrasonido. En la mayoría de los casos, la inspección ultrasónica se lleva a cabo en la gama de frecuencias de 500 kHz a 20 MHz, aunque algunas herramientas especializadas alcanza 50 kHz o 100 MHz. Independientemente de la frecuencia, la energía sónica es vibraciones mecánicas que se extienden en un medio definido, como el aire o acero, de acuerdo con las leyes básicas de ondas de física.

Para las mediciones utilizando el medidor de espesor de pared ultrasónica. El principio de funcionamiento del dispositivo consiste en el cálculo exacto de tiempo de tránsito de pulso de la pequeña sonda (transductor) a través del objeto de medición, que se refleja su superficie interior o en la pared distal. Desde las ondas de sonido se reflejan en límites entre materiales diferentes, esta medición se realiza típicamente con una mano, en el "impulso / eco".

El transductor comprende un elemento piezoeléctrico que es excitado por un pulso eléctrico corto para generar ondas ultrasónicas discretas. Ellos son enviados al material medido, y pasan a través de él hasta que se enfrentan a la pared del fondo u otro obstáculo. La onda reflejada vuelve al transductor que convierte las vibraciones mecánicas en energía eléctrica. De hecho, los medidores de espesor por ultrasonido escuchan los ecos desde el lado opuesto. Típicamente, el intervalo de tiempo entre el enviado de forma y la señal reflejada es sólo unas pocas millonésimas de segundo. El dispositivo introducen los datos en la velocidad del sonido en el material del que entonces se puede calcular el espesor mediante el uso de una simple relación matemática: d = V t / 2, en donde:

• d – el espesor de la parte;
• V – velocidad del sonido;
• t – medido el tiempo del paso de sonido.

Un parámetro importante

Es importante tener en cuenta que la velocidad del sonido en el objeto de estudio es una parte esencial de este cálculo. Diferentes materiales transmiten ondas de sonido de manera diferente. Como regla general, los sólidos por encima de ella, y en el suave – a continuación. Además, se puede variar considerablemente con la temperatura. Al mismo tiempo siempre debe ser calibrado medidores de espesor ultrasónicos para la velocidad en el material medido, de la que depende directamente de la precisión de las lecturas.

Las ondas de sonido en el MHz varían a través del aire a prueba mal, por lo que para mejorar la transmisión de sonido entre el emisor y la muestra se coloca una gota del acoplamiento de fluido. Típicamente, el gel de acoplamiento utilizado, glicerol, propilenglicol, agua, aceite y gel. Sólo una pequeña cantidad de líquido en el espacio de aire extremadamente delgada.

modos de medición

Fabricantes de espesor ultrasónico de medición intervalo de tiempo la energía que pasa a través de la muestra de ensayo de tres maneras:

1. El intervalo entre el pulso de excitación, que genera una onda de sonido y el primer eco de retorno menos una pequeña valor de desplazamiento, el retardo de desplazamiento en la herramienta, y el convertidor de cable.
2. El intervalo de tiempo entre los ecos volvió de la superficie de la muestra y la primera refleja ecos.
3. El intervalo entre dos ecos inferiores consecutivos.

Selección por lo general dicta el tipo de transductor y requisitos de aplicación específicos. El primer modo se utiliza con un sensor de contacto y se recomienda para la mayoría de aplicaciones. La segunda línea de retardo es transductores presentes o sumergidos aplicados a las superficies cóncavas y convexas en un espacio cerrado, para la medición de un material en movimiento o los objetos de alta temperatura.

El tercer modo también utiliza una línea de retardo o sensores de inmersión y por lo general proporciona alta precisión y el mejor espesor resolución mínima. utiliza generalmente cuando la mediciones de la calidad de la primera o segunda modo no es satisfactoria. Sin embargo, el último modo sólo es adecuado para materiales que producen ecos múltiples limpias, por regla general, con una amortiguación baja como la de los metales de grano fino, vidrio, cerámica.

Hay dos tipos de dispositivos

Medidores de espesor por ultrasonidos se suelen dividir en dos tipos: la corrosión y precisión. Una de las aplicaciones más importantes es la determinación de la anchura de las paredes metálicas residuales de tuberías, recipientes, componentes estructurales y recipientes a presión que están sujetos a la corrosión interna y puede no ser visible desde el exterior. Indicadores de grosor, la corrosión por ultrasonidos y están diseñados para este propósito. Se utilizan técnicas de procesamiento de señales que están optimizados para la detección de ancho de pared residual mínima en muestras gruesas y oxidadas con sensores especializados de dos elementos.

En otros casos, se recomienda el uso de instrumentos de precisión con convertidores individuales – para metales, plásticos, fibra de vidrio, materiales compuestos, caucho y cerámica. Por una pluralidad de sensores de diferentes dispositivos de precisión, que puede medir con una exactitud de ± 0,025 mm o superior, que es mayor que las sondas de corrosión.

medidores de espesor ultrasónicos estándar se clasifican por fin, grado de automatización, protección contra la exposición al medio ambiente, resistencia al estrés mecánico, y también determina sus principales índices.

tipos de convertidores

• transductores de contacto se utilizan en contacto directo con la muestra de ensayo. Las mediciones con ellos fácil, por lo que se utilizan con más frecuencia.
• Convertidores de línea de retardo comprenden plástico, epoxi o cilindro de cuarzo como intermediario entre el elemento activo y el objeto de prueba. La razón principal de su uso – La medición de objetos delgados, donde es importante separar los pulsos de excitación del eco del fondo. La línea de retardo puede servir como un aislante térmico, la protección de temperatura del elemento detector sensible del contacto directo con materiales calientes. Además, se puede formar, mejorar el agarre en cóncava afilado o superficies convexas.
• transductores sumergibles para el suministro de energía acústica al elemento de medición usando un baño de agua o columna. Se utilizan para la medición de objetos en movimiento, para la exploración o la optimización de acoplamiento en presencia de radios agudos, surcos o canales.
• Convertidores con dos elementos se utilizan en shirinomerah corrosivo para la determinación de la anchura de los objetos con áspero, la superficie corroída. Se compone de transmisión separada y elemento receptor instalado en un ligero ángulo con respecto a la línea de retardo para enfocar la energía a una distancia seleccionada por debajo de la superficie de la muestra medida. Aunque tales mediciones no son tan precisos como otros tipos de sensores, por lo general proporcionan un rendimiento mucho mayor.

Medidor de espesor ultrasónico: instrucción

Para prepararse para el transductor de medición debe ser conectado al dispositivo, la enciende, establece la velocidad del sonido y calibrar. Para ello, aplica un poco de material de contacto en el estándar de calibración, conecte un sensor y activar el modo de calibración. Este procedimiento debe realizarse siempre después de reemplazar el inversor o la batería. Las variantes de espesor de calibración conocida y la velocidad del sonido.

Para las mediciones debe ser aplicado a la superficie del objeto y para hacer sensor agente de contacto. El resultado se muestra en la pantalla. Posibilidad de utilizar el dispositivo en el modo de exploración, por ejemplo, para buscar el menor espesor del material. También es posible configurar una alarma para identificar lugares con un tamaño de pared menor que el valor establecido.

Para la medición de la velocidad del sonido a medir pinza objeto o micrómetro, adjunte convertidor y esperar el resultado. Al establecer el valor medido previamente, pulse el botón para guardar los datos en la memoria. Algunos dispositivos permiten la transferencia de datos a un PC.

De espesor por ultrasonido: opiniones

Los usuarios a evaluar positivamente tamaño compacto, facilidad de uso, fiabilidad, facilidad de calibración de los dispositivos modernos. Los expertos señalan la ausencia de alternativas a los dispositivos de este tipo en la evaluación de la condición de los coches, la calidad del desempeño de la carrocería. El dispositivo hace que sea posible determinar si el vehículo es volver a pintar y si estuvo involucrado en un accidente. De espesor, para los que no acoplante requerida, así como capaz de llevar a cabo la auto-calibración, son más populares.

Material y gama

de espesor por ultrasonido, el principio de que se selecciona dependiendo de la composición, el rango, la geometría, la temperatura, los requisitos de precisión y otras posibles condiciones de medición, a veces simplemente indispensable.

tipo de material y alcance de las mediciones son los factores más importantes en el dispositivo de selección y el inversor. Muchas sustancias, incluyendo la mayoría de metales, cerámica y vidrio, un ultrasonido se lleva a cabo de manera muy eficaz y permiten mediciones en una amplia gama. La mayoría de los plásticos absorben la energía y por lo tanto tienen un rango máximo espesor limitado, pero en la mayoría de situaciones de trabajo de medición no causa problemas. Caucho, fibra de vidrio y muchos materiales compuestos absorben mucho más fuerte y requieren más transmisores y receptores que están optimizados para operar a frecuencias bajas.

Espesor determina el tipo de convertidor. objetos delgados se miden a altas frecuencias y grueso o de amortiguación – bajo. Para materiales muy finos utilizados línea de retardo, a pesar de que, así como transductores sumergibles están limitados en mediciones de espesor debido a la interferencia a partir del eco múltiple. En el caso de objetos amplios o artículos que consisten de varios materiales pueden requerir diferentes tipos de sensores.

La curvatura de la superficie

Con un aumento en la eficiencia de la curvatura de la superficie de contacto entre el transductor y el objeto a medir se reduce, sin embargo con la disminución del radio de curvatura se debe disminuir la resolución del sensor. La medición de radios muy pequeños puede requerir el uso de líneas de retardo o sin contacto transductores sumergibles. También se pueden usar para mediciones en ranuras, cavidades y otros lugares con acceso limitado.

temperatura

Los transductores de contacto son generalmente aplicables al objeto a una temperatura de 50 ° C. Materiales más calientes pueden dañar el sensor debido al efecto de la expansión térmica. En tales casos, siempre se debe usar inversores con línea de retardo, a, alta temperatura o inmersión sensor resistente al calor con dos elementos.

En algunos casos, con una baja objeto impedancia acústica (densidad multiplicado por la velocidad del sonido) está conectado con un material con una alta impedancia acústica. Ejemplos típicos – el revestimiento de plástico, caucho y vidrio de acero o de otros metales, vidrio y el recubrimiento polimérico. En este caso, el eco de la frontera entre los dos materiales se fazoinvertirovannym – invertida con respecto a la eco desde el límite con el aire. Esto se puede corregir simplemente cambiando la configuración del dispositivo, pero si no se hace nada, entonces la lectura será inexacta.

error

La precisión de la medición se ve afectada por muchos factores, incluyendo la verificación de los medidores de espesor por ultrasonido y su calibración, la uniformidad de velocidad en la sustancia, la atenuación y la dispersión del sonido, rugosidad de la superficie y la curvatura de la superficie, la falta de comunicación y el paralelismo inferior. La precisión se logra mejor utilizando los estándares de tamaño conocido. Con espesor ultrasónico error de calibración adecuada de ± 0,01 mm e incluso ± 0,001 mm. de línea de retardo o de inmersión transductores en el tercer modo también mejoran la precisión de la medición.