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超聲波測厚儀是如何工作的

超聲波測厚測量是一種常用的無損檢測技術(shù)測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一個(gè)試樣。*個(gè)商業(yè)超聲量規(guī),使用原則來源于聲納,在1940年代末被引入的。小型便攜式儀器優(yōu)化各種測試應(yīng)用程序在1970年代成為普遍。后來微處理器技術(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。什么可以測量

幾乎所有常見的工程材料可以測量超聲。超聲波測厚量規(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)的測量通常是可能的,是測量個(gè)體層或多層涂料裝飾。也可以測量液體水平和生物樣品。超聲波測量總是*無損,不需要切割和切片。
材料一般不適合傳統(tǒng)的超聲波測量,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。可聽見的聲音出現(xiàn)在一個(gè)相對較低的頻率范圍上限約二萬赫茲(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,超越人類聽覺的極限。大多數(shù)超聲檢測在500千赫之間的頻率范圍和執(zhí)行20 MHz,盡管一些專門的工具去50赫茲或更低,高達(dá)100 MHz。無論頻率、聲能量由一個(gè)有組織的機(jī)械振動(dòng)模式通過媒介如飛機(jī)旅行或鋼根據(jù)波物理學(xué)的基本規(guī)律。

超聲波測厚量規(guī)工作通過非常測量需要多長時(shí)間的聲音脈沖生成小探測器稱為超聲換能器穿過試樣和反映從墻內(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。聲波耦合到測試材料和穿過它,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)聽回聲從另一側(cè)。通常這個(gè)時(shí)間間隔只有幾上百萬。計(jì)是編程與測試材料中的聲速,它可以使用簡單的數(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 =測試材料的聲速
t =測量往返運(yùn)輸時(shí)間

重要的是要注意,測試材料的聲速計(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厚計(jì)材料中的聲速測量,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。測量模式

有三種常見方法的測量時(shí)間間隔,代表了聲波穿過試樣。模式1是zui常見的方法,只需測量激發(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)間間隔測量試樣表面和*后墻的回聲。模式3需要測量兩個(gè)連續(xù)的后墻回聲之間的時(shí)間間隔。

傳感器的類型和特定的應(yīng)用程序需求通常會規(guī)定的選擇模式。米o(hù)de 1,使用接觸傳感器,是一個(gè)通用的測試模式對于大多數(shù)應(yīng)用程序,建議使用。模式2,使用延遲線或浸沒式傳感器,通常是用于測量在密閉空間急劇凹或凸半徑或延遲線或浸沒式傳感器,與浸傳感器在線測量的材料,并與高溫延遲線傳感器進(jìn)行高溫測量。 模式3,也使用延遲線或浸沒式傳感器,通常提供zui高的測量精度和的分辨率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)類型

商業(yè)超聲厚度量規(guī)一般分為兩種類型:腐蝕量規(guī)和精密量規(guī)。超聲測量的zui重要的應(yīng)用是測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。腐蝕量規(guī)設(shè)計(jì)用于這種類型的測量,利用信號處理技術(shù),優(yōu)化檢測剩余的zui小厚度在粗糙、腐蝕試樣,并使用專門為此對偶元素傳感器。

精密量規(guī)使用單一元素傳感器建議對于所有其他應(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。傳感器類型

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

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。

浸沒式傳感器:浸沒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)品的測量,對掃描測量,或優(yōu)化耦合成鋒利的半徑,凹槽或渠道。

雙重元素傳感器:對偶元素傳感器,或者只是“雙刀”,主要用于測量粗糙,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)確的測量與其他類型的傳感器,他們通常在腐蝕調(diào)查應(yīng)用程序提供更好的性能。