Тепловизоры
Охранные тепловизоры
Медицинские тепловизоры
Ультразвуковые дефектоскопы, толщиномеры
Ультразвуковой анализатор дефектов
Ультразвуковые расходомеры
Прибор для контроля и анализа вибрации проводов линий электропередачи
Измерители физических величин
Гелиевые и галогенные течеискатели
Прибор для определения степени коррозии трубопроводов
Георадар для поиска и идентификации подземных объектов
Системы вибромониторинга, вибродиагностики и управления производственными фондами
Пирометры
Черные тела (АЧТ)
ультрафиолетовый дефектоскоп филин
Электроизмерительные приборы
Прибор для контроля элегазовых выключателей
Корреляционные и акустические течеискатели для подземных коммуникаций
Твердомеры
Трубо-кабелеискатели
Газоанализаторы дымовых газов
Beta Laser Mike
Тепловизоры
Пирометры, линейные сканеры и ИК-камеры
Толщинометрия и дефектоскопия
Ультрафиолетовый дефектоскоп Филин
Электроизмерительные приборы
Корреляционные и акустические течеискатели для подземных коммуникаций
Прибор для определения степени коррозии трубопроводов
Системы вибромониторинга, вибродиагностики и управления производственными фондами
MIKRON (США)
PANAMETRICS-NDT™, США
FUJI TECOM (Япония)
CHAUVIN ARNOUX (Франция)
L. H. Testing Instruments Co., Ltd.
НОВОСТИ КОМПАНИИ
НОВОСТИ NDT
новые пирометры серии MI-N500
Новые тепловизоры от фирмы GUIDE
тепловизоры модели IR913
новые модели одно- и 3- фазных цифровых TRMS ваттметров
????????, ???????????
Печать

  ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ


Для измерения толщины различных материалов при одностороннем доступе к объекту контроля широко используются ультразвуковые средства. Первые толщиномеры, в основу работы которых был положен принцип эхолокации, промышленность начала выпускать в конце 40-х годов XX века. В 70-е годы широкое распространение получили небольшие переносные приборы, предназначенные для различных областей применения. В настоящее время развитие микропроцессорных технологий привело к созданию нового поколения миниатюрных ультразвуковых толщиномеров, которые имеют очень сложное устройство, но просты в эксплуатации.

Принцип работы всех ультразвуковых толщиномеров заключается в измерении времени прохождения ультразвукового импульса очень высокой частоты через материал объекта контроля. Частота таких ультразвуковых импульсов значительно превышает границы слышимости человеческого уха и составляет в целом от 1 до 20 миллионов циклов в секунду, в то время как предел слышимости человеческого уха составляет 20 тыс. циклов в секунду. Эти высокочастотные импульсы генерируются и принимаются устройством, называемым ультразвуковым преобразователем, который преобразует электрическую энергию в механические колебания и наоборот. Ультразвук, который используется в промышленной диагностике, плохо распространяется в воздухе, поэтому при контакте преобразователя с объектом контроля необходима контактная среда (контактная жидкость), роль которой могут выполнять такие вещества, как пропиленгликоль, глицерин, вода или масло.

Большинство ультразвуковых толщиномеров используют эхо-импульсный метод измерения. Эхо-импульсный метод заключается в том, что ультразвувуковые волны, генерируемые преобразователем, проникают в объект контроля и, отражаясь от противоположной поверхности объекта контроля, возвращаются обратно на преобразователь. Прибор очень точно измеряет временной интервал между посылкой импульса и приемом эхосигнала. Этот интервал может составлять лишь несколько миллионных долей секунды. Если толщиномер настроен на определенную скорость ультразвука в материале объекта контроля, он рассчитывает, используя данный временной интервал, толщину объекта контроля по следующей формуле:

t = VT/2
Где :
t = толщина объекта контроля
V = скорость ультразвука в материале объекта контроля
T = время прохождения ультразвуковой волны до отражающей поверхности и обратно


Важно отметить, что скорость ультразвука в материале объекта контроля является основным параметром расчетов.

В различных материалах ультразвук распространяется с различной скоростью, а скорость распространения ультразвука в одном и том же материале в значительной степени зависит от температуры материала. Таким образом, всегда необходимо настраивать ультразвуковой толщиномер на скорость ультразвука в конкретном материале. Точность измерения будет зависеть от точности проведения настройки прибора.

Теоретически толщина любого конструкционного материала может быть измерена при помощи ультразвука. Ультразвуковые толщиномеры могут использоваться для контроля объектов из металлов, пластмасс, керамики, композитов, эпоксидных смол и стекла. С помощью ультразвука также можно измерять уровни жидкости и толщину биологических образцов. С помощью ультразвука нельзя измерить лишь толщину деревянных, бумажных и бетонных объектов, а также изделий из пенопласта. Ультразвуковое измерение толщины в реальном масштабе времени или в процессе протекания технологических процессов также возможно при контроле объектов из штампованных пластиков или прокатных металлов. Ультразвуковыми средствами можно измерять толщину слоев или покрытий в многослойных материалах.

Ультразвуковой толщиномер состоит из генератора импульсов/приемника, логических схем управления и синхронизации, вычислительных схем, дисплея и источника питания. Генератор импульсов, управляемый микропроцессором, подает на преобразователь импульс возбуждения. Ультразвуковой импульс, генерируемый преобразователем, проникает в объект контроля. Эхосигналы, отраженные от противоположной или внутренней поверхности объекта контроля, принимаются преобразователем, преобразуются в электрические сигналы и подаются для обработки на усилитель приемника. Логические схемы управления и синхронизации, также управляемые микропроцессором, синхронизируют работу генератора и выбирают эхосигналы, необходимые для измерения интервала времени.

После получения эхосигналов схема синхронизации точно измеряет интервал времени, соответствующий прохождению ультразвукового импульса до отражающей поверхности и обратно в объекте контроля, и обычно повторяет этот процесс несколько раз, чтобы получить стабильное усредненное показание. После этого микропроцессор использует это значение интервала времени вместе с информацией о скорости звука и сдвиге нуля, сохраненной в ПЗУ, для расчета толщины.

Полученное в результате расчетов значение толщины затем отображается и периодически обновляется на дисплее. Показания толщины могут быть также сохранены во внутренней памяти толщиномера или переданы на принтер или регистратор данных.

Большинство ультразвуковых измерений толщины выполняется одним из четырех типов преобразователей (контактным, с линией задержки, иммерсионным и раздельно-совмещенным). Каждый тип преобразователя имеет преимущества и ограничения.

КОНТАКТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ:

Ультразвуковые измерения толщины, при которых используются прямые контактные преобразователи, в целом представляют собой самый простой способ измерения и могут быть использованы в большинстве случаев промышленного контроля. Контактные преобразователи обеспечивают измерение интервалов времени между посылкой начального импульса и первым обратным эхосигналом с вычетом значения коррекции нуля, которое учитывает толщину износостойкого слоя преобразователя и слоя контактной жидкости, а также электронные задержки прибора. Как показывает название, контактные преобразователи используются с непосредственным контактом с объектом контроля. Контактные преобразователи рекомендуются для всех случаев измерения толщины, кроме перечисленных ниже.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЛИНИЕЙ ЗАДЕРЖКИ:

Преобразователи с линией задержки оснащены цилиндром из пластмассы, эпоксидной смолы или кремния, называемом линией задержки, который расположен между чувствительным элементом преобразователя и объектом контроля. Основная цель использования преобразователей с линией задержки заключается в разделении принимаемых эхосигналов от зондирующих импульсов при измерении объектов с малой толщиной. Направляя ультразвуковую волну, линия задержки также может быть использована для передачи ультразвуковых импульсов в объекты контроля, имеющих высокую температуру. Толщина таких объектов не может быть измерена при помощи контактных преобразователей, которые слишком чувствительны к нагреву. Линии задержки могут быть профилированы для улучшения контакта с искривленными поверхностями или для использования в труднодоступных местах. Измерение времени прохождения ультразвука в объекте контроля при использовании преобразователей с линией задержки может проводиться от конца линии задержки до первого донного эхосигнала или между последовательными донными эхосигналами. В некоторых случаях эти режимы измерения времени улучшают разрешающую способность, в частности в тонких материалах, и/или повышают точность измерения по сравнению с контактными способами измерения толщины.

ИММЕРСИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ:

Для передачи ультразвука в объект контроля иммерсионными преобразователями используется иммерсионная ванна. Преобразователи этого типа могут использоваться для измерений толщины движущихся объектов в реальном масштабе времени, для сканирования вращающихся объектов или для улучшения проникновения ультразвука в изделия, сильно изогнутые по радиусу, а также в канавки и каналы. При этом используется точно такой же режим расчета времени, что и при применении преобразователей с линией задержки.

РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕЩЕННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ:

Раздельно-совмещенные преобразователи используются прежде всего для измерения толщины объектов с грубой или корродированной поверхностью. Преобразователи этого типа состоят из передающего и принимающего элементов, расположенных отдельно на линии задержки по углом друг к другу. Это необходимо для фокусировки ультразвукового луча на определенное расстояние под поверхностью объекта контроля. Хотя раздельно-совмещенные преобразователи не обеспечивают такую высокую точность измерений, как преобразователи других типов, они позволяют увеличить чувствительность толщиномера при измерении толщины объектов с грубыми или корродированными поверхностями.

Во всех случаях ультразвукового измерения толщины выбор толщиномера и преобразователя зависит от материала, геометрии и температуры объекта контроля, а также от диапазона толщины и необходимой точности измерений. На выбор прибора и преобразователя могут влиять и другие специальные условия. Компания Panametrics производит целую линию ультразвуковых толщиномеров для промышленного применения. Подробные сведения об оборудовании высылаются по отдельному запросу. Для получения более полной информации обратитесь к представителю компании Panametrics.