超聲波測厚儀：操作原理，說明，生產廠家，評論

超聲波測厚是用於確定片面材料的寬度非破壞性方法。 它是快速，可靠，多功能，並且，相對於千分尺或卡尺，不需要訪問對象的兩側。 第一個商業化的傳感器，使用聲納的原則，出現在20世紀40年代末。 小型便攜式設備，適用範圍廣的應用進行了優化，已成為20世紀70年代司空見慣。 而在微處理器技術創新導致的精度，簡化和小型化一個新的水平。

參與了大量的知名企業生產的設備。 其中 - 德國西門子公司，美國南達科他州超聲波，英國的天鵝。 在俄羅斯，由公司如SPF“AKS”NPK“上梁”，最高人民法院“MaksProfit”和其他生產設備。

有什麼可以衡量？

幾乎任何常規的 結構材料 可以使用超聲波來測量。 超聲波傳感器 可以被配置為金屬，塑料，複合材料，玻璃，陶瓷和玻璃。 還可能的測量塑料擠出和軋製產品在製造過程中 - 作為不同的層或包衣，和多層製品，液體和生物標本。 另一個操作，其中簡單地必要超聲波厚度， - 判定所述磚的厚度和混凝土，瀝青，岩石的結構。 這種測量幾乎都是非破壞性的，不需要切割或拆卸設備。

這不適合於常規的超聲波測量由於高頻波的傳輸差的材料，包括木材，紙，混凝土和發泡產品。

如何衡量？

可以產生在聲能寬的頻譜。 可聽見的聲音是在範圍從20到20千赫。 頻率越高，感知音調越高。 超越人類聽力頻率較高的能量，稱為超聲波。 在大多數情況下， 超聲波探傷是進行 頻率範圍 從500kHz到20MHz的，儘管有些專用的工具達到50千赫或100兆赫。 與頻率無關，該聲能是 機械振動 在限定的介質延伸，如空氣或鋼，按照物理波的基本規律。

對於使用超聲波壁厚計測量。 該裝置的工作原理在於小探針（換能器）通過測量對象的脈衝傳播時間的準確計算，反映了其內表面或遠端壁。 由於聲波反射離開異種材料之間的邊界，該測量通常用一隻手進行的，在“脈衝/回波”。

該換能器包括由一個短的電脈衝激發來產生離散超聲波的壓電元件。 他們被送到測量材料，並通過它，直到你面對的背牆或其他障礙物。 的反射波返回到該機械振動轉換成電能的換能器。 實際上，超聲波測厚儀偵聽從相反側的回波。 典型地，發送和反射的信號之間的時間間隔是只有幾個ppm秒鐘。 設備中輸入的數據上 的聲速 在材料從它可以然後通過使用一個簡單的數學關係計算厚度：D = V T / 2，其特徵在於：

• d - 不部分的厚度;
• N - 聲音的速度;
• 噸 - 聲音通道的測量的時間。

一個重要參數

需要注意的是聲音在所研究的對象的速度這一計算的重要組成部分，是重要的。 不同的材料不同的發射聲波。 作為一項規則，它上面的固體，並在軟 - 下方。 此外，它可與溫度有很大的不同。 與此同時，必須總是在測得的材料，從該直接取決於讀數的精確度進行校準超聲波測厚儀速度。

聲波在MHz範圍內通過空氣測試不好，所以提高了發射器和樣品之間的聲音傳輸被放置在流體耦合的下降。 典型地，耦合劑中使用甘油，丙二醇，水，油和凝膠。 只有流體的少量填充極薄氣隙。

測量模式

廠家超聲波厚度測量的時間間隔通過試樣通過三種方式的能量：

1. 激勵脈衝，其中產生聲波和所述第一返回的回波減去一個小的偏移值，在工具的偏移延遲，和電纜轉換器之間的間隔。
2. 回波之間的時間間隔從樣品表面返回，並且第一反射回波。
3. 兩個連續的底部回波之間的時間間隔。

選擇通常決定換能器的類型，以及具體的應用需求。 第一模式用於接觸傳感器，建議用於大多數應用。 第二延時線是在封閉的空間施加到凹面和凸面，用於測量移動材料或高溫物體存在或浸沒換能器。

第三模式還利用延遲線或浸入傳感器和通常提供高準確度和最佳的最小分辨率的厚度。 通常使用時，第一或第二模式的質量測量是不能令人滿意的。 但後一種模式是僅適用於生產清潔多個回波，作為一項規則，具有低阻尼作為細粒金屬，玻璃，陶瓷的材料。

兩種類型的設備

超聲波測厚計通常分為兩種類型：腐蝕和精度。 其中一個最重要的應用是管道，容器，結構部件和壓力容器，其受到內部腐蝕，並且可以從外部不可見的殘留金屬壁的寬度的測定。 測厚儀，超聲波腐蝕並為此而設計的。 他們使用與專門雙元件傳感器粗和生鏽樣品中檢測微小殘留壁寬度的優化信號處理技術。

在其他情況下，它建議用單一轉換器的使用精密儀器 - 用於金屬，塑料，玻璃纖維，複合材料，橡膠和陶瓷。 由多個各種精密設備的傳感器，其可以具有±0025毫米或更高的準確度，這比腐蝕探針更高測量。

標準超聲波測厚儀由目的，自動化程度，保護免於暴露到環境中，電阻分級為機械應力，並且還確定其主要指標。

類型的轉換

• 接觸式探頭是在與試驗樣品直接接觸使用。 他們測量容易，所以他們更經常被使用。
• 轉換器延遲線包括塑料，環氧樹脂或石英圓柱體作為有源元件與測試對象之間的中介。 的主要原因它們的使用 - 薄的物體的測量，在那裡它與激勵脈衝從底部回波分離是重要的。 延遲線可以用作熱絕緣體，保護熱敏傳感器元件對熱材料直接接觸。 另外，也可以形成，從而提高了鮮明的凹形或凸形表面的抓地力。
• 潛水傳感器，用於使用水浴或列到測量元件提供聲能。 它們用於在鋒利的半徑，凹槽或通道的存在運動物體，用於掃描或耦合的優化的測量。
• 有兩個元素轉換器在腐蝕性shirinomerah用於確定與粗糙，腐蝕表面的物體的寬度。 它由單獨的發射和安裝在一個很小的角度到延遲線接收元件的聚焦能量在所測量的樣品的表面下的選定距離。 雖然這樣的測量並不像其他類型的傳感器準確，它們通常提供更高的性能。

超聲波測厚儀：指令

到用於測量換能器必須被連接到該設備準備，將其打開，設置聲音的速度和校準。 要做到這一點，應用一個小的接觸材料上的校準標準，附加一個傳感器並啟用校準模式。 此過程必須總是更換逆變器或電池之後進行。 已知的校準厚度和聲音的速度的變體。

對於對象原因接觸劑的表面上的必要的測量，並連接傳感器。 其結果顯示在顯示器上。 能夠使用該裝置在掃描模式中，例如，要搜索的材料的最小厚度。 另外，也可以配置一個警報，以確定具有小於該設定值的大小壁的位置。

為了測量聲速待測量對象卡尺或千分尺，連接轉換器，並等待結果。 通過設置預先測量的值，按下按鈕將數據保存在存儲器中。 有些設備允許數據傳輸到電腦上。

超聲波測厚儀評論

用戶積極評價緊湊的尺寸，易用性，耐用性，便於現代化設備的校準。 專家指出，由於沒有替代這種類型的評估汽車的條件下，車身的性能質量時的設備。 該裝置能夠確定車輛是否重新油漆以及是否參與了事故。 厚度，沒有必需的耦合劑，以及能夠進行自我校準它，是最流行的。

材料和範圍

超聲厚度，其原理的取決於組合物中選擇，測量範圍，幾何形狀，溫度，精度要求和其他可能的條件下，有時簡稱不可缺少的。

材料類型和測量的程度是在選擇裝置和逆變器中的最重要的因素。 許多物質，包括大多數金屬，陶瓷和玻璃，超聲被非常有效地進行，並允許在寬範圍的測量。 大多數塑料會吸收能量，因此具有有限的最大厚度範圍內，但在大多數情況下，工作的測量不會造成問題。 橡膠，玻璃纖維和許多複合材料吸收更強，並且需要多個發射器和被在低頻優化操作接收器。

厚度決定了轉換器的類型。 薄的物體在高頻和厚或阻尼測量 - 在低。 對於非常薄的材料中使用的延遲線，儘管它們和潛水換能器的厚度測量被限制由於從多個回波干擾。 在這種由若干材料的寬的物體或物體的情況下，可能需要不同類型的傳感器。

表面的曲率

與增加所述換能器和將被測量物體之間的接觸面的曲率的效率降低，但是隨曲率半徑必須傳感器的分辨率降低。 非常小的半徑的測量可能需要使用的延遲線或接觸式潛水換能器。 它們也可以用於凹槽，腔等地訪問受限的測量。

溫度

接觸式探頭，在50℃的溫度一般適用於對象 更熱的材料會損壞傳感器因熱膨脹的效果。 在這種情況下，應始終使用逆變器與延遲線，具有兩個元件的耐熱，高溫或浸沒傳感器。

在一些情況下，具有低的聲阻抗物體（密度乘以聲速）與具有高的聲阻抗的材料相連。 典型實例 - 鋼或其他金屬，玻璃和聚合物塗層的塑料，橡膠和玻璃塗層。 在這種情況下從兩種材料之間的邊界處的回波將fazoinvertirovannym - 倒相對於從與空氣的邊界處的回波。 這可以通過簡單地改變設備的設置來解決，但如果不採取任何措施，那麼讀數就會不準確。

錯誤

測量精度是由許多因素，包括超聲波測厚儀的驗證和它們的校準，速度均勻性的物質，衰減和聲音，表面粗糙度和表面曲率，通信差和底部平行度散射的影響。 精度是利用已知大小的標準，最好地實現。 具有±0,01毫米適當的校準誤差超聲厚度甚至±0001毫米。 在第三模式中的延遲線或水浸探頭還提高了測量精度。