超聲波測(cè)厚儀是如何工作的

超聲波測(cè)厚測(cè)量是一種常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)測(cè)量材料的厚度從一邊。這是快速、可靠,多才多藝,和與一微米或卡尺它只需要訪問(wèn)一個(gè)試樣。*個(gè)商業(yè)超聲量規(guī),使用原則來(lái)源于聲納,在1940年代末被引入的。小型便攜式儀器優(yōu)化各種測(cè)試應(yīng)用程序在1970年代成為普遍。后來(lái)微處理器技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了新的性能水平在當(dāng)今復(fù)雜的,易于使用的小型儀器。

1。什么可以測(cè)量

幾乎所有常見(jiàn)的工程材料可以測(cè)量超聲。超聲波測(cè)厚量規(guī)可以設(shè)置為金屬、塑料、復(fù)合材料、玻璃纖維、陶瓷、和玻璃。在線或擠壓塑料和金屬滾進(jìn)程內(nèi)的測(cè)量通常是可能的,是測(cè)量個(gè)體層或多層涂料裝飾。也可以測(cè)量液體水平和生物樣品。超聲波測(cè)量總是*無(wú)損,不需要切割和切片。
材料一般不適合傳統(tǒng)的超聲波測(cè)量,因?yàn)樗麄兊呢毟F的高頻聲波的傳播包括木材、紙、混凝土,泡沫產(chǎn)品。

2。超聲波測(cè)厚量規(guī)是如何工作的

可以生成聲能量在一個(gè)廣泛的頻譜?？陕?tīng)見(jiàn)的聲音出現(xiàn)在一個(gè)相對(duì)較低的頻率范圍上限約二萬(wàn)赫茲(20赫茲)。頻率越高,音調(diào)越高我們感知。超聲波聲能量在更高的頻率,超越人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的極限。大多數(shù)超聲檢測(cè)在500千赫之間的頻率范圍和執(zhí)行20 MHz,盡管一些專(zhuān)門(mén)的工具去50赫茲或更低,高達(dá)100 MHz。無(wú)論頻率、聲能量由一個(gè)有組織的機(jī)械振動(dòng)模式通過(guò)媒介如飛機(jī)旅行或鋼根據(jù)波物理學(xué)的基本規(guī)律。

超聲波測(cè)厚量規(guī)工作通過(guò)非常測(cè)量需要多長(zhǎng)時(shí)間的聲音脈沖生成小探測(cè)器稱為超聲換能器穿過(guò)試樣和反映從墻內(nèi)表面或遠(yuǎn)。因?yàn)槁暡◤牟煌牧现g的界限,反映這一測(cè)量通常是由一方“脈沖/ echo”模式。

傳感器包含一個(gè)壓電元件由短的電脈沖興奮產(chǎn)生超聲波。聲波耦合到測(cè)試材料和穿過(guò)它,直到他們遇到后壁或其他邊界。然后反射回到換能器,將聲能轉(zhuǎn)換回電能。在本質(zhì)上,計(jì)監(jiān)聽(tīng)回聲從另一側(cè)。通常這個(gè)時(shí)間間隔只有幾上百萬(wàn)。計(jì)是編程與測(cè)試材料中的聲速,它可以使用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算厚度的關(guān)系

T =(V)x(T / 2)
在哪里
T =部分的厚度
V =測(cè)試材料的聲速
t =測(cè)量往返運(yùn)輸時(shí)間

重要的是要注意,測(cè)試材料的聲速計(jì)算的一個(gè)重要組成部分。不同材料在不同的速度傳輸聲波,通常在硬質(zhì)材料快和慢的軟材料,和聲速隨溫度變化顯著。因此總是需要校正超聲波測(cè)厚計(jì)材料中的聲速測(cè)量,和準(zhǔn)確性只能一樣好這個(gè)校準(zhǔn)。

聲波在兆赫范圍不旅行有效地通過(guò)空氣,所以使用一滴液體耦合傳感器和試樣以達(dá)到良好的傳播。常見(jiàn)的耦合劑是甘油、丙二醇、水、油和凝膠。只需要少量,就足以填補(bǔ)極薄的氣隙,否則傳感器和目標(biāo)之間的存在。

3所示。測(cè)量模式

有三種常見(jiàn)方法的測(cè)量時(shí)間間隔,代表了聲波穿過(guò)試樣。模式1是zui常見(jiàn)的方法,只需測(cè)量激發(fā)脈沖之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生的聲波和*的回聲,減去一個(gè)小零炮檢距值補(bǔ)償固定儀器、電纜、傳感器延遲。模式2包括返回的回???之間的時(shí)間間隔測(cè)量試樣表面和*后墻的回聲。模式3需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)連續(xù)的后墻回聲之間的時(shí)間間隔。

傳感器的類(lèi)型和特定的應(yīng)用程序需求通常會(huì)規(guī)定的選擇模式。米o(hù)de 1,使用接觸傳感器,是一個(gè)通用的測(cè)試模式對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序,建議使用。模式2,使用延遲線或浸沒(méi)式傳感器,通常是用于測(cè)量在密閉空間急劇凹或凸半徑或延遲線或浸沒(méi)式傳感器,與浸傳感器在線測(cè)量的材料,并與高溫延遲線傳感器進(jìn)行高溫測(cè)量。 模式3,也使用延遲線或浸沒(méi)式傳感器,通常提供zui高的測(cè)量精度和的分辨率zui小厚度在一個(gè)給定的應(yīng)用程序中,的滲透時(shí)通常使用精度和/或不能解決需求模式1或2中得到滿足。然而模式可以使用3只在材料生產(chǎn)清潔多個(gè)后墻回聲,通常低衰減材料細(xì)晶粒金屬、玻璃和陶瓷。

4所示。計(jì)類(lèi)型

商業(yè)超聲厚度量規(guī)一般分為兩種類(lèi)型:腐蝕量規(guī)和精密量規(guī)。超聲測(cè)量的zui重要的應(yīng)用是測(cè)量剩余壁厚的金屬管道、坦克、結(jié)構(gòu)配件,壓力容器,內(nèi)部腐蝕,從外面看不見(jiàn)。腐蝕量規(guī)設(shè)計(jì)用于這種類(lèi)型的測(cè)量,利用信號(hào)處理技術(shù),優(yōu)化檢測(cè)剩余的zui小厚度在粗糙、腐蝕試樣,并使用專(zhuān)門(mén)為此對(duì)偶元素傳感器。

精密量規(guī)使用單一元素傳感器建議對(duì)于所有其他應(yīng)用程序,包括光滑金屬以及塑料、玻璃纖維,復(fù)合材料,橡膠,陶瓷?？梢允褂酶鞣N傳感器、精密量規(guī)是極其多才多藝的,在許多情況下可以測(cè)量的精度+ / - 0.001”(0.025毫米)或更高版本,高于所能達(dá)到的精度與腐蝕量規(guī)。

5。傳感器類(lèi)型

接觸傳感器:顧名思義,接觸傳感器用于直接接觸試樣。測(cè)量與接觸傳感器往往zui簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn),他們通常是zui常見(jiàn)的厚度測(cè)量的應(yīng)用程序除了腐蝕測(cè)量。

延遲線傳感器:延遲線傳感器包含一個(gè)圓柱體的塑料、環(huán)氧樹(shù)脂、熔融石英稱為延遲線有源元件和試樣。使用它們的主要原因是薄材料測(cè)量,獨(dú)立是很重要的激勵(lì)脈沖從后墻復(fù)蘇回聲。延遲線可以用作熱絕緣體,保護(hù)熱敏傳感器元素從直接接觸高溫試驗(yàn)件,和延遲線路也可以塑造或波狀外形的改進(jìn)聲耦合到急劇彎曲或密閉空間。

浸沒(méi)式傳感器:浸沒(méi)式傳感器使用一列或浴水幾聲能量進(jìn)入試樣。它們可以用于在線或進(jìn)程內(nèi)移動(dòng)產(chǎn)品的測(cè)量,對(duì)掃描測(cè)量,或優(yōu)化耦合成鋒利的半徑,凹槽或渠道。

雙重元素傳感器:對(duì)偶元素傳感器,或者只是“雙刀”,主要用于測(cè)量粗糙,表面腐蝕與腐蝕量規(guī)。結(jié)合獨(dú)立安裝在發(fā)射和接收元素延遲線在一個(gè)小角,把能量選擇距離下試樣的表面。雖然用雙刀有時(shí)不準(zhǔn)確的測(cè)量與其他類(lèi)型的傳感器,他們通常在腐蝕調(diào)查應(yīng)用程序提供更好的性能。