עובי אולטרה סאונד: הפועל עקרונות, הנחיות, יצרנים, ביקורות

מדידת עובי אולטרה סאונד היא שיטה לא הרסנית לקביעת רוחב של חומר חד צדדי. הוא מהיר, אמין, צדדי, וכן, בניגוד מיקרומטר או קליפר, אינו דורש גישה לשני הצדדים של האובייקט. החיישנים המסחריים הראשונים, באמצעות העיקרון של סונאר, הופיעו -1940. התקנים ניידים קטנים, אופטימיזציה עבור מגוון רחב של יישומים, הפכו דבר שבשגרה בשנות ה -1970. וחדשנות טכנולוגית המיקרו-מעבד הובילה לרמה חדשה של דיוק, פשטות מזעור.

התקני ייצור מעורבים במספר רב של חברות ידועות. ביניהם - החברה הגרמנית סימנס, אמריקאי דקוטה אולטרסוניקה, בריטי Cygnus. ברוסיה, המכשירים המיוצרים על ידי חברות כגון SPF "AKS" NPK "Beam", SPC "MaksProfit" ואחרים.

ניתן למדוד מה?

כמעט כל קונבנציונלי חומר בנייה ניתן למדוד באמצעות אולטרסאונד. חיישני אולטראסאונד יכולים להיות מוגדרים מתכות, פלסטיק, חומרים מרוכבים, זכוכית, קרמיקה וזכוכית. כמו כן מדידות אפשריות של פלסטיק extruded והתגלגל בתהליך הייצור - כמו שכבות או ציפויים שונים, ומאמרים רבים שכבתיים, נוזלי דגימות ביולוגיות. עוד מבצע שבו פשוט הכרחי עובי קולי, - קביעת עובי הלבנים והמבנים של בטון, אספלט ואבנים. מדידות כאלה הן כמעט תמיד בלתי הרסניים ואין צורך במתקן חיתוך או פירוק.

חומרים שאינם מתאימים למדידה קולית קונבנציונלית בשל שידור ירוד של גלים בתדירות גבוהה, כוללים עץ, נייר, בטון ומוצרי מוקצף.

כיצד למדוד?

אנרגיה סאונד יכול להיות שנוצר על פני ספקטרום תדרים רחב. קול ברור הוא טווח הירי מ -20 כדי 20 קילוהרץ. ככל שהתדר גבוה, את הטון נתפס גבוה יותר. האנרגיה של תדר גבוה מעבר ליכולת השמיעה האנושית, שנקרא אולטרסאונד. ברוב המקרים, בדיקה קולית מתבצעת בטווח התדרים מ 500 kHz עד 20 MHz, למרות כלים מיוחדים מסוימים מגיעים 50 kHz או 100 MHz. ללא קשר לתדירות, אנרגית סוניק היא תנודות מכנות הארכה במדיום מוגדר, כגון אוויר או פלדה, בהתאם לחוקים בסיסיים של גלי פיסיקה.

עבור מדידות באמצעות מד עובי קיר הקולי. עיקרון הפעולה של המכשיר מורכב בחישוב המדויק של זמן מעבר הדופק של החללית הקטנה (מתמר) באמצעות האובייקט המדיד, שקף המשטח הפנימי שלה או קיר דיסטלי. מאז גלי קול לשקף את הגבולות בין חומרים שונים, מדידה זו מבוצעת בדרך כלל ביד אחת, את "דופק / הד".

מתמר ומהווה מרכיב פיזואלקטריים שמתלהב דופק חשמלי קצר ליצור גלי קולי דיסקרטיים. הם נשלחים החומר הנמדד, ועוברים את זה עד שאתה עם הפנים לקיר האחורי או מכשול אחר. הגל שקף חוזר המתמר אשר ממיר את התנודות המכאניות לאנרגיה חשמלית. למעשה, מדי עובי קולי להקשיב הדים מן הצד הנגדי. בדרך כלל, את מרווח הזמן בין שנשלחו האות שיקף רק כמה מיליוניות השנייה. המכשיר נכנס נתונים על מהירות הקול בחומר שממנו אז יכול לחשב את העובי באמצעות קשר מתמטי פשוט: D = V t / 2, שבו:

• ד - העובי של החלק;
• V - מהירות הקול;
• t - נמדד בזמן מעבר הקול.

פרמטר חשוב

חשוב לציין כי מהירות הקול האובייקט הנחקר הוא חלק חיוני של החישוב הזה. חומרים שונים לשדר גלי קול שונים. ככלל, המוצק מעליו, וגם הרכים - להלן. בנוסף, זה יכול להשתנות במידה ניכרת עם טמפרטורה. במקביל חייב תמיד להיות מכויל מדי עובי קולי עבור מהירות בחומר הנמדד, שממנו תלוי ישירות על הדיוק של קריאות.

גלי קול בתוך MHz נעו באוויר נבדק רע, אז כדי לשפר את והצליל בין הפולט ואת המדגם מושם ירידה של צימוד הנוזל. בדרך כלל, couplant בשימוש גליצרול, פרופילן גליקול, מים, שמן ג'ל. רק כמות קטנה של נוזל כדי למלא את פער האוויר הדק מאוד.

מצבי מדידה

תעשייני עובי קולי מדידת מרווח זמן באנרגיה שזורמת דרך דגימת הבדיקה בשלוש דרכים:

1. מרווח הזמן בין דופק העירור, אשר יוצר גל קול ואת ההד החוזר הראשון מינוס ערך לקזז קטן, העיכוב לקזז בכלי, ו ממיר כבלים.
2. מרווח הזמן בין ההדים חזר מפני שטח המדגם והראשון משתקפים הדים.
3. מרווח הזמן בין שני הדים תחתונים רצופים.

בחירת בדרך כלל מכתיבה את סוג המתמר, ודרישות יישום ספציפיות. במצב הראשון משמש עם חיישן מגע והוא מומלץ ביותר יישומים. שורת העיכוב השנייה הוא מתמר נוכחי או שקוע מוחל על קעור קמור משטחים בחלל סגור, למדידת חומר מרגש או חפצים בטמפרטורה גבוהים.

המצב השלישי גם מנצל קו עיכוב או חיישני טבילה ובדרך כלל מספק דיוק גבוה בעובי הרזולוציה המינימאלית הטוב. משמש בדרך כלל כאשר מדידות איכות במצב הראשון או שני אינה משביעת רצון. עם זאת, במצב זה האחרון הוא מתאים רק חומרים המייצרים הדים מרובים נקיים, ככלל, עם דעיכה נמוכה כמו זה של מתכות דקי-גרגירים, זכוכית, קרמיקה.

שני סוגים של מכשירים

מדי עובי אולטרה סאונד בדרך כלל נחלקים לשני סוגים: קורוזיה ודיוק. אחד היישומים החשובים ביותר הוא קביעת רוחב קירות מתכת שיורית של צינורות, כלי, רכיבים מבניים וכלי לחץ אשר כפופים קורוזיה פנימית ולא יכול להיות גלוי מבחוץ. מד עובי, קורוזיה אולטרא נועדו למטרה זו. הם משתמשים בטכניקות עיבוד אותות שמותאמות זיהוי של רוחב קיר שיור מינימאלי דגימות גסות חלודות עם חיישנים דו אלמנט מיוחדים.

במקרים אחרים, היא ממליצה על שימוש במכשירי דיוק עם ממירים יחידים - עבור מתכות, פלסטיק, פיברגלס, חומרים מרוכבים, גומי וקרמיקה. על ידי ריבוי של חיישנים של מכשירי דיוק שונים, אשר יכול למדוד עם דיוק של מ"מ ± 0025 ומעלה, שהוא גבוה יותר מאשר בדיקות הקורוזיה.

מדי עובי קולי רגילים מסווג לפי מטרה, מידת האוטומציה, הגנה מפני חשיפה לסביבה, התנגדות ללחץ מכאני, וגם קובע האינדקסים העיקריים שלהם.

סוגים של ממירים

• צור מתמרים משמשים במגע ישיר עם מדגם הבדיקה. מדידות איתם קלות, ולכן הם משמשים לעתים קרובות יותר.
• ממיר עיכוב קו מהווה פלסטיק, אפוקסי או צילינדר קוורץ כמתווך בין האלמנט הפעיל עצם הבדיקה. הסיבה העיקרית לשימוש שלהם - המדידה של עצמים דקים, שבו חשוב להפריד בין פולסים העירור מן ההד התחתון. שורת העיכוב יכולה לשמש מבודד חום, הגנה על אלמנט גלאי רגיש לטמפרטורה ממגע ישיר עם חומרים חמים. כמו כן, הוא יכול להיווצר, שיפור אחיזה קעורה חדה או משטחים קמורים.
• מתמר שקוע לאספקת אנרגיה אקוסטית לאלמנט המדידה באמצעות אמבט או עמודת מים. הם משמשים למדידת עצמים נעים, לסריקה או אופטימיזציה של צימוד בנוכחות רדיוס חד, חריצים או ערוצים.
• ממיר עם שני אלמנטים משמשים shirinomerah מאכל לקביעת הרוחב של אובייקטים עם מחוספס, המשטח החלוד. הוא מורכב שידור נפרד אלמנט קבלת מותקן בזווית קלה אל קו העיכוב למקד את האנרגיה במרחק נבחר מתחת לפני השטח של המדגם הנמדד. למרות מדידות כאלה אינן מדויקות כמו סוגים אחרים של חיישנים, הם בדרך כלל לספק הרבה ביצועים גבוהים יותר.

מד עובי Ultrasonic: הוראה

כדי להתכונן מתמר המדידה חייב להיות מחובר למכשיר, להפעיל אותה, להגדיר את מהירות הקול ואת לכייל. כדי לעשות זאת, להחיל קצת מחומר הקשר על תקן הכיול, לצרף חיישן ולאפשר מצב כיול. הליך זה תמיד חייב להתבצע לאחר החלפת מהפך או סוללה. הגירסות של עובי כיול ידוע מהירה קול.

עבור מדידות חייב להיות מיושם על פני השטח של האובייקט ולבצע חיישן סוכן קשר. התוצאה מוצגת על הצג. ניתן להשתמש במכשיר במצב הסריקה, למשל, כדי לחפש את העובי הקטן של החומר. אפשר גם להגדיר אזעקה לזהות מקומות עם גודל קיר של פחות מערך הסט.

למדידת מהירות הקול להימדד אובייקט קליפר או מיקרומטר, לצרף ממיר ולחכות לתוצאה. על ידי קביעת הערך טרום נמדד, לחצו על הלחצן כדי לשמור את הנתונים בזיכרון. מכשירים מסוימים מאפשרים העברת נתונים למחשב.

עובי אולטרה סאונד: ביקורות

משתמשים חיוביים להעריך גודל קומפקטי, קלות שימוש, אמינות, נוחות הכיול של מכשירים מודרניים. מומחים מציינים בהיעדר חלופות התקנים מסוג זה כאשר אנו מעריכים את מצבו של מכוניות, איכות הביצועים של להריון ולידה. המכשיר מאפשר לקבוע אם הרכב הוא לצבוע והאם היה מעורב בתאונה. עובי, שעבורן אין couplant הנדרש, כמו גם יכולת לבצע כיול עצמי, הם פופולריים ביותר.

חומר וטווח

עובי אולטרה סאונד, העיקרון אשר נבחר בהתאם לסוג הרכב, מדידת טווח, גיאומטריה, טמפרטורה, דרישות הדיוק ותנאים אפשריים אחרים, לפעמים פשוט הכרחי.

סוג חומר וההיקף של מדידות הם הגורמים החשובים ביותר במכשיר הבחירה מהפך. חומרים רבים, כולל רוב המתכות, קרמיקה וזכוכית, אולטרסאונד מתבצע ביעילות רבה ולאפשר למדידות במגוון רחב. רוב הפלסטיקה אשר תספוג ולכן יש מגוון עובי מרבי מוגבל, אבל במצבי העבודה הכי מדידה אינה גורמת לבעיות. גומי, פיברגלס וחומרים מרוכבים רבים לספוג הרבה יותר חזקים ודורשים יותר משדרים ומקלטים שמותאמים פעולה בתדרים נמוכים.

עובי קובע את סוג של ממיר. חפצי Thin נמדדים בתדירויות גבוהות ועבות או דעיכה - נמוכות. לקבלת חומרים דקים מאוד בשימוש עיכוב קו, למרות שהם, כמו גם מתמרים צוללת מוגבלים מדידות עובי בשל הפרעה מן ההד המרובה. במקרה של עצמים רחבים או פריטים המורכב מחומרים מספר עשויים לדרוש סוגים שונים של חיישנים.

העקמומיות של המשטח

עם גידול יעילות של עקמומיות של משטח המגע בין מתמר האובייקט להימדד מצטמצם, אולם עם הפחתת רדיוס העקמומיות חייב להיות ירידה ברזולוצית חיישן. מדידת רדיוס קטן מאוד עשוי לדרוש את השימוש קווי עיכוב או מתמרים הצוללת ללא מגע. הם יכולים לשמש גם עבור מדידות חריצים, חללים ומקומות אחרים עם גישה מוגבלת.

טמפרטורה

צור מתמרים חלים בדרך כלל האובייקט בטמפרטורה של 50 מעלות צלסיוס חומרים חמים יותר עלולה לגרום נזק לחיישן בשל השפעת התפשטות תרמית. במקרים כאלה, כדאי תמיד להשתמש ממירים עם קו עיכוב, חיישן חום עמיד, טמפרטורה גבוהה או טבילה עם שני אלמנטים.

בחלק מהמקרים, עם אובייקט עכבה אקוסטית נמוכה (צפיפות מוכפל מהירות הקול) מחוברת עם חומר עם עכבה אקוסטית גבוהה. דוגמאות אופייניות - הפלסטיק, גומי וזכוכית ציפוי של פלדה או מתכות אחרות, זכוכית ציפוי פולימרי. במקרה זה ההד מן הגבול בין שני החומרים יהיה fazoinvertirovannym - הפוך ביחס ההד מן הגבול עם אוויר. זה ניתן לתקן פשוט על ידי שינוי ההגדרה של המכשיר, אבל אם לא ייעשה דבר, אזי הקריאה תהיה לא מדויקת.

שגיאה

דיוק המדידה הוא מושפע מגורמים רבים, כולל אימות של מודד עובי קולי ואת הכיול שלהם, אחידות מהירות של חומר, הנחתה ופיזור הצליל, חספוס פני השטח ואת עקמומיות משטח, תקשורת לקויה ההקבלה התחתונה. דיוק המושגת טוב באמצעות הסטנדרטים של גודל ידוע. עם עובי קולי שגיאת כיול התקינה של מ"מ ± 0.01 ואפילו ± 0,001 מ"מ. מתמרת קו או טבילת עיכוב במצב השלישי גם לשפר את רמת הדיוק במדידה.