Ultralydinstrumenter for tykkelsesmåling

Målinger av ultralydtykkelse brukes til måle tykkelsen på materialer ved å komme fra bare den ene siden av veggen ved hjelp av ultralydbølger.

Når en ultralydbølge sendes gjennom materialet, er dette signalet reflektert fra bakveggen på materialet og mottatt av feeler-målesonden. Forsinkelsen mellom sending og mottak av signalet kan brukes til beregne tykkelsen på materialet.

For å kunne måle tykkelsen på en vegg med en ultralydsmåler, må materialet være homogent og kompakt. Nesten alle metaller er egnet for måling med ultralydtykkelse, så vel som andre materialer som glass, plast og til og med noen typer gummi.

Målinger med ultralydtykkelse med numerisk display

  • Målinger med ultralydtykkelse med numerisk display og utskiftbar sonde

Målinger med ultralydtykkelse med grafisk display

  • Målinger med ultralydtykkelse med grafisk display og skannemodus

Målinger for ultralydtykkelse for bruk under vann

  • Ultrasoniske tykkelsesmålere for målinger under vann

Typiske bruksområder

De vanligste bruksområdene der målere for ultralydtykkelse brukes, er korrosjonsnivåmåling på metallprodukter (tanks, skrog på skip, kraner, gantries, rør, tanks og ark generelt).

Korrodert metall bærer ikke ultralydbølger fordi det inneholder luft.

Ved hjelp av en ultrasonisk tykkelsesmåler kan tykkelsen på den ikke-korroderte delen av metallet lett måles.

Dette er spesielt nyttig når baksiden av materialet er utenfor rekkevidde, dette er tilfelle med mange skrog, rør og tanker.

Andre vanlige bruksområder er å måle tykkelsen på veggene på plast- og glassflasker, metallbokser eller plastbeholdere.

Utvalg av ultralydtykkelsesmålere

RODER tilbyr tre forskjellige instrumenter:

  • Målinger med ultralydtykkelse med numerisk display (egnet for tykkelse og måling av korrosjonskontroll)
  • Målinger med ultralydtykkelse med grafisk display (med A-scan / B-scan funksjoner og grafisk visning av ultralydbølgeformen og dets ekko)
  • Tykkelsesmålere for undervannsapplikasjoner

Arbeidsprinsipp av ultralydtykkelsesmålere

Ultralydtykkelsesmåleren er et verktøy som brukes til å oppdage tykkelsen på de ledende materialene til ultralyd på en ikke-destruktiv måte. De første søknadene går tilbake til 60-tallet.

Selv om de bruker mer moderne anskaffelsessystemer og mer avanserte og komplette visuelle grensesnitt, utnytter de gjeldende ultrasoniske måleinstrumenter det samme fysiske prinsippet som de første måleinstrumentene som ble bygget i forrige århundre.

Målinger av ultralydtykkelse bestemmer tykkelsen på et materiale gjennom en nøyaktig måling av tiden det tar av en ultralydpuls, generert av en piezoelektrisk transduser, for å krysse tykkelsen på et materiale og returnere til dets kilde. Tiden det tar for rundbølgen av lydbølgen er delt i to og multiplisert deretter med hastigheten på utbredelsen av lyden som er referert til det aktuelle materialet.

Transduseren inneholder et piezoelektrisk element som begeistres av en kort elektrisk impuls for å generere et tog med ultralydbølger. Lydbølger er koblet til materialet som skal testes og beveger seg gjennom det til de møter en bakvegg eller en annen type materiale (luft, vann, rust, emalje osv.). Refleksjonene går deretter tilbake til svinger som konverterer lydenergien til elektrisk energi. I utgangspunktet fanger transduseren ekkoet fra motsatt side. Dette tidsintervallet er vanligvis noen milliondeler av et sekund. Ultralydtykkelsesmåleren er programmert med lydhastigheten i materialet som testes, og kan derfor beregne tykkelsen ved å bruke den enkle matematiske rapporten

T = V x (t / 2)

due

T = veggtykkelse

V = lydhastigheten i testmaterialet

t = transittiden for ruten

I noen tilfeller trekkes en nullforskyvning for å ta hensyn til faste forsinkelser av instrumentet og lydbanen (f.eks. Avstand mellom ultralydoversetteren og koblingspunktet for sondemateriell).

Det er viktig å merke seg at lydhastigheten i testmaterialet er en vesentlig del av denne beregningen. Ulike materialer overfører lydbølger i forskjellige hastigheter, generelt raskere i harde materialer og saktere i myke materialer. I tillegg kan lydhastighetene endres betydelig med temperaturen. Det er derfor alltid nødvendig å kalibrere en ultralydtykkelsesmåler for lydhastigheten i materialet som skal måles, og nøyaktigheten kan bare være like god som denne spesifikke kalibreringen. Dette gjøres normalt ved å henvise til et prøveobjekt hvis tykkelse er kjent og sertifisert. Når det gjelder målinger ved høy temperatur er det også nødvendig å huske at lydens hastighet avtar med temperaturen, derfor for referansemåling for maksimal presisjon, bør referansen måles ved samme temperatur som testen "i felt".

Høye oscillatorfrekvenser for oversetteren har en kortere bølgelengde, og gjør det mulig å måle tynnere materialer. De lavere frekvensene med større bølgelengde trenger ytterligere og brukes til å teste veldig tykke prøver, eller vanskeligere materialer å krysse for eksempel glassfiber og grovkornede smeltede metaller (f.eks. Støpejern) der lydbølger har en mindre effektiv transitt. Valg av en optimal testfrekvens innebærer ofte å balansere disse to kravene (oppløsning og penetrasjonskapasitet).

Lydbølger i megahertz-området beveger seg ikke effektivt gjennom luften, så en dråpe koblingsvæske brukes mellom svingeren og prøven for å oppnå god lydoverføring. Vanlige koblinger er glyserin, propylenglykol, vann, olje og gel. Bare en liten mengde er nødvendig, akkurat nok til å fylle det ekstremt tynne rommet som dannes mellom svingeren og materialet som skal måles.

Fordeler med ultralydmåling

Mål på den ene siden av materialet

Målinger med ultralydtykkelse brukes ofte i situasjoner der operatøren bare har tilgang til den ene siden av materialet, for eksempel når det gjelder rør eller ledninger, eller i de tilfeller der enkel mekanisk måling er umulig eller upraktisk av andre årsaker som størrelse. overdreven konstruksjon, tilgangsrestriksjoner eller mekanisk umuliggjørlighet (for eksempel i midten av store ark eller på arkspoler der svingene vikles oppå den andre). Det enkle faktum at tykkelsesmålinger med ultralydteknologi enkelt og raskt kan gjøres på den ene siden, uten behov for å kutte deler, er en av hovedfordelene med denne teknologien.

Ikke ødeleggende tiltak

Ingen kutting eller seksjonering av deler er nødvendig, noe som sparer kostnadene for skrap og klargjøring av prøven.

Svært pålitelig

Moderne digitale ultralydmålere er veldig presise, repeterbare og pålitelige og i mange tilfeller egnet for bruk selv av ufaglært personell.

Allsidig

Nesten alle vanlige ingeniørmaterialer kan måles med passende konfigurasjoner: metaller, mange plastmaterialer, kompositter, glassfibre, glass, karbonfiber, keramikk og gummi.
De fleste ultralydtykkelsesmålere kan forhåndsprogrammeres med flere bruksformål

Bredt måleområde

Ultralydmålere er tilgjengelige for måling av områder fra 0,2 mm til 500 mm, avhengig av materiale og type svinger. Oppløsninger opp til 0,001 mm kan oppnås.

Enkel å bruke

De aller fleste applikasjoner som bruker målinger av ultralydtykkelse krever enkle forhåndsprogrammerte konfigurasjoner og bare en liten del av operatørens interaksjon.

Umiddelbar respons

Ultralydmålingen utføres vanligvis på bare ett eller to sekunder for hvert målepunkt, og de numeriske resultatene vises umiddelbart gjennom som en digital avlesning av displayet.

Kompatibel med datalogging og statistiske analyseprogrammer

De fleste moderne bærbare ultralydtykkere har både en lokal datalogger for måledata og alle USB- eller RS232-porter for overføring av målinger til en ekstern datamaskin for lagring og videre analyse.

Valg av sonde og instrument

For hver ultralydmålingsapplikasjon er valget av et passende instrument og svinger grunnleggende, basert på typen testmateriale, dens tykkelsesområde, graden av presisjon som målingene krever. Det er også nødvendig å vurdere delgeometri, temperatur og andre spesielle omstendigheter som kan påvirke testkonfigurasjonen.

Generelt sett er den beste sonden for hver type måling den som klarer å sende tilstrekkelig ultralydenergi inn i materialet, med tanke på at instrumentet må motta et tilstrekkelig retureko. Faktorene som påvirker forplantningen av ultralyd er mangfoldige.

Styrken på utgangssignalet

Jo sterkere utgangssignalet, desto sterkere blir ekkoet som skal oppdages og behandles. Denne parameteren avhenger i bunn og grunn av størrelsen på komponenten i sonden som sender ut ultralyd og av resonansfrekvensen til svingeren.

En stor utslippsflate, kombinert med en stor koblingsflate med materialet som testes, vil sende en større mengde energi inn i materialet enn et mindre utslippsområde.

Absorpsjon og spredning

Når en ultralyd passerer gjennom et materiale, blir en del av den avgitte energien absorbert av selve materialet. Hvis prøvematerialet har en granulær struktur, vil ultralydbølgen gjennomgå en sprednings- og dempningseffekt. Begge fenomener forårsaker en reduksjon av ultralydenergi og følgelig instrumentets evne til å oppfatte returekkoet. Høyfrekvente ultralyd lider mer av spredningseffekter enn bølger med lavere frekvens.

Materialets temperatur

Hastigheten til utbredelse av lyd i et materiale er omvendt proporsjonal med temperaturen. Når det er nødvendig å måle prøver med høy overflatetemperatur, opp til maksimalt 350 ° C, må sonder som er designet spesielt for høye temperaturmålinger brukes. Disse spesielle probene er bygget ved hjelp av spesielle prosesser og materialer, som lar dem motstå den fysiske belastningen ved høye temperaturer uten å bli skadet.

Sond / overflatekobling

En annen veldig viktig parameter er koblingen mellom overflaten som testes og tuppen av sonden. En god feste mellom de to overflatene sikrer at instrumentet fungerer på sitt beste og gir en pålitelig og realistisk måling. Av denne grunn anbefales det å sørge for før måling at overflaten og sonden er fri for støv, rester og skitt.

For å garantere en utmerket kobling og for å eliminere det tynne laget av luft mellom sonden og overflaten, er det nødvendig å bruke en koblingsvæske.

Type sonde

Alle svingere som ofte brukes med ultralydtykkelse, har et resonant keramisk element og er forskjellige i måten denne oversetteren er koblet til materialet som testes.

Kontakt transdusere: kontakt transdusere brukes i direkte kontakt med prøven. En tynn "sliteplate" beskytter det aktive elementet mot skader under normal bruk. Målinger med kontaktomformere er ofte den enkleste å lage, og er vanligvis den første veien å gå for de fleste bruksområder for tykkelse eller korrosjon.

DELAY LINE-transdusere: forsinkelseslinjetransdusere inneholder en plastsylinder, vanligvis av epoksyharpiks eller smeltet silika, brukt som en forsinkelseslinje mellom det aktive elementet og teststykket. En av hovedårsakene til deres bruk er for måling av tynne materialer, der det er viktig å skille eksitasjonspulsen fra "backwall" -ekko. Videre kan en forsinkelseslinje brukes som en termisk isolator som beskytter det termosensitive transduserelementet mot direkte kontakt med det varme materialet. Endelig kan forsinkelseslinjer formes for å forbedre ultralydkobling i trange rom.

Fordypningsomdannere: nedsenkingsomdannere bruker en søyle eller et vannbad for kobling til materialet. De kan brukes til online målinger direkte på produksjonslinjen eller til å måle bevegelige produkter

Transducere med dobbelt element: transdusere med dobbelt element, eller bare "dual", brukes hovedsakelig til målinger gjort på grove eller korroderte overflater. De har separat overføring og mottak, med to elementer montert på en forsinkelseslinje med en liten vinkel for å konsentrere lydenergien en nøyaktig avstand under overflaten til et teststykke. Selv om målinger med doble transdusere noen ganger er mindre nøyaktige enn de som er gjort med andre typer svinger, gir de vanligvis betydelig bedre ytelse i korrosjonskontrollapplikasjoner og hvor det er mange uregelmessigheter i overflatene til materialet.

Grenser for ultralydtykkelsesmålere

En av hovedbegrensningene for ultralydtykkelsesmålere ligger i manglende evne til å måle materialer som ikke er kompakte eller ikke er homogene.

Tilstedeværelsen av mikrobobler (for eksempel i utvidede materialer eller i noen typer støpejernstøp) eller mikroavbrutt kan føre til en betydelig demping av returekkoet og derfor umuligheten å nøyaktig bestemme målingen tykk. I noen tilfeller er returekkoet ikke engang tilstede fordi det er fullstendig spredt i "mikro-hulrom" i materialet.

Videre er målingen i ikke-homogene materialer (flere laminater, bituminøse agglomerater, harpikser fylt med glassfibre, sement, tre, granitter) mens den presenterer muligheten for å bestemme transittiden for returen rundt ultralydekkoet ikke tillater å bestemme tykkelsen av materialet unikt på grunn av tilstedeværelsen av flere materialer som bidrar ulikt til forplantningen av ekkoet.

Avansert bruk av ultralydmåling og analyseteknologier

Noen typer ultrasoniske måleinstrumenter, spesielt de som er utstyrt med grafisk display, er i stand til å utføre detaljerte analyser av bølgeformen til den mottatte ultralyden og gir derfor større kontroll over parametrene som er involvert i måling av tykkelse med ultralyd (forsterkning , gevinst, terskel).

Her er detaljene om noen grafiske og numeriske fremstillinger av dataene som er innhentet av et instrument med avanserte analyseegenskaper for den mottatte ultralyden.

A-SCAN - RF-modus

RF-modus viser bølgeformen på lignende måte som et oscilloskop. Viser både positive og negative topper. Toppen (både positiv og negativ) som er valgt for målingen vises i øvre del av displayet. Dette er den foretrukne modusen for presis måling av tynne gjenstander ved bruk av en blyant-transduser. Det er viktig å merke seg at målingen må være innenfor det synlige displayet for å kunne se bølgeformen. Selv om bølgeformen er ute av det synlige displayet, kan imidlertid en måling fortsatt gjøres og vises i digital modus. Hvis bølgen er ute av displayet, kan du endre rekkevidden manuelt ved å justere forsinkelses- og breddeverdiene eller bruke Auto Find-funksjonen som ligger i UTIL-menyen.

Følgende er en liste over funksjonene som er synlige på skjermen:

A) Stabilitet til leseindikatoren : indikerer stabiliteten til returekkoet i en skala fra 1 til 6 - linjen vist på bildet over indikerer repeterbarhetssignalet. Hvis instrumentet viser en avlesning fra minnet, vil repeterbarhetsindikatoren erstattes av teksten MEM

B) Batterinivåindikator : det fargede batterisymbolet betyr at batteriet er fulladet. Merk: på bildet over batteriet er 50%

C) Tykkelse lesing : lesing av digital tykkelse (i tommer eller millimeter)

D) Deteksjonsindikator : den vertikale stiplede linjen viser deteksjonspunktet for passering av null på bølgeformen der målingen ble oppnådd. Merk at avlesningen av digital tykkelse er den samme som deteksjonsindikatorens plassering i henhold til F-verdiene som er vist på bildet

E) Ekkosignal : Grafisk fremstilling av ekkobølgeformen tegnet på Y-aksen med referanse til amplituden og på X-aksen med referanse til tiden.

F) Måleetiketter : Måletikettene beregnes basert på forsinkelsessettet (venstre side av skjermen) og basert på Bredde-parametersettet (breddeverdi for hvert referansemerke)

G) Måleenhet : Viser gjeldende måleenhet.

H) Hot Menu: Hvert sted som vises under bølgeformen kalles en "varm meny". Disse plasseringene gir en rask oversikt over alle de betydelige parametrene til instrumentet.


A-SCAN - Rektifisert modus

Justert A-Scan-modus viser halvbølgeform. Både positive og negative topper vises basert på den valgte polariteten. Dette er den beste visningsvisningen for feilsøkingsapplikasjoner. Det er viktig å merke seg at målingen må være innenfor det synlige displayet for å kunne se bølgeformen. Selv om bølgeformen er ute av det synlige displayet, kan imidlertid en måling fortsatt gjøres og vises i digital modus. Hvis bølgen er ute av displayet, kan du endre rekkevidden manuelt ved å justere forsinkelses- og breddeverdiene eller bruke Auto Find-funksjonen som ligger i UTIL-menyen.

Følgende er en liste over funksjonene som er synlige på skjermen:

A) Lesestatusens stabilitet: indikerer returekoets stabilitet i en skala fra 1 til 6 - linjen vist på bildet over indikerer repeterbarhetssignalet. Hvis PVX viser en avlesning fra minnet, vil repeterbarhetsindikatoren erstattes av teksten MEM

B) Batterinivåindikator: det fargede batterisymbolet betyr at batteriet er fulladet. Merk: på bildet over batteriet er 50%

C) Tykkelse avlesning: lesing av digital tykkelse (i tommer eller millimeter)

D) Deteksjonsindikator: den vertikale stiplede linjen viser deteksjonspunktet for passering av null på bølgeformen der målingen ble oppnådd. Merk at avlesningen av digital tykkelse er den samme som deteksjonsindikatorens plassering i henhold til F-verdiene som er vist på bildet

E) Ekkosignal: Grafisk fremstilling av ekkobølgeformen tegnet på Y-aksen med referanse til amplituden og på X-aksen med referanse til tiden.

F) Måleetiketter : Måletikettene beregnes basert på forsinkelsessettet (venstre side av skjermen) og basert på Bredde-parametersettet (breddeverdi for hvert referansemerke)

G) Måleenhet : Viser gjeldende måleenhet.

H) Hot Menu: Hvert sted som vises under bølgeformen kalles en "varm meny". Disse plasseringene gir en rask oversikt over alle de betydelige parametrene til instrumentet.


B-SCAN

B-Scan-modus viser et tverrsnitt av delen av materialet som skal måles. Dette synspunktet brukes ofte til å visualisere bunn- eller blindkonturen på materialoverflaten. Den ligner veldig på fiskesøkeren. Hvis en feil er lokalisert under en skanning, vil B-skanningen tegne feilen på skjermen. Rektangelet (E) representerer tverrsnittet av materialet. Du vil merke at den totale tykkelsen på materialet vil være 500 "og displayområdet fra henholdsvis 0.00" til 1.00 ". Bildene vises med en hastighet på 15 sekunder per skjerm fra høyre til venstre - Legg også merke til at tykkelsen plutselig har falt på punkt J.

Det er viktig å stille inn måleområdet på displayet slik at materialets maksimale tykkelse kan sees.

Følgende er en liste over funksjonene som er synlige på skjermen:

A) Stabilitet til leseindikatoren : indikerer stabiliteten til returekkoet i en skala fra 1 til 6 - linjen vist på bildet over indikerer repeterbarhetssignalet. Hvis PVX viser en avlesning fra minnet, vil repeterbarhetsindikatoren erstattes av teksten MEM

B) Batterinivåindikator : det fargede batterisymbolet betyr at batteriet er fulladet. Merk: på bildet over batteriet er 50%

C) Tykkelse lesing : lesing av digital tykkelse (i tommer eller millimeter)

D) B-SCAN visningsområde: Dette er området der B-skanningen vises

E) B-skannediagram : Visningsområde for B-skanning graf B-skanningen vises fra høyre mot venstre med en hastighet på 15 sekunder per skanning.

F) Måleetiketter : Måletikettene beregnes basert på forsinkelsessettet (venstre side av skjermen) og basert på Bredde-parametersettet (breddeverdi for hvert referansemerke)

G) Måleenhet : Viser gjeldende måleenhet.


H) Hot Menu: Hvert sted som vises under bølgeformen kalles en "varm meny". Disse plasseringene gir en rask oversikt over alle de betydelige parametrene til instrumentet.

I) Skannelinje: Skanningslinjen representerer grafisk tykkelsesverdien som er målt og representert i B-skanningsgrafen.Det er veldig nyttig for å finne feil med direkte skanninger på materialet.

J) Siderett: B-scan-visningen lar deg se profilen til materialet fra motsatt side til målesiden.


DIGITS

DIGIT-displayet lar deg se gjeldende tykkelsesverdi ved hjelp av store og lett synlige tegn. Skanningslinjen er lagt til for at operatøren kan oppdage feil og uregelmessigheter under skanneoperasjoner.

Dette er listen over funksjoner på displayet i sifferfunksjon.

A) Stabilitet til leseindikatoren : indikerer stabiliteten til returekkoet i en skala fra 1 til 6 - linjen vist på bildet over indikerer repeterbarhetssignalet. Hvis PVX viser en avlesning fra minnet, vil repeterbarhetsindikatoren erstattes av teksten MEM

B) Batterinivåindikator : det fargede batterisymbolet betyr at batteriet er fulladet. Merk: på bildet over batteriet er 50%

C) Tykkelse lesing : lesing av digital tykkelse (i tommer eller millimeter)

D) DIGITS visningsområde: Dette er området der tykkelsen vises

F) Måleetiketter : Måletikettene beregnes basert på forsinkelsessettet (venstre side av skjermen) og basert på Bredde-parametersettet (breddeverdi for hvert referansemerke)

G) Skanningslinje : Skanningslinjen tilsvarer tykkelsesverdien. Denne skjermen brukes mye til å skanne materiale med B-SCAN-funksjonen. Det er veldig enkelt å observere tilstedeværelsen av feil ved å bruke skanningslinjen.
H) Hot Menu: Hvert sted som vises under bølgeformen kalles en "varm meny". Disse plasseringene gir en rask oversikt over alle de betydelige parametrene til instrumentet.