Evident LogoOlympus Logo
测厚仪辅导

与材料相关的因素

Ультразвуковые толщиномеры предназначены для высокоточных измерений толщины изделий из металлов пластика и прочих материалов. Однако такие факторы, как тип материала, оборудование, геометрия детали, а также навыки и внимание пользователя, могут повлиять на точность результатов измерений. Читайте дальше, чтобы узнать о факторах, влияющих на результаты ультразвуковых измерений.

Факторы, связанные с типом материала

Физические свойства исследуемого материала являются одним из факторов, влияющих на диапазон измерения и точность ультразвукового толщиномера. Сюда входят акустические и геометрические факторы.

1. Акустические характеристики исследуемого образца

Некоторые свойства, встречающиеся в конструкционных материалах, могут ограничивать точность и диапазон измерений толщины:

  • Рассеяние звука: В таких материалах, как литая нержавеющая сталь, чугун, стекловолокно и композиты звуковая энергия рассеивается от границ отдельных зерен в литых изделиях, или на границах между волокнами и матрицей в стекловолокне и композитах. Пористость материала может привести к такому же эффекту. Отрегулируйте чувствительность толщиномера во избежание обнаружения ложных эхо-сигналов. Эта компенсация может ограничить способность толщиномера детектировать действительные, отражаемые от донной поверхности эхо-сигналы, тем самым сокращая диапазон измерения.
  • Затухание звука или поглощение: Во многих полимерах, таких как пластик низкой плотности и резина, происходит быстрое затухание волн, применяющихся в ультразвуковых толщиномерах. Затухание сигнала увеличивается при повышении температуры. В этом случае величина максимальной измеряемой толщины зависит от затухания звука в материале.
  • Изменение скорости звука: Ультразвуковые измерения толщины точны только в случае правильной калибровки скорости звука в материале. Некоторые материалы демонстрируют значительные колебания скорости звука в разных точках образца. Это происходит в некоторых литых металлах из-за изменения кристаллической решетки, вызванного неравномерным охлаждением. Стекловолокно может показывать локальные колебания скорости ультразвука в зависимости от изменения слоев смолы/нитей. В большинстве случаев, пластмасса и резина демонстрируют резкое изменение скорости звука при изменении температуры. Поэтому важно, чтобы калибровка прибора и замеры производились при одинаковых температурах.
  • Обратная фаза или фазовое искажение: Фаза или полярность отраженного эхо-сигнала определяется относительным акустическим сопротивлением (плотность × скорость ультразвука) граничащих материалов. Ультразвуковой толщиномер производит расчет на основе типичной ситуации, когда образец окружен воздухом или жидкостью, обладающими меньшим акустическим сопротивлением, нежели металлы, керамика или пластик. Однако, в некоторых отдельных случаях, при измерении толщины стекла, толщины металлических изделий с внешней пластиковой изоляцией или толщины металлических изделий с медным плакирующим слоем, данная зависимость сопротивлений реверсируется и происходит фазовое искажение эхо-сигнала. Для обеспечения точности в данной ситуации, не забудьте изменить соответствующую полярность обнаружения эхо-сигнала. Еще более сложная ситуация может возникнуть с анизотропными или однородными материалами, такими как крупнозернистые литые металлы или некоторые композиты, где состояние материала приводит к появлению множественных УЗ-путей внутри площади излучения. В этих случаях фазовые искажения могут создавать эхо, которое нельзя отнести ни к негативному, ни к позитивному. Проведите эксперименты с использованием стандартных образцов для определения влияния на точность результатов измерения.

2. Физические свойства исследуемого материала

Необходимо учитывать размер, форму и качество поверхности образца для установки пределов диапазона измерения и точности.

  • Неровная поверхность образца: Максимальная точность измерений достигается при гладких контактной и донной поверхностях материала. На шероховатых поверхностях минимальное значение толщины, которое может быть измерено, увеличивается из-за переотражения звуковой волны в увеличившемся по толщине слое контактной жидкости. Кроме того, шероховатая поверхность существенно ухудшает акустический контакт и уменьшает амплитуду эхо-сигнала. Шероховатость контактной и отражающей поверхностей может влиять на качество эхо-сигналов, принимаемых датчиком, и, соответственно, на точность результатов.

    При коррозионном мониторинге, рыхлая или чешуйчатая окалина, ржавчина, коррозия или грязь на внешней поверхности объекта контроля влияет на проникновение ультразвуковой волны от преобразователя в объект. Поэтому любые свободные частицы такого рода перед проведением измерений должны быть удалены с изделия проволочной щеткой. В принципе, можно проводить контроль корродированных объектов через тонкий слой ржавчины, если он гладкий и плотно прилегает к металлу. Для обеспечения плотного прилегания преобразователя к объекту контроля, очень грубые литые или корродированные поверхности следует обработать напильником или песком. Может также потребоваться удаление краски, если она нанесена толстым слоем или отслаивается от металла.

  • Контроль криволинейных образцов: Данный фактор требует регулировки преобразователя по тестируемому образцу. При измерении на криволинейных поверхностях важно, чтобы преобразователь находился как можно ближе к центральной линии образца и как можно плотнее прилегал к поверхности. Для регулировки может быть использован подпружиненный V-образный держатель. Как правило, чем меньше радиус кривизны, тем меньше размер используемого преобразователя и тем критичнее становится выравнивание преобразователя. Для очень маленьких радиусов требуется иммерсионный подход. В некоторых случаях, полезен просмотр А-скана для оптимального выравнивания преобразователя. На искривленных поверхностях важно использовать минимальное количество контактной жидкости, необходимое для получения показаний. Избыток контактной жидкости между преобразователем и поверхностью материала образует прослойку, в которой преломляется звуковая волна и создаются помехи, оказывающие влияние на результаты измерений.
  • Конусность или эксцентриситет: Если контактная поверхность образца или его противоположная сторона скошена или эксцентрична по отношению к другой, отраженный сигнал искажается по причине отклонения пути ультразвука по ширине луча. Уровень достоверности результатов снижается. Обычно, измеренная толщина представляет собой приблизительное интегрированное среднее значение изменяющейся толщины в диаметре луча. В случае существенного несовпадения измерение невозможно, поскольку отраженный луч формирует V-образный путь от преобразователя и не может быть принят. Этот эффект усиливается с увеличением толщины материала.

Факторы, связанные с навыками оператора

Калибровка: Точность любого ультразвукового измерения зависит от точности калибровки. Важно производить калибровку скорости звука и калибровку нуля (см. раздел 4) каждый раз при смене материала или преобразователя. Мы также рекомендуем проводить периодические проверки с образцами известной толщины, чтобы убедиться в правильном функционировании толщиномера.

  • Центрирование луча: Всегда держите преобразователь ровно при измерениях на плоских поверхностях и перпендикулярно радиусу кривизны при измерениях на искривленной поверхности. При измерении на криволинейных поверхностях всегда держите преобразователь ближе к центральной линии образца. Несоосность вызовет искажение эхо-сигнала, и повлияет на точность измерения.
  • Контактная жидкость: В режиме 1 измерения (с контактным преобразователем) толщина слоя контактной жидкости учитывается при настройке параметра компенсации нуля. Для достижения максимальной точности измерений методики должны быть согласованы Используйте необходимое количество контактной жидкости. Прикладывайте преобразователь к поверхности с умеренным нажимом. Практика позволит определить уровень нажима для получения корректных показаний. Не двигайте и не тяните преобразователь по шероховатой поверхности. Обычно преобразователь с меньшим диаметром требует меньшей силы сцепления для выдавливания лишней контактной жидкости, чем преобразователь с большим диаметром. Во всех режимах качание преобразователя приводит к искажению эхо-сигналов и неточности считывания данных.

    Для коррозионного мониторинга на трубах малого диаметра, удерживайте преобразователь так, чтобы акустический экран, видимый на рабочей поверхности преобразователя, располагался перпендикулярно к центральной оси трубы, как показано ниже.

Факторы, связанные с оборудованием

Поскольку факторы конструкции прибора, такие как частота дискретизации цифрового сигнала, определяют пределы диапазона и точности ультразвукового толщиномера, достоверность и диапазон измерений в конечном итоге определяются комбинацией толщиномера, преобразователя и настройки, а также факторами, связанными с материалом. Для получения информации о типичных материалах и диапазонах толщин, измеряемых ультразвуковым толщиномером с использованием соответствующих преобразователей и настроек, см. Раздел 9.0 Приложения — Таблицы диапазонов преобразователей.

Обычно прецизионные толщиномеры, используемые с одноэлементными преобразователями, имеют более высокую присущую точность, чем коррозионные толщиномеры с раздельно-совмещенными ПЭП.

Sorry, this page is not available in your country
Let us know what you're looking for by filling out the form below.
Sorry, this page is not available in your country