Ultrasonic kapal: operating prinsipyo, mga tagubilin, mga tagagawa, mga review

Ultrasonic kapal pagsukat ay non-mapanirang paraan ng pagpapasiya ng ang lapad ng one-sided na materyal. Ito ay mabilis, maaasahan, maraming nagagawa, at, sa kaibahan sa mikron o caliper, ay hindi nangangailangan ng access sa magkabilang panig ng object. Ang unang komersyal na sensor, gamit ang prinsipyo ng paniktik-submarino, ay lumitaw sa huli 1940s. Maliit na mga aparatong nabibitbit, na-optimize para sa isang malawak na hanay ng mga application, ay naging pangkaraniwan sa 1970s. At pagbabago sa microprocessor teknolohiya ay humantong sa isang bagong antas ng katumpakan, pagiging simple at miniaturization.

Produksyon ng device na kasangkot sa isang malaking bilang ng mga kilalang kumpanya. Kabilang sa mga ito - ang Aleman kumpanya Siemens, American Dakota Ultrasonics, British Cygnus. Sa Rusya, mga aparato na ginawa ng mga kumpanya tulad ng SPF "AKS" SPC "Beam", SPC "MaksProfit" at iba pa.

Kung ano ang maaaring sinusukat?

Sa kapaki-pakinabang sa anumang maginoo construction materyal na maaaring sinusukat gamit ultrasound. Ultrasonic sensor ay maaaring i-configure upang riles, plastik, composites, salamin, keramika at salamin. Posible ring sukat ng mapapalabas plastik at pinagsama sa proseso ng pagmamanupaktura - bilang natatanging mga layer o coatings, at multilayer mga artikulo, likido at biological specimens. Ang isa pang operasyon kung saan lamang ng mga kinakailangang ultrasonic kapal, - pagpapasiya ng brick kapal at mga istraktura ng kongkreto, aspalto at bato. Ang ganitong mga sukat ay halos palaging non-mapanirang at nangangailangan ng walang cutting o disassembly pasilidad.

Materyales na hindi angkop para sa maginoo ultrasonic pagsukat dahil sa mahinang paghahatid ng mataas na dalas ng waves, isama kahoy, papel, kongkreto at foamed produkto.

Paano upang masukat?

Sound enerhiya ay maaaring likhain sa loob ng isang malawak na dalas ng spectrum. May naririnig na tunog ay nasa saklaw mula sa 20 sa 20 KHz. Ang mas mataas na frequency, mas mataas ang pinaghihinalaang tone. Ang enerhiya ng isang mas mataas na frequency na lampas tao pagdinig, na tinatawag na ultrasound. Sa karamihan ng mga kaso, ultrasonic inspeksyon ay isinasagawa sa ang dalas hanay mula sa 500 kHz sa 20 MHz, bagaman ang ilan specialized tools umabot sa 50 kHz o 100 MHz. Hindi alintana ang dalas, ang sonik enerhiya ay mechanical vibrations pagpapalawak sa isang tinukoy na medium, tulad ng air o bakal, alinsunod sa mga pangunahing batas ng pisika waves.

Para sa mga sukat gamit ang ultrasonic pader kapal gauge. Ang operating prinsipyo ng ang aparato ay binubuo sa eksaktong pagkalkula ng pulse transit panahon ng maliit na probe (transduser) sa pamamagitan ng pagsukat ng bagay, na nakalarawan sa kanyang inner surface o malayo sa gitna pader. Dahil sound waves sumasalamin off hangganan sa pagitan ng hindi magkapareho materyales, pagsukat na ito ay karaniwang ginanap sa isang kamay, sa "pulse / echo".

transducer comprises ng isang piezoelectric elemento na kung saan ay nasasabik sa pamamagitan ng isang maikling electrical pulse upang bumuo ng hiwalay ultrasonic waves. Sila ay ipinadala sa nasukat na mga materyal, at pumasa sa pamamagitan nito hanggang harapin mo ang likod sa dingding o iba pang balakid. Ang masasalamin wave ay nagbalik sa transduser na-convert ang makina vibrations sa elektrikal enerhiya. Sa katunayan, ultrasonic kapal gauges makinig para dayandang mula sa ang kabaligtaran side. Karaniwan, ang agwat ng oras sa pagitan ng mga napadala at ang masasalamin signal ay lamang ng ilang millionths ng isang segundo. Ang aparato ay pumasok data sa mga bilis ng tunog sa mga materyal mula sa kung saan maaari itong pagkatapos ay makalkula ang kapal sa pamamagitan ng paggamit ng isang simpleng mathematical relasyon: d = V t / 2, kung saan:

• d - ang kapal ng bahaging ito;
• V - bilis ng tunog;
• t - sinukat na oras ng tunog talata.

Isang mahalagang parameter

Ito ay mahalaga na tandaan na ang bilis ng tunog sa mga bagay sa ilalim ng pag-aaral ay isang mahalagang bahagi ng kalkulasyon na ito. Iba't ibang mga materyales magpadala ng sound waves sa ibang paraan. Bilang isang panuntunan, ang mga solids sa itaas nito, at sa mga soft - ibaba. Bilang karagdagan, maaari itong mag-iba malaki sa temperatura. Kasabay nito ay dapat palaging ma-calibrate ultrasonic kapal gauges para sa bilis sa nasukat na mga materyal, mula sa kung saan direkta ay depende sa katumpakan ng mga readings.

Sound waves sa MHz saklaw sa pamamagitan ng hangin nasubukan masama, kaya upang mapabuti ang sound transmisyon sa pagitan ng emitter at ang sample ay nakalagay ang isang drop ng likido pagkabit. Karaniwan, ang couplant ginagamit gliserol, propylene glycol, tubig, langis at gel. Tanging ang isang maliit na halaga ng likido upang punan ang lubos na manipis na hangin puwang.

mode ng pagsukat

Manufacturers ultrasonic kapal pagsukat agwat ng oras ang enerhiya ng pagpasa sa pamamagitan ng mga pagsubok ispesimen sa tatlong paraan:

1. Ang agwat sa pagitan ng paggulo pulse, na bumubuo ng isang sound wave at ang unang pagbabalik echo minus isang maliit na offset halaga, ang offset pagkaantala sa ang kasangkapan, at cable converter.
2. Ang agwat ng oras sa pagitan ng mga dayandang ay bumalik mula sa mga sample na ibabaw at ang unang masasalamin dayandang.
3. Ang agwat sa pagitan ng dalawang magkakasunod na ibaba dayandang.

Ang pagpili ay karaniwang dictates ang uri ng transduser, at tukoy na mga pangangailangan application. Ang unang mode ay ginamit sa isang contact ng sensor at inirerekomenda para sa karamihan ng mga application. Ang ikalawang pagkaantala linya ay naroroon o inilulubog transducers inilapat sa malukong at matambok ibabaw sa isang closed space, para sa pagsukat ng isang gumagalaw na materyal o mataas na temperatura na mga bagay.

Ang ikatlong mode ay gumagamit din ng isang pagka-antala linya o immersion sensor at kadalasan ay nagbibigay ng mataas na katumpakan at ang pinakamahusay na minimum na resolution kapal. Karaniwang ginagamit kapag ang kalidad ng mga sukat ng unang o ikalawang mode ay unsatisfactory. Gayunpaman, sa huli mode ay angkop lamang para sa mga materyales na makabuo ng malinis maramihang mga dayandang, bilang isang panuntunan, na may isang mababang pamamasa pati na ng pino ang haspe metal, salamin, keramika.

Dalawang uri ng mga device

Ultrasonic kapal gauges ay karaniwang nahahati sa dalawang uri: kaagnasan at katumpakan. Isa sa mga pinaka-mahalagang mga aplikasyon ay ang pagpapasiya ng ang lapad ng mga tira-tirang metal pader ng pipe, sasakyang-dagat, istruktura bahagi at presyon vessels na kung saan ay napapailalim sa panloob na kaagnasan at maaaring hindi nakikita mula sa labas. Kapal gauge, ultrasonic kaagnasan at ay dinisenyo para sa hangaring ito. Ginagamit nila signal processing pamamaraan na naka-optimize para sa pagtuklas ng minimal natitirang wall lapad sa magaslaw at rusted samples na may specialized dalawang-element sensors.

Sa ibang mga kaso, inirekomenda nito ang paggamit ng mga instrumento precision may single converter - para sa metal, plastik, payberglas, composites, goma at keramika. Sa pamamagitan ng isang mayorya ng mga sensor ng iba't-ibang mga aparatong precision, na maaaring masukat na may isang kawastuhan ng ± 0025 mm o mas mataas, na kung saan ay mas mataas kaysa sa kaagnasan probes.

Standard ultrasonic kapal gauges ay inuri sa pamamagitan ng mga layunin, na antas ng automation, proteksyon mula sa exposure sa kapaligiran, paglaban sa mechanical stress, at din ang nagtatakda ng kanilang mga pangunahing ini-index.

uri ng converter

• Makipag-ugnay sa transducers ay ginagamit sa direct contact na may ang mga pagsubok sample. Sukat sa kanila madali, kaya sila ay ginagamit nang mas madalas.
• Converter pagkaantala linya bumubuo plastic, epoxy o kuwarts silindro bilang isang tagapamagitan sa pagitan ng mga aktibong sangkap at ang mga pagsubok object. Ang pangunahing dahilan para sa kanilang paggamit - Pagsukat ng manipis na mga bagay, kung saan ito ay mahalaga upang paghiwalayin ang paggulo pulses mula sa ilalim echo. Ang pagkaantala linya ay maaaring magsilbi bilang isang init insulator, pagprotekta temperatura sensitive detector elemento mula sa direktang contact na may mainit na materyales. Gayundin, maaari itong nabuo, ang pagpapabuti ng mahigpit na pagkakahawak sa matalim lukob o matambok ibabaw.
• Submersible transducers para sa supplying acoustic enerhiya sa pagsukat ng elemento gamit ang isang paliguan ng tubig o haligi. Sila ay ginagamit para sa pagsukat ng paglipat ng mga bagay, para sa pag-scan o pag-optimize ng pagkabit sa presensya ng matalim radii, grooves o channels.
• Converter na may dalawang mga elemento ay ginagamit sa kinakaing unti-unti shirinomerah para sa pagpapasiya kung ang lapad ng bagay na may magaspang, ang corroded ibabaw. Binubuo ito ng hiwalay na pagpapadala at pagtanggap ng mga elemento na naka-install sa isang bahagyang anggulo sa pagkaantala linya upang ituon ang enerhiya sa isang napiling distansya sa ibaba ng ibabaw ng sinusukat sample. Kahit na tulad ng mga sukat ay hindi bilang tumpak hangga't iba pang mga uri ng sensor, ay may posibilidad sila upang magbigay ng isang malaki mas mataas na kapasidad.

Ultrasonic Kapal Gauge: pagtuturo

Upang maghanda para sa transduser pagsukat ay dapat na konektado sa aparato, buksan ito, i-set ang bilis ng tunog at i-calibrate. Upang gawin ito, mag-aplay ng isang maliit ng materyal contact sa karaniwang pag-calibrate, i-attach ang isang sensor at paganahin ang pag-calibrate mode. Ang pamamaraan na ito ay dapat laging isagawa matapos na pinapalitan ang inverter o baterya. Variant ng mga kilalang pag-calibrate kapal at ang bilis ng tunog.

Para sa mga sukat ay dapat na inilapat sa ibabaw ng bagay at upang gumawa contact agent sensor. Ang resulta ay ipinapakita sa display. Posible bang gamitin ang aparato sa pag-scan mode, halimbawa, upang maghanap para sa mga pinakamaliit na kapal ng materyal. Posible rin upang i-configure ang isang alarma upang makilala ang mga lokasyon na may isang pader laki ng mas mababa kaysa sa set na halaga.

Para sa pagsukat ng bilis ng tunog upang maging pare-object caliper o micrometer, i-attach converter at maghintay para sa resulta. Sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga pre-sinusukat halaga, pindutin ang pindutan upang i-save ang data sa memory. Ang ilang mga aparato payagan ang paglipat ng data sa isang PC.

Ultrasonic kapal: review

Mga gumagamit positibo tasahin compact na laki, kadalian ng paggamit, pagiging maaasahan, kadalian ng pag-calibrate ng modernong device. Eksperto tandaan ang kawalan ng mga alternatibo sa mga device na may ganitong uri kapag pinahahalagahan ang kalagayan ng mga kotse, ang kalidad ng pagganap ng bodywork. Ang aparato ay ginagawang posible na matukoy kung ang sasakyan ay upang magpintang muli at kung ito ay kasangkot sa isang aksidente. Kapal, na walang kinakailangang couplant, pati na rin na may kakayahang upang isagawa self-pag-calibrate, ang mga pinaka-popular na.

Materyal at range

Ultrasonic kapal, sa prinsipyo ng kung saan ay pinili depende sa komposisyon, pagsukat hanay, geometry, temperatura, ang mga kinakailangan sa katumpakan at iba pang mga posibleng mga kondisyon, minsan lang kailangang-kailangan.

materyal na uri at lawak ng sukat ay ang pinaka-mahalagang mga kadahilanan sa ang aparato pagpili at inverter. Maraming mga sangkap, kabilang ang karamihan ng mga metal, keramika at salamin, ultrasound ay ginanap napaka-epektibo at pahintulutan para sa mga sukat sa isang malawak na hanay. Karamihan sa mga plastik ay absorb ng enerhiya at samakatuwid ay may isang limitadong maximum range kapal, ngunit sa karamihan ng mga sitwasyon sa trabaho pagsukat ay hindi magdulot ng mga problema. Goma, payberglas at marami composite materyales absorb magkano ang mas malakas at nangangailangan ng higit pang mga transmitters at receiver na naka-optimize para sa operasyon sa mababang frequency.

Kapal ay tumutukoy sa uri ng converter. Manipis na mga bagay ay sinusukat sa mataas na frequency at makapal o pamamasa - mababa. Para sa napaka-manipis na materyales na ginamit pagkaantala linya, kahit na sila, pati na rin submersible transducers ay limitado sa kapal measurements dahil sa pagkagambala mula sa mga maramihang echo. Sa kaso ng malawak na mga bagay o mga bagay na binubuo ng ilang mga materyales ay maaaring mangailangan ng iba't ibang uri ng sensor.

Ang kurbada ng ibabaw

Sa pamamagitan ng isang pagtaas sa ang kahusayan ng kurbada ng contact ibabaw sa pagitan ng transduser at ang bagay na sinusukat ay nabawasan, gayunpaman na may nagpapababa ng radius ng kurbada ay dapat na nabawasan sensor resolution. Ang pagsukat ng napakaliit na radii maaaring mangailangan ng paggamit ng pagkaantala linya o contactless submersible transducers. Maaari din nilang gamitin para sa mga sukat sa grooves, cavities at iba pang mga lugar na may limitadong pag-access.

temperatura

Makipag-ugnay sa transducers sa pangkalahatan ay naaangkop sa mga object sa isang temperatura ng 50 ° C. Higit pang mga mainit na materyales ay maaaring makapinsala sa sensor dahil sa ang epekto ng thermal expansion. Sa naturang mga kaso, dapat mong laging gumamit ng inverters sa pagkaantala linya, isang init-lumalaban, mataas na temperatura o immersion sensor na may dalawang mga elemento.

Sa ilang mga kaso, na may mababang tunog impedance bagay (density multiply sa bilis ng tunog) ay konektado sa isang materyal na may isang mataas acoustic impedance. Karaniwang halimbawa - ang plastic, goma at salamin coating ng bakal o iba pang mga metal, salamin at polymeric Pintura. Sa kasong ito ang echo mula sa hangganan sa pagitan ng dalawang mga materyales ay fazoinvertirovannym - inverted na may paggalang sa echo mula sa hangganan na may hangin. Ito ay maaaring naitama sa pamamagitan ng simpleng pagbabago ng mga setting ng aparato, ngunit kung wala ay tapos na, pagkatapos ay ang pagbabasa ay hindi tumpak.

pagkakamali

Ang pagsukat kawastuhan ay apektado ng maraming mga kadahilanan, kabilang ang pag-verify ng ultrasonic kapal gauges at ang kanilang mga pag-calibrate, bilis pagkakapareho sa sustansiya, pagpapalambing at scattering ng sound, ibabaw pagkamagaspang at ibabaw kurbada, mahinang komunikasyon at ibaba paralelismo. Katumpakan ay pinakamahusay na nakakamit gamit ang mga pamantayan ng mga kilalang laki. Sa pamamagitan ng tamang pag-calibrate error ultrasonic kapal ng ± 0,01 mm at kahit ± 0001 mm. pagkaantala linya o immersion transducers sa ikatlong mode din mapabuti ang pagsukat kawastuhan.