超声波测厚仪是如何工作的

超声波测厚测量是一种常用的无损检测技术测量材料的厚度从一边。这是快速、可靠,多才多艺,和与一微米或卡尺它只需要访问一个试样。*个商业超声量规,使用原则来源于声纳,在1940年代末被引入的。小型便携式仪器优化各种测试应用程序在1970年代成为普遍。后来微处理器技术的进步导致了新的性能水平在当今复杂的,易于使用的小型仪器。

1。什么可以测量

几乎所有常见的工程材料可以测量超声。超声波测厚量规可以设置为金属、塑料、复合材料、玻璃纤维、陶瓷、和玻璃。在线或挤压塑料和金属滚进程内的测量通常是可能的,是测量个体层或多层涂料装饰。也可以测量液体水平和生物样品。超声波测量总是*无损,不需要切割和切片。
材料一般不适合传统的超声波测量,因为他们的贫穷的高频声波的传播包括木材、纸、混凝土,泡沫产品。

2。超声波测厚量规是如何工作的

可以生成声能量在一个广泛的频谱。可听见的声音出现在一个相对较低的频率范围上限约二万赫兹(20赫兹)。频率越高,音调越高我们感知。超声波声能量在更高的频率,超越人类听觉的极限。大多数超声检测在500千赫之间的频率范围和执行20 MHz,尽管一些专门的工具去50赫兹或更低,高达100 MHz。无论频率、声能量由一个有组织的机械振动模式通过媒介如飞机旅行或钢根据波物理学的基本规律。

超声波测厚量规工作通过非常测量需要多长时间的声音脉冲生成小探测器称为穿过试样和反映从墙内表面或远。因为声波从不同材料之间的界限,反映这一测量通常是由一方“脉冲/ echo”模式。

传感器包含一个压电元件由短的电脉冲兴奋产生超声波。声波耦合到测试材料和穿过它,直到他们遇到后壁或其他边界。然后反射回到换能器,将声能转换回电能。在本质上,计回声从另一侧。通常这个时间间隔只有几上百万。计是编程与测试材料中的声速,它可以使用简单的数学计算厚度的关系

T =(V)x(T / 2)
在哪里
T =部分的厚度
V =测试材料的声速
t =测量往返运输时间

重要的是要注意,测试材料的声速计算的一个重要组成部分。不同材料在不同的速度传输声波,通常在硬质材料快和慢的软材料,和声速随温度变化显著。因此总是需要校正超声波测厚计材料中的声速测量,和准确性只能一样好这个校准。

声波在兆赫范围不旅行有效地通过空气,所以使用一滴液体耦合传感器和试样以达到良好的传播。常见的耦合剂是甘油、丙二醇、水、油和凝胶。只需要少量,就足以极薄的气隙,否则传感器和目标之间的存在。

3所示。测量模式

有三种常见方法的测量时间间隔,代表了声波穿过试样。模式1是zui常见的方法,只需测量激发脉冲之间的时间间隔产生的声波和*的回声,减去一个小零炮检距值补偿固定仪器、电缆、传感器延迟。模式2包括返回的回???之间的时间间隔测量试样表面和*后墙的回声。模式3需要测量两个连续的后墙回声之间的时间间隔。

传感器的类型和特定的应用程序需求通常会规定的选择模式。米ode 1,使用接触传感器,是一个通用的测试模式对于大多数应用程序,建议使用。模式2,使用延迟线或浸没式传感器,通常是用于测量在密闭空间急剧凹或凸半径或延迟线或浸没式传感器,与浸传感器在线测量的材料,并与高温延迟线传感器进行高温测量。 模式3,也使用延迟线或浸没式传感器,通常提供zui高的测量精度和的分辨率zui小厚度在一个给定的应用程序中,的渗透时通常使用精度和/或不能解决需求模式1或2中得到满足。然而模式可以使用3只在材料生产清洁多个后墙回声,通常低衰减材料细晶粒金属、玻璃和陶瓷。

4所示。计类型

商业超声厚度量规一般分为两种类型:腐蚀量规和精密量规。超声测量的zui重要的应用是测量剩余壁厚的金属管道、坦克、结构配件,压力容器,内部腐蚀,从外面看不见。腐蚀量规设计用于这种类型的测量,利用信号处理技术,优化检测剩余的zui小厚度在粗糙、腐蚀试样,并使用专门为此对偶元素传感器。

精密量规使用单一元素传感器建议对于所有其他应用程序,包括光滑金属以及塑料、玻璃纤维,复合材料,橡胶,陶瓷。可以使用各种传感器、精密量规是极其多才多艺的,在许多情况下可以测量的精度+ / - 0.001”(0.025毫米)或更高版本,高于所能达到的精度与腐蚀量规。

5。传感器类型

接触传感器:顾名思义,接触传感器用于直接接触试样。测量与接触传感器往往zui简单的实现,他们通常是zui常见的厚度测量的应用程序除了腐蚀测量。

延迟线传感器:延迟线传感器包含一个圆柱体的塑料、环氧树脂、熔融石英称为延迟线有源元件和试样。使用它们的主要原因是薄材料测量,独立是很重要的激励脉冲从后墙复苏回声。延迟线可以用作热绝缘体,保护热敏传感器元素从直接接触高温试验件,和延迟线路也可以塑造或波状外形的改进声耦合到急剧弯曲或密闭空间。

浸没式传感器:浸没式传感器使用一列或浴水几声能量进入试样。它们可以用于在线或进程内移动产品的测量,对扫描测量,或优化耦合成锋利的半径,凹槽或渠道。

双重元素传感器:对偶元素传感器,或者只是“双刀”,主要用于测量粗糙,表面腐蚀与腐蚀量规。结合独立安装在发射和接收元素延迟线在一个小角,把能量选择距离下试样的表面。虽然用双刀有时不准确的测量与其他类型的传感器,他们通常在腐蚀调查应用程序提供更好的性能。