Indicatoare de grosime cu ultrasunete

Instrumente cu ultrasunete pentru măsurarea grosimilor

Sunt utilizate indicatoare de grosime cu ultrasunete măsurați grosimea materialelor accesând doar o parte a peretelui folosind unde ultrasonice.

Când o undă cu ultrasunete este trimisă prin material, acest semnal este reflectată din peretele din spate al materialului și primit de sonda calibru. Întârzierea dintre trimiterea și primirea semnalului poate fi utilizată pentru calculați grosimea materialului.

Pentru a putea măsura grosimea unui perete cu un contor cu ultrasunete, materialul trebuie să fie omogen și compact. Aproape toate metalele sunt potrivite pentru măsurarea cu un gabarit cu ultrasunete, precum și alte materiale precum sticla, materialele plastice și chiar unele tipuri de cauciuc.

Grosorul cu ultrasunete este utilizat în întreținerea preventivă, întreținerea obișnuită, în timpul încercărilor nedistructive sau pentru acceptarea materialelor în timpul producției.

Alegerea contorului cu ultrasunete trebuie făcută în funcție de cererea care trebuie adresată. Puteți alege instrumente cu o sondă generică, potrivite pentru multe aplicații sau instrumente cu sonde interschimbabile și care pot fi adaptate la aplicații specifice (temperatură ridicată, prezența vopselelor, suprafață mare de măsurare, materiale deosebit de dificil de măsurat din cauza mediei și a scăzutului densitate).

Indicatoare de grosime cu ultrasunete cu afișaj numeric

Indicatoare de grosime cu ultrasunete cu afișaj grafic

Indicatoare de grosime cu ultrasunete pentru utilizare sub apă

IN-DEPTH TEHNICĂ

Aplicații tipice

Cele mai frecvente aplicații în care sunt utilizate indicatoarele de grosime cu ultrasunete este măsurarea nivelului coroziunii la produsele metalice (tancuri, carenuri, nave, macarale, conducte, rezervoare și foi în general).

Metalul corodat nu poartă unde ultrasonice, deoarece conține aer.

Folosind un gabarit cu ultrasunete, grosimea părții care nu este corodată a metalului poate fi ușor măsurată.

Acest lucru este util în special atunci când partea din spate a materialului este la îndemână, acesta este cazul cu multe coca, conducte și rezervoare ale navei.

Alte aplicații comune sunt măsurarea grosimii pereților sticlelor de plastic și a sticlei, a conservelor metalice sau a recipientelor din plastic. 

Gamele de calibre cu ultrasunete

RODER oferă trei game diferite de instrumente:

• Indicatoare de grosime cu ultrasunete cu afișaj numeric (adecvat pentru măsurători de grosime și controlul coroziunii)

• Indicatoare de grosime cu ultrasunete cu afișaj grafic (cu funcții de scanare A / B-scan și afișare grafică a formei de undă cu ultrasunete și ecouri relative)

• Calibrele de grosime pentru aplicații subacvatice

Principiul de lucru de calibre ultrasunete de grosime

Grosorul cu ultrasunete este un instrument folosit pentru a detecta grosimea materialelor conductoare ale ultrasunetelor într-un mod nedistructiv. Primele aplicații datează din anii 60.

Instrumentele actuale de măsurare cu ultrasunete, deși folosesc sisteme de achiziție mai moderne și interfețe vizuale mai avansate și complete, exploatează același principiu fizic ca și primele instrumente de măsurare construite în secolul trecut.

Indicatoarele de grosime cu ultrasunete determină grosimea unui material printr-o măsurare exactă a timpului luat de un impuls cu ultrasunete, generat de un traductor piezoelectric, pentru a traversa grosimea unui material și a reveni la sursa acestuia. Timpul dus pentru întoarcerea undei sonore este împărțit la jumătate și apoi înmulțit cu viteza de propagare a sunetului la care se face referire la materialul respectiv.

Traductorul conține un element piezoelectric care este excitat de un scurt impuls electric pentru a genera un tren de unde ultrasonice. Undele sonore sunt cuplate la materialul care urmează să fie testat și circulă prin acesta până când întâlnesc un perete posterior sau un alt tip de material (aer, apă, rugină, email, etc). Reflecțiile se deplasează apoi înapoi la traductor, care transformă energia sunetului în energie electrică. Practic, traductorul interceptează ecoul din partea opusă. De obicei, acest interval de timp este de câteva milioane de secunde. Grosorul cu ultrasunete este programat cu viteza sunetului în materialul testat și, prin urmare, poate calcula grosimea folosind raportul matematic simplu

T = V x (t / 2)

porumbel

T = grosimea peretelui

V = viteza sunetului în materialul de testare

t = timpul de tranzit al rutei

În unele cazuri, un decalaj zero este scăzut pentru a ține cont de întârzierile fixe ale instrumentului și calea sunetului (de exemplu, distanța dintre traducătorul cu ultrasunete și punctul de cuplare sondă-material).

Este important să rețineți că viteza sunetului în materialul de testare este o parte esențială a acestui calcul. Diferite materiale transmit unde sonore la viteze diferite, în general mai rapide în materialele dure și mai lent în materialele moi. Mai mult, viteza sunetului se poate modifica semnificativ odată cu temperatura. Prin urmare, este întotdeauna necesar să se calibreze un indicator de grosime cu ultrasunete pentru viteza sunetului din materialul care urmează să fie măsurat, iar precizia poate fi la fel de bună ca această calibrare specifică. Acest lucru se întâmplă de obicei cu referire la un eșantion de obiect a cărui grosime este cunoscută și certificată. În cazul măsurătorilor de temperatură ridicată, este de asemenea necesar să ne amintim că viteza sunetului scade odată cu temperatura, deci pentru o precizie maximă, măsurarea de referință trebuie efectuată la aceeași temperatură ca și testul de „câmp”.

Frecvențele de oscilație ridicate ale traducătorului au o lungime de undă mai mică, permițând astfel măsurarea materialelor mai subțiri. Frecvențele mai mici cu o lungime de undă mai mare pătrund mai departe și sunt folosite pentru a testa probe foarte groase sau materiale care sunt mai greu de trecut, cum ar fi fibra de sticlă și metalele topite cu granulație grosieră (de exemplu, fonta), unde undele sonore au o tranzit mai puțin eficient. Selectarea unei frecvențe optime de testare implică deseori echilibrarea acestor două cerințe (rezoluție și capacitate de penetrare).

Undele sonore din gama megahertz nu circulă în mod eficient prin aer, astfel încât între transductor și epruvetă este utilizată o picătură de lichid de cuplare pentru a obține o bună transmitere a sunetului. Cuptoarele comune sunt glicerina, propilenglicolul, apa, uleiul și gelul. Este nevoie doar de o cantitate mică, suficient pentru a umple spațiul extrem de subțire care se formează între traductor și materialul de măsurat.

Avantajele măsurării cu ultrasunete

Măsurați pe o parte a materialului

Indicatoarele de grosime cu ultrasunete sunt adesea utilizate în situațiile în care operatorul are acces doar pe o parte a materialului, cum ar fi în cazul conductelor sau conductelor sau în cazurile în care măsurarea mecanică simplă este imposibilă sau imposibilă din alte motive, cum ar fi dimensiunea construcție excesivă, restricții de acces sau impracticabilitate mecanică (de exemplu, în centrul foilor mari sau pe colaci de tablă unde virajele sunt înfășurate una peste alta). Simplul fapt că măsurătorile de grosime cu ajutorul tehnologiei cu ultrasunete pot fi făcute ușor și rapid pe o parte, fără a fi necesară tăierea pieselor, este unul dintre principalele avantaje ale acestei tehnologii.

Măsură nedistructivă

Nu este necesară tăierea sau secționarea pieselor, economisind costurile de resturi și pregătirea epruvetei.

Foarte fiabil

Contoarele moderne cu ultrasunete digitale sunt foarte precise, repetabile și fiabile și, în multe cazuri, potrivite pentru utilizare chiar și de către personalul necalificat.

Multilateral

Aproape toate materialele tehnice obișnuite pot fi măsurate cu configurațiile adecvate: metale, multe materiale plastice, compozite, fibră de sticlă, sticlă, fibră de carbon, ceramică și cauciuc. 
Cele mai multe manometre cu ultrasunete pot fi pre-programate cu multiple scopuri de utilizare

Gamă largă de măsurare

Aparatele cu ultrasunete sunt disponibile pentru domenii de măsurare de la 0,2 mm până la 500 mm, în funcție de material și tipul traductorului. Se pot obține rezoluții până la 0,001 mm.

Ușor de utilizat

Marea majoritate a aplicațiilor care utilizează indicatoare de grosime cu ultrasunete necesită configurații simple preprogramate și doar o mică parte din interacțiunea operatorului.

Răspuns imediat

Măsurarea cu ultrasunete este de obicei efectuată în doar una sau două secunde pentru fiecare punct de măsurare, iar rezultatele numerice sunt imediat afișate prin intermediul unei lecturi digitale a afișajului.

Compatibil cu înregistrarea datelor și programele de analiză statistică

Cele mai multe aparate de măsurat ultrasunete portabile moderne oferă atât un datalogger local pentru date de măsurare, cât și orice porturi USB sau RS232 pentru transferul măsurătorilor pe un computer extern pentru stocare și analiză ulterioară.

Alegerea sondei și a instrumentului

Pentru fiecare aplicație de măsurare cu ultrasunete, alegerea unui instrument și a unui traductor adecvat este fundamentală, pe baza tipului de material de testat, a grosimii acestuia, a gradului de precizie cerut de măsurare. De asemenea, este necesar să se ia în considerare geometria piesei, temperatura și orice alte circumstanțe speciale care pot afecta configurarea testului.

În general, cea mai bună sondă pentru fiecare tip de măsurare este cea care reușește să trimită suficientă energie ultrasonică în material, considerând că instrumentul trebuie să primească un ecou de retur adecvat. Factorii care influențează propagarea ecografiei sunt multiple.

Puterea semnalului de ieșire

Cu cât semnalul de ieșire este mai puternic, cu atât ecoul de întoarcere este mai puternic pentru a fi detectat și procesat. Acest parametru depinde practic de dimensiunea componentei sondei care emite ecografia și de frecvența de rezonanță a traductorului.

O suprafață mare de emisie, combinată cu o suprafață mare de cuplare cu materialul testat, va trimite o cantitate mai mare de energie în material decât o zonă de emisie mai mică.

Absorbție și dispersie

Atunci când o ecografie trece printr-un material, o parte din energia emisă este absorbită de materialul însuși. Dacă materialul probă are o structură granulară, unda ultrasonică va suferi un efect de dispersie și atenuare. Ambele fenomene provoacă o reducere a energiei cu ultrasunete și, prin urmare, capacitatea instrumentului de a percepe ecoul de întoarcere. Ecografiile de înaltă frecvență suferă mai mult de efecte de dispersie decât undele de frecvență mai mică.   

Temperatura materialului

Viteza de propagare a sunetului într-un material este invers proporțională cu temperatura acestuia. Atunci când este necesară măsurarea probelor cu o temperatură ridicată la suprafață, până la maximum 350 ° C, trebuie utilizate sonde concepute special pentru măsurători de temperatură ridicată. Aceste sonde particulare sunt construite folosind procedee și materiale speciale, care le permit să reziste la stresul fizic al temperaturilor ridicate fără a fi deteriorate.

Cuplarea sondei / suprafeței

Un alt parametru foarte important este cuplarea dintre suprafața testată și vârful sondei. O aderență bună între cele două suprafețe asigură că instrumentul funcționează la maxim și oferă o măsurare fiabilă și realistă. Din acest motiv se recomandă să vă asigurați, înainte de fiecare măsurare, că suprafața și sonda sunt lipsite de praf, reziduuri și murdărie.

Pentru a garanta o cuplare excelentă și pentru a elimina stratul subțire de aer dintre sondă și suprafață, este necesar să folosiți un lichid de cuplare.

Tipul sondei

Toate traductoarele care sunt utilizate în mod obișnuit cu aparatele de măsurare cu ultrasunete încorporează un element ceramic rezonant și diferă în modul în care acest traducător este cuplat la materialul testat.

Traductoare de contact: traductoarele de contact sunt utilizate în contact direct cu specimenul. O „placă de uzură” subțire protejează elementul activ de deteriorări în timpul utilizării normale. Măsurătorile traductorului de contact sunt adesea cele mai simple de realizat și sunt de obicei prima cale de urmat pentru majoritatea aplicațiilor de măsurare a grosimii sau coroziunii.

Traductoare DELAY LINE: traductoarele cu linie de întârziere încorporează un cilindru din plastic, de obicei din siliciu epoxidic sau topit, utilizat ca linie de întârziere între elementul activ și piesa de testat. Unul dintre principalele motive pentru utilizarea lor este măsurarea materialelor subțiri, unde este important să separați impulsurile de excitație de ecourile „din spate”. Mai mult, o linie de întârziere poate fi utilizată ca izolator termic, protejând elementul transductor sensibil la căldură de contactul direct cu materialul fierbinte. În cele din urmă, liniile de întârziere pot fi modelate pentru a îmbunătăți cuplarea cu ultrasunete în spații închise.

Traductoare de imersie: traductoarele de imersie folosesc o coloană sau o baie de apă pentru a se cupla la material. Ele pot fi utilizate pentru măsurători online direct pe linia de producție sau pentru măsurarea produselor în mișcare

Traductoare cu element dublu: traductoarele cu element dublu, sau pur și simplu „duale”, sunt utilizate în principal pentru măsurători efectuate pe suprafețe dure sau corodate. Acestea încorporează transmisie și recepție separate, cu două elemente montate pe o linie de întârziere cu un unghi mic pentru a concentra energia sunetului la o distanță precisă sub suprafața unei probe. Deși măsurătorile cu traductoare duale sunt uneori mai puțin precise decât cele efectuate cu alte tipuri de traductoare, de obicei oferă performanțe semnificativ mai bune în aplicațiile de control al coroziunii și în cazul în care există multe nereguli pe suprafețele materialului.

Limitele indicatoarelor de grosime cu ultrasunete

Una dintre principalele limitări ale indicatoarelor de grosime cu ultrasunete constă în incapacitatea de a măsura materiale care nu sunt compacte sau nu sunt omogene.

Prezența microbulelor (cum ar fi, de exemplu, în materialele expandate sau în unele tipuri de piese turnate din fontă) sau a micro-discontinuităților poate duce la o atenuare semnificativă a ecoului de întoarcere și, prin urmare, la imposibilitatea de a determina cu exactitate măsurarea gros. În unele cazuri, ecoul de întoarcere nu este nici măcar prezent, deoarece este complet dispersat în „micro-cavitățile” materialului.

În plus, măsurarea în materiale neomogene (laminate multiple, aglomerate bituminoase, rășini încărcate cu fibre de sticlă, beton, lemn, granit), prezentând în același timp posibilitatea de a determina timpul de tranzit al ecoului ultrasonic, nu permite determinarea grosimii a materialului într-un mod unic datorită prezenței mai multor materiale care contribuie în diferite moduri la propagarea ecoului.

Utilizarea avansată a tehnologiilor de măsurare și analiză cu ultrasunete

Unele tipuri de instrumente de măsurare cu ultrasunete, în special cele echipate cu un afișaj grafic, sunt capabile să efectueze o analiză detaliată a formei de undă a ultrasunetelor primite și, prin urmare, permit un control mai mare al parametrilor implicați în măsurarea grosimii cu ultrasunete (amplificare , câștig, prag).

Iată detaliile unor reprezentări grafice și numerice ale datelor obținute de un instrument cu caracteristici de analiză avansate ale ecografiei primite.

A-SCAN - modul RF

Modul RF afișează forma de undă într-un mod similar cu un osciloscop. Afișează vârfuri pozitive și negative. Vârful (atât pozitiv, cât și negativ) selectat pentru măsurare este afișat în partea superioară a afișajului. Acesta este modul preferat pentru măsurarea precisă a obiectelor subțiri folosind un traductor de creion. Este important să rețineți că măsurarea trebuie să se afle în cadrul afișajului vizibil pentru a putea vedea forma de undă. Cu toate acestea, chiar dacă forma de undă este în afara afișajului vizibil, o măsurare poate fi încă făcută și vizualizată în modul digital. Dacă valul este în afara afișajului, puteți schimba intervalul manual prin ajustarea valorilor de întârziere și lățime sau puteți utiliza funcția Căutare automată localizată în meniul UTIL.

Următoarea este o listă a funcțiilor vizibile pe ecran: 

A) Stabilitatea indicatorului de citire : indică stabilitatea ecoului de întoarcere pe o scară de la 1 la 6 - bara prezentată în imaginea de mai sus indică semnalul de repetabilitate. Dacă instrumentul afișează o citire din memorie, indicatorul de repetabilitate va fi înlocuit cu textul MEM

B) Indicator de nivel al bateriei : simbolul bateriei complet colorat înseamnă că bateria este complet încărcată. Notă: în imaginea de deasupra bateriei este de 50%

C) Citirea grosimii : citire a grosimii digitale (în inci sau milimetri)

D) Indicator de detectare : linia punctată verticală afișează punctul de detectare a trecerii zero pe forma de undă unde a fost obținută măsurarea. Rețineți că citirea digitală a grosimii este aceeași cu locația indicatorului rulmentului în conformitate cu valorile F afișate în imagine

E) Semnal ecou : Reprezentare grafică a formei de undă ecou desenată pe axa Y cu referire la amplitudine și pe axa X cu referire la timp.

F) Etichete de măsurare : Etichetele de măsurare sunt calculate pe baza setării de întârziere (partea stângă a ecranului) și pe baza setului de parametri Lățime (valoarea lățimii pentru fiecare semn de referință)

G) Unitate de măsură : Afișează unitatea de măsură curentă.

H) Meniu fierbinte: Fiecare locație afișată sub forma de undă este denumită „meniu fierbinte”. Aceste locații permit o vizualizare rapidă a tuturor parametrilor importanți ai instrumentului.

---

A-SCAN - Mod rectificat

Modul A-Scan ajustat afișează jumătate de undă. Atât vârfurile pozitive, cât și cele negative sunt afișate pe baza polarității selectate. Aceasta este cea mai bună vizualizare a afișajului pentru aplicațiile de detectare a erorilor. Este important să rețineți că măsurarea trebuie să se afle în cadrul afișajului vizibil pentru a putea vedea forma de undă. Cu toate acestea, chiar dacă forma de undă este în afara afișajului vizibil, o măsurare poate fi încă făcută și vizualizată în modul digital. Dacă valul este în afara afișajului, puteți schimba intervalul manual prin ajustarea valorilor de întârziere și lățime sau puteți utiliza funcția Căutare automată localizată în meniul UTIL.

Următoarea este o listă a funcțiilor vizibile pe ecran: 

A) Stabilitatea indicatorului de citire: indică stabilitatea ecoului de revenire pe o scară de la 1 la 6 - bara afișată în imaginea de mai sus indică semnalul de repetabilitate. Dacă PVX afișează o citire din memorie, indicatorul de repetabilitate va fi înlocuit cu textul MEM

B) Indicator de nivel al bateriei: simbolul complet colorat al bateriei înseamnă că bateria este complet încărcată. Notă: în imaginea de mai sus bateria este la 50%

C) Citirea grosimii: citirea digitală a grosimii (în inci sau milimetri)

D) Indicator de detecție: linia punctată verticală afișează punctul de detectare a trecerii zero pe forma de undă unde a fost obținută măsurarea. Rețineți că citirea digitală a grosimii este aceeași cu locația indicatorului rulmentului în conformitate cu valorile F afișate în imagine

E) Semnal de ecou: Reprezentare grafică a formei de undă a ecoului trasat pe axa Y cu referire la amplitudine și pe axa X cu referire la timp.

F) Etichete de măsurare : Etichetele de măsurare sunt calculate pe baza setării de întârziere (partea stângă a ecranului) și pe baza setului de parametri Lățime (valoarea lățimii pentru fiecare semn de referință)

G) Unitate de măsură : Afișează unitatea de măsură curentă.

H) Meniu fierbinte: Fiecare locație afișată sub forma de undă este denumită „meniu fierbinte”. Aceste locații permit o vizualizare rapidă a tuturor parametrilor importanți ai instrumentului.

---

B-SCANĂ

Modul B-Scan afișează o vedere transversală a secțiunii materialului de măsurat. Această vedere este folosită în mod obișnuit pentru a vizualiza conturul inferior sau orb al suprafeței materialului. Este foarte asemănător cu găsitorul de pește. Dacă un defect este localizat în timpul unei scanări, scanarea B va atrage defectul pe ecran. Dreptunghiul (E) reprezintă secțiunea transversală a materialului. Veți observa că grosimea totală a materialului va fi de .500 ", iar display-ul este cuprins între 0.00" și respectiv 1.00 ". Imaginile sunt afișate cu o viteză de 15 secunde pe ecran de la dreapta la stânga - Rețineți, de asemenea, că la punctul J grosimea are o scădere bruscă.

Este important să setați pe ecran intervalul de măsurare, astfel încât să poată fi observată grosimea maximă a materialului. 

Următoarea este o listă a funcțiilor vizibile pe ecran: 

A) Stabilitatea indicatorului de citire : indică stabilitatea ecoului de întoarcere pe o scară de la 1 la 6 - bara afișată în imaginea de mai sus indică semnalul de repetabilitate. Dacă PVX afișează o citire din memorie, indicatorul de repetabilitate va fi înlocuit cu textul MEM

B) Indicator de nivel al bateriei : simbolul bateriei complet colorat înseamnă că bateria este complet încărcată. Notă: în imaginea de deasupra bateriei este de 50%

C) Citirea grosimii : citire a grosimii digitale (în inci sau milimetri)

D) Zona de afișare B-SCAN: Aceasta este zona în care este afișat scanarea B-scan

E) Diagrama de scanare B : Zona de afișare a graficului cu scanare B Scanarea B-scan este afișată de la dreapta la stânga la o rată de 15 secunde pe scanare.

F) Etichete de măsurare : Etichetele de măsurare sunt calculate pe baza setării de întârziere (partea stângă a ecranului) și pe baza setului de parametri Lățime (valoarea lățimii pentru fiecare semn de referință)

G) Unitate de măsură : Afișează unitatea de măsură curentă.

H) Meniu fierbinte: Fiecare locație afișată sub forma de undă este denumită „meniu fierbinte”. Aceste locații permit o vizualizare rapidă a tuturor parametrilor importanți ai instrumentului.

 I) Bara de scanare: Bara de scanare reprezintă grafic valoarea grosimii măsurată și reprezentată în graficul de scanare B. Este foarte utilă pentru a găsi defecte cu scanări directe pe material.

J) garnitură: Vizualizarea cu scanare B vă permite să vedeți profilul materialului din partea opusă până la partea de măsurare.

---

CIFRE

Ecranul DIGIT vă permite să vizualizați valoarea de grosime curentă folosind caractere mari și ușor vizibile. S-a adăugat bara de scanare pentru a permite operatorului să detecteze defecte și nereguli în timpul operațiunilor de scanare.

Aceasta este lista de caracteristici ale afișajului în funcție de cifre.

A) Stabilitatea indicatorului de citire : indică stabilitatea ecoului de întoarcere pe o scară de la 1 la 6 - bara afișată în imaginea de mai sus indică semnalul de repetabilitate. Dacă PVX afișează o citire din memorie, indicatorul de repetabilitate va fi înlocuit cu textul MEM

B) Indicator de nivel al bateriei : simbolul bateriei complet colorat înseamnă că bateria este complet încărcată. Notă: în imaginea de deasupra bateriei este de 50%

C) Citirea grosimii : citire a grosimii digitale (în inci sau milimetri)

D) Zona de afișare DIGITS: Aceasta este zona în care este afișată grosimea

F) Etichete de măsurare : Etichetele de măsurare sunt calculate pe baza setării de întârziere (partea stângă a ecranului) și pe baza setului de parametri Lățime (valoarea lățimii pentru fiecare semn de referință)

G) Bara de scanare : Bara de scanare corespunde direct valorii grosimii. Acest ecran este utilizat pe scară largă pentru scanarea materialului cu funcția B-SCAN. Este foarte ușor să observați prezența defectelor folosind bara de scanare.
H) Meniu fierbinte: Fiecare locație afișată sub forma de undă este denumită „meniu fierbinte”. Aceste locații permit o vizualizare rapidă a tuturor parametrilor importanți ai instrumentului.