Ultraschall-Stärke: Funktionsprinzipien, Anweisungen, Hersteller, Bewertungen

Ultraschall-Dickenmessung zerstörungs Verfahren zur Bestimmung der Breite des einseitigen Materiales. Es ist schnell, zuverlässig, vielseitig und im Gegensatz zu Mikrometer- oder Sattel, keinen Zugang des Objektes zu beiden Seiten erfordert. Die ersten kommerziellen Sensoren, das Prinzip der Sonar, erschienen in den späten 1940er Jahren. Kleine tragbare Geräte, für eine Vielzahl von Anwendungen optimiert, sind alltäglich in den 1970er Jahren geworden. Und Innovation in der Mikroprozessortechnologie hat zu einem neuen Niveau an Präzision, Einfachheit und Miniaturisierung geführt.

Fertigungseinrichtungen in einer Vielzahl von namhaften Unternehmen beteiligt. Unter ihnen – die deutsche Firma Siemens, US-Dakota Ultrasonics, British Cygnus. In Russland sind die Geräte von Firmen wie SPF „AKS“ NPK „Beam“, SPC „MaksProfit“ und anderen produziert.

Was kann gemessen werden?

Praktisch jedes herkömmliches Baumaterials kann gemessen werden unter Verwendung von Ultraschall. Ultraschallsensoren können Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, Glas, Keramik und Glas ausgebildet sein. Auch möglich, Messungen aus extrudiertem Kunststoff und gewalzten im Herstellungsverfahren – als getrennte Schichten oder Beschichtungen und mehrschichtige Gegenstände, Flüssigkeiten und biologische Proben. Eine weitere Operation, bei der einfach notwendig Ultraschall-Dicke, – Bestimmung der Ziegel Dicken und Strukturen aus Beton, Asphalt und Felsen. Solche Messungen sind fast immer zerstörungsfrei und benötigen keine Schneide- oder Demontage Möglichkeiten.

Materialien, die nicht geeignet für die herkömmliche Ultraschallmessung aufgrund der schlechten Übertragung von Hochfrequenzwellen sind, sind beispielsweise Holz, Papier, Beton und geschäumte Produkte.

Wie zu messen?

Schallenergie kann ein breites Frequenzspektrum erzeugt über werden. Ein hörbarer Ton im Bereich von 20 bis 20 kHz. Je höher die Frequenz, desto höher ist der wahrgenommene Ton. Die Energie von einer höheren Frequenz über die menschliche Gehör, genannt Ultraschall. In den meisten Fällen Ultraschallprüfung wird durchgeführt , in dem Frequenzbereich von 500 kHz bis 20 MHz, obwohl einige Spezialwerkzeug 50 kHz oder 100 MHz erreicht. Unabhängig von der Frequenz der Schallenergie ist von mechanischen Schwingungen in einem definierten Medium erstreckt, wie Luft oder Stahl, in Übereinstimmung mit den grundlegenden Gesetzen der Physik Wellen.

Für Messungen, das Ultraschallwanddickenmessgerät verwendet wird. Das Funktionsprinzip der Vorrichtung in der genauen Berechnung der Pulswellenlaufzeit der kleinen Sonde (Sonde) durch das Messobjekt besteht, reflektierte seine Innenfläche oder die distale Wand. Da Schallwellen Grenzen zwischen unterschiedlichen Materialien reflektiert wird diese Messung der Regel mit einer Hand, in dem „Puls / Echo“ durchgeführt.

Der Wandler umfasst ein piezoelektrischen Element, das durch einen kurzen elektrischen Impuls angeregt wird diskrete Ultraschallwellen zu erzeugen. Sie werden mit dem gemessenen Material geschickt, und durch sie, bis Sie die Rückwand oder einem anderen Hindernis konfrontiert. Die reflektierte Welle kehrt zu dem Wandler, welche die mechanischen Schwingungen in elektrische Energie umwandelt. Tatsächlich hört Ultraschalldickenmesser für Echos, die von der gegenüberliegenden Seite. Typischerweise ist das Zeitintervall zwischen dem gesendeten und dem reflektierten Signal nur wenige Millionstel einer Sekunde. Die Gerätedaten auf eingegebene der Schallgeschwindigkeit in dem Material , aus dem es dann um die Dicke berechnen kann durch eine einfache mathematische Beziehung verwendet: d = V t / 2, wobei:

• d – die Dicke des Abschnittes;
• V – Schallgeschwindigkeit;
• t – gemessene Zeit des Tonpassage.

Ein wichtiger Parameter

Es ist wichtig zu beachten, dass die Schallgeschwindigkeit in dem untersuchten Objekt ein wesentlicher Bestandteil dieser Berechnung ist. Verschiedene Materialien übertragen Schallwellen unterschiedlich. In der Regel die Feststoffe über ihm, und in den weichen – unten. Darüber hinaus kann es sehr unterschiedlich mit der Temperatur. Zur gleichen Zeit muss immer Ultraschalldickenmesser für die Geschwindigkeit in dem gemessenen Material kalibriert werden, aus denen auf die Genauigkeit der Ablesungen direkt abhängt.

Schallwellen im MHz-Bereich durch die Luft schlecht getestet, so dass die Schallübertragung zwischen den Emitter zu verbessern und die Probe einen Tropfen der Fluidkupplung angeordnet ist. Typischerweise verwendet das Kopplungsmittel Glycerin, Propylenglycol, Wasser, Öl und Gel. Nur eine kleine Menge an Flüssigkeit, die extrem dünnen Luftspalt zu füllen.

Messmodi

Hersteller Ultraschalldickenmesszeitintervall der Energie durch die Testprobe auf drei Arten vorbei:

1. Das Intervall zwischen dem Anregungsimpuls, der eine Schallwelle und das erste zurückkehrende Echo minus einen kleinen Offsetwert der Versatzverzögerung in dem Werkzeug und Kabelkonverter erzeugt.
2. Das Zeitintervall zwischen den Echos zurück von der Probenoberfläche und die ersten reflektierten Echos.
3. Das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bodenechos.

Die Auswahl bestimmt in der Regel die Art von Wandler und spezifische Anwendungsanforderungen. Der erste Modus ist mit einem Kontaktsensor verwendet und ist für die meisten Anwendungen empfohlen. Die zweite Verzögerungsleitung vorhanden ist oder Wandler an die konkaven und konvexen Flächen in einem geschlossenen Raum angewendet eingetaucht, für ein sich bewegendes Material oder Hochtemperaturmessobjekte.

Der dritte Modus verwendet auch eine Verzögerungsleitung oder Tauch Sensoren und liefert in der Regel eines hohe Genauigkeit und die besten minimale Auflösung Dicke. Typischerweise, wenn die Qualitätsmessungen des ersten oder zweiten Modus sind nicht zufriedenstellend verwendet. Jedoch ist die letztere Modus nur für Materialien, die sauberen Mehrfachechos erzeugen, die in der Regel mit einer geringen Dämpfung wie feinkörniger Metalle, Glas, Keramik.

Zwei Arten von Geräten

Korrosion und Präzision: Ultraschall-Dickenmessgeräte sind in der Regel in zwei Typen unterteilt. Eine der wichtigsten Anwendungen ist die Bestimmung der Breite der Restmetallwände von Rohren, Behältern, Baukomponenten und Druckbehälter, die auf interne Korrosion unterliegen und kann von außen nicht sichtbar. Ultraschalldickenmesser Korrosion und sind für diesen Zweck konzipiert. Sie verwenden Signalverarbeitungstechniken, die zur Detektion von minimaler residualer Wandbreite optimiert sind in Grob- und verrostet Proben mit speziellen Zwei-Element-Sensoren.

In anderen Fällen empfiehlt es die Verwendung von Präzisionsinstrumenten mit Single-Wandler – für Metalle, Kunststoffe, GFK, Verbundstoffe, Gummi und Keramik. Durch eine Mehrzahl von Sensoren verschiedenen Präzisionsgeräte, die mit einer Genauigkeit von ± 0,025 mm messen oder höher ist, die höher als die Korrosionssonden ist.

Standard Ultraschall-Dickenmessgeräte sind nach Verwendungszweck, Automatisierungsgrad klassifizieren, Schutz vor der Belastung für die Umwelt, Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung und bestimmt auch ihre wichtigsten Indizes.

Arten von Konvertern

• Kontakt Wandler ist in direktem Kontakt mit der Testprobe verwendet. Messungen mit ihnen leicht, so dass sie öfter verwendet.
• Wandler Verzögerungsleitung umfassen Kunststoff, Epoxy oder Quarzzylinder als Vermittler zwischen dem aktiven Element und dem Testobjekt. Der Hauptgrund für ihre Verwendung – Messung von dünnen Gegenständen, wo es wichtig ist, die Anregungspulse von dem Bodenecho zu trennen. Die Verzögerungsleitung kann als Wärmeisolator dienen, temperaturempfindlichen Detektorelement mit heißen Materialien vom direkten Kontakt schützt. Es kann auch gebildet werden, die Verbesserung der Griffigkeit bei scharfen konkaven oder konvexen Oberflächen werden.
• Tauchschwinger zum Zuführen von akustischer Energie zu dem Meßelement Wasserbad oder Spalte. Sie sind für die Messung von sich bewegenden Objekten, zum Scannen oder Optimierung der Kupplung in Gegenwart von scharfen Radien, Nuten oder Kanäle verwendet.
• Wandler mit zwei Elementen ist in korrosiver shirinomerah zur Bestimmung der Breite der Gegenstände mit rauher, der korrodierten Oberfläche verwendet. Es besteht aus getrennten Sende- und Empfangselement in einem leichten Winkel zu der Verzögerungsleitung installiert, um die Energie in einem gewählten Abstand unter der Oberfläche der gemessenen Probe zu fokussieren. Obwohl solche Messungen als andere Arten von Sensoren nicht so genau sind, bieten sie in der Regel eine wesentlich höhere Leistung.

Ultraschall-Dickenmessung: Unterricht

Zur Vorbereitung auf die Meßaufnehmer muß an das Gerät angeschlossen werden, schalten sie auf, die Geschwindigkeit des Schalls und kalibrieren. Um dies zu tun, gilt ein wenig von dem Kontaktmaterial auf dem Kalibrierungsstandard, befestigen Sie einen Sensor und Kalibrierungsmodus aktivieren. Dieses Verfahren muss immer nach dem Austausch des Wechselrichters oder der Batterie durchgeführt werden. Varianten von bekannten Kalibrierungs Dicke und Schallgeschwindigkeit.

Für Messungen müssen an der Oberfläche des Objekts angewendet werden, und Kontaktmittel Sensor zu machen. Das Ergebnis wird auf dem Display angezeigt. Möglich, das Gerät in dem Scan-Modus, zum Beispiel zu verwenden, für die kleinste Dicke des Materials zu suchen. Es ist auch möglich, einen Alarm zu konfigurieren Stellen mit einer Wandgröße von weniger als der eingestellte Wert zu identifizieren.

Für die Schallgeschwindigkeit gemessen Messobjekt Sattel oder Mikrometer, befestigen Wandler und wartet auf das Ergebnis. Durch Einstellen des vorher gemessenen Wertes, drücken Sie die Taste, um Daten im Speicher zu speichern. Einige Geräte ermöglichen die Datenübertragung an einen PC.

Ultraschall-Dicke: Bewertungen

Anwender beurteilen positiv kompakte Größe, einfache Bedienung, Zuverlässigkeit, einfache Kalibrierung von modernen Geräten. Experten weisen darauf das Fehlen von Alternativen zu den Vorrichtungen dieser Art, wenn der Zustand der Autos, die Qualität der Leistung der Karosserie zu bewerten. Das Gerät ermöglicht es, zu bestimmen, ob das Fahrzeug neu zu zeichnen ist und ob sie in einen Unfall verwickelt wurde. Dicke, für die keine erforderlichen Kopplungsmittel, sowie der Lage Selbstkalibrierung durchzuführen, am beliebtesten ist.

Material und Reichweite

Ultraschall Dicke, deren Prinzip ausgewählt wird in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, Messbereich, der Geometrie, der Temperatur, die Genauigkeitsanforderungen und andere mögliche Bedingungen, manchmal einfach unverzichtbar.

Material Art und Umfang der Messungen sind die wichtigsten Faktoren bei der Auswahl Gerät und Umrichter. Viele Substanzen, einschließlich der meisten Metalle, Keramik und Glas, ist ein Ultraschall sehr effektiv durchgeführt und für die Messungen in einem weiten Bereich ermöglichen. Die meisten Kunststoffe werden Energie absorbieren und somit einen begrenzten maximalen Dickenbereich haben, aber in den meisten Arbeitssituationen Messung keine Probleme verursacht. Gummi, Fiberglas und viele Verbundmaterialien absorbieren viel stärker und erfordern mehr Sender und Empfänger, die für den Betrieb bei niedrigeren Frequenzen optimiert sind.

Dicke bestimmt die Art des Wandlers. Thin-Objekte werden bei hohen Frequenzen und dick oder Dämpfung gemessen – gering. Für sehr dünne Materialien Verzögerungsleitung verwendet, obwohl sie, wie auch Tauchschwinger in Dickenmessungen aufgrund von Störungen durch das Mehrfachecho begrenzt sind. Im Fall von breiten Objekten oder Gegenständen aus mehreren Materialien bestehen, kann verschiedene Arten von Sensoren erfordern.

Die Krümmung der Oberfläche

Mit einer Erhöhung der Effizienz der Krümmung der Kontaktfläche zwischen dem Wandler und der zu messenden Objekt wird verringert, jedoch mit abnehmendem Krümmungsradius Sensorauflösung verringert werden muss. Die Messung von sehr kleinen Radien kann die Verwendung von Verzögerungsleitungen oder kontaktlos Tauchschwinger erfordern. Sie können auch für Messungen in Rillen, Vertiefungen und anderen Orten mit begrenztem Zugang verwendet werden.

Temperatur

Kontaktgeber sind in der Regel für das Objekt bei einer Temperatur von 50 ° C Mehr heiße Materialien können den Sensor beschädigen aufgrund der Wirkung der thermischen Ausdehnung. In solchen Fällen sollten Sie immer Inverter verwenden, um mit Verzögerungsleitung, einem hitzebeständigen, hohe Temperatur oder Tauchfühler mit zwei Elementen.

In einigen Fällen mit niedrigem akustischem Impedanz Objekt (Dichte durch Schallgeschwindigkeit multipliziert) mit einem Material mit einer hohen akustischen Impedanz verbunden. Typische Beispiele – die Kunststoff, Kautschuk und Glas-Beschichtung von Stahl oder anderen Metallen, Glas und Polymerbeschichtung. In diesem Fall wird das Echo von der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien wird fazoinvertirovannym – mit Bezug auf das Echo von der Grenzfläche mit Luft invertiert. Dies kann durch einfaches Ändern der Einstellungen des Gerätes korrigiert werden, aber wenn nichts getan wird, dann wird das Lesen ungenau sein.

Fehler

Die Messgenauigkeit wird durch viele Faktoren beeinflusst, einschließlich der Verifizierung der Ultraschall-Dickenmesser und deren Kalibrierung, Geschwindigkeit Gleichförmigkeit in der Substanz, Abschwächung und Streuung des Schalls, Oberflächenrauhigkeit und Oberflächenkrümmung, schlechte Kommunikation und unteren Parallelität. Die Genauigkeit wird am besten mit Hilfe der Standards bekannter Größe erreicht. Mit dem richtigen Kalibrierungsfehler Ultraschall-Dicke von ± 0,01 mm und ± sogar 0.001 mm. Verzögerungsleitung oder Tauchwandler im dritten Modus verbessern auch die Messgenauigkeit.