مقدمه ای بر ضخامت سنج آلتراسونیک (بخش دوم)
انواع ضخامت سنج آلتراسونیک کدامها هستند؟
ضخامت سنج های اولتراسونیک تجاری به طور کلی به دو نوع تقسیم می شوند:
خوردگی سنج و گیج دقیق.
مهم ترین کاربرد برای اندازه گیری اولتراسونیک، اندازه گیری ضخامت دیواره باقی مانده لوله های فلزی، مخازن، قطعات ساختاری و مخازن تحت فشار است که در معرض خوردگی داخلی هستند که از بیرون قابل مشاهده نیست بنابراین گیج های خوردگی برای این نوع اندازه گیری با استفاده از تکنیک های پردازش سیگنال طراحی شده اند که برای تشخیص حداقل ضخامت باقی مانده در یک قطعه آزمایشی زبر و خورده شده، بهینه شده اند و از ترنسدیوسرهای دو عنصری تخصصی برای این منظور استفاده می کنند.
نوع دوم ضخامت سنجهای آلتراسونیک که به گیج های دقیق معروف بودند ، از مبدل های تک عنصری استفاده می کنند و برای همه کاربردهای دیگر از جمله فلزات صاف و همچنین پلاستیک، فایبرگلاس، کامپوزیت ها، لاستیک و سرامیک توصیه میشوند.
این ضخامت سنجها با طیف گسترده‌ای از مبدل‌های موجود، گیج‌های دقیق بسیار متنوعی هستند و در بسیاری از موارد می‌توانند با دقت +/- 0.001 اینچ (0.025 میلی‌متر) یا بیشتر، بالاتر از دقتی که می‌توان با گیج‌های خوردگی به دست آورد، اندازه‌گیری را انجام دهند.
انواع ترنسدویوسرها کدامند؟
ترنسدیوسرهای تماسی:
همانطور که از نام آنها پیداست، مبدل های تماسی در تماس مستقیم با قطعه مورد آزمایش استفاده می شوند. اندازه‌گیری‌ها با مبدل‌های تماسی اغلب ساده‌ترین روش‌ها برای اجرا هستند و معمولاً اولین انتخاب برای رایج‌ترین کاربردهای ضخامت‌سنج به غیر از سنجش خوردگی هستند.
ترنسدیوسرهای خط تاخیری: مبدل های خط تاخیری دارای استوانه ای از پلاستیک، اپوکسی یا سیلیس ذوب شده هستند که به عنوان خط تاخیر بین عنصر فعال و قطعه مورد تست شناخته می شود. دلیل اصلی استفاده از آنها برای اندازه گیری مواد نازک است، جایی که مهم است که بازیابی پالس تحریک را از پژواک های دیواره پشتی جدا کنیم. یک خط تاخیری را می توان به عنوان عایق حرارتی استفاده کرد و از عنصر مبدل حساس به گرما در برابر تماس مستقیم با قطعات تست داغ محافظت کرد و همچنین خطوط تاخیر را می توان جهت بهبود صدا در فضاهای به شدت منحنی یا محدود،شکل داد و یا کانتور کرد.
ترنسدیوسرهای غوطه وری:
مبدل‌های غوطه وری از یک ستون یا حمام آب برای اتصال انرژی صوتی به قطعه مورد آزمایش استفاده می‌کنند. آنها را می توان برای اندازه گیری آنلاین یا در حین فرآیند برای محصول متحرک، برای اندازه گیری های اسکن شده یا برای بهینه سازی اتصال به شعاع ها، شیارها یا کانال های تیز استفاده کرد.
ترنسدیوسرهای دوگانه :
مبدل‌های دو عنصری یا به طور ساده «دوگانه» عمدتاً برای اندازه گیری سطوح ناهموار و خورده شده در گیج‌های نوع خوردگی استفاده میشوند. عناصر انتقال و دریافت را به صورت جداگانه در یک خط تاخیر با زاویه کوچکی برای تمرکز انرژی در یک فاصله انتخاب شده در زیر سطح یک قطعه مورد آزمایش قرار می دهند. اگرچه اندازه گیری با مبدل های دوگانه گاهی به اندازه سایر انواع مبدل ها دقیق نیست اما آنها معمولاً عملکرد بهتری را در برنامه های بررسی خوردگی ارائه می دهند.
چه چیزهای دیگری را در خصوص ضخامت سنج آلتراسونیک باید در نظر بگیریم؟
در هر کاربرد سنجش اولتراسونیک، انتخاب گیج و مبدل به مواد مورد اندازه گیری، محدوده ضخامت، هندسه، دما، دقت مورد نیاز و هر شرایط خاصی که ممکن است وجود داشته باشد بستگی دارد. در زیر عوامل عمده ای دیگری که باید در نظر گرفته شود فهرست شده است:
جنس ماده مورد آزمایش:
نوع ماده و محدوده ضخامت مورد اندازه گیری مهمترین فاکتور در انتخاب گیج و مبدل می باشد. بسیاری از مواد مهندسی متداول از جمله بیشتر فلزات، سرامیک ها و شیشه، امواج فراصوت را بسیار کارآمد منتقل می کنند و به راحتی می توان آنها را در محدوده وسیعی از ضخامت اندازه گیری کرد. بیشتر پلاستیک‌ها انرژی مافوق صوت را سریع‌تر جذب می‌کنند و بنابراین محدوده حداکثر ضخامت محدودتری دارند، اما هنوز هم می‌توان آنها را به راحتی در اکثر موقعیت‌های تولید اندازه‌گیری کرد. لاستیک، فایبرگلاس و بسیاری از کامپوزیت‌ها می‌توانند بسیار تضعیف‌کننده باشند و اغلب به گیج‌های نفوذ بالا با پالسرو گیرنده‌های بهینه سازی شده برای عملکرد فرکانس پایین نیاز دارند.
ضخامت:
محدوده ضخامت نیز نوع گیج و مبدلی را که باید انتخاب شود تعیین می کند. به طور کلی، مواد نازک در فرکانس های بالا و مواد ضخیم یا تضعیف کننده در فرکانس های پایین اندازه گیری می شوند. مبدل‌های خط تاخیری اغلب در مواد بسیار نازک استفاده میشوند، اگرچه مبدل‌های خط تاخیری (و غوطه‌وری) به دلیل پتانسیل تداخل به صورت مضربی از اکوی رابط، حداکثر ضخامت قابل اندازه‌گیری محدودتری دارند. در برخی موارد که شامل محدوده ضخامت وسیع و/یا مواد متعدد است، ممکن است به بیش از یک نوع مبدل نیاز باشد.
هندسه:
با افزایش انحنای سطح قطعه، راندمان اتصال بین مبدل و قطعه مورد آزمایش کاهش می‌یابد، بنابراین با کاهش شعاع انحنا، اندازه مبدل نیز باید کاهش یابد. برای اندازه‌گیری در شعاع‌های بسیار تیز، به‌ویژه منحنی‌های مقعر، ممکن است به مبدل‌های خط تاخیری دارای خطوط ویژه یا مبدل‌های غوطه‌وری غیر تماسی برای کوپل شدن مناسب صدا نیاز باشد. همچنین ممکن است از مبدل های خط تاخیر و غوطه وری برای اندازه گیری در شیارها، حفره ها و مناطق مشابه با دسترسی محدود استفاده شود.
دما:
مبدل های تماسی معمولی را می توان به طور کلی بر روی سطوحی تا حدود 125 درجه فارنهایت یا 50 درجه سانتی گراد استفاده کرد. استفاده از اکثر مبدل های تماسی بر روی مواد داغ تر می تواند منجر به آسیب دائمی به دلیل اثرات انبساط حرارتی شود. در چنین مواردی، مبدل‌های خط تاخیری با خطوط تاخیری مقاوم در برابر حرارت، مبدل‌های غوطه وری و یا مبدل‌های دو عنصری با دمای بالا باید استفاده شوند.
معکوس فاز:
گاهی کاربردهایی وجود دارند که در آن ماده ای با امپدانس آکوستیک پایین (چگالی ضربدر سرعت صوت) به ماده ای با امپدانس صوتی بالاتر متصل می شود. نمونه‌های معمولی شامل پوشش‌های پلاستیک، لاستیک و شیشه روی فولاد یا سایر فلزات و پوشش‌های پلیمری روی فایبرگلاس است. در این موارد پژواک از مرز بین دو ماده نسبت به پژواک به دست آمده از یک مرز هوا، فاز معکوس یا معکوس خواهد شد. این شرایط معمولاً با یک تغییر تنظیمات ساده در ابزار قابل تطبیق است، اما اگر در نظر گرفته نشود، قرائت ها ممکن است نادرست باشند.
دقت:
عوامل زیادی بر دقت اندازه‌گیری در یک کاربرد خاص تأثیر می‌گذارند، از جمله کالیبراسیون مناسب ابزار، یکنواختی سرعت صدای مواد، تضعیف و پراکندگی صدا، ناهمواری سطح، انحنا، کوپل ضعیف صدا، و عدم موازی سازی دیواره پشتی. هنگام انتخاب گیج و مبدل همه این عوامل باید در نظر گرفته شوند. با کالیبراسیون مناسب، اندازه گیری ها معمولاً با دقت +/- 0.001 اینچ یا 0.01 میلی متر انجام می شود و در برخی موارد دقت می تواند به 0.0001 اینچ یا 0.001 میلی متر برسد. دقت در یک کاربرد معین را می توان با استفاده از استانداردهای مرجع با ضخامت دقیقاً مشخص، تعیین کرد. به طور کلی، گیج‌هایی که از خط تاخیر یا مبدل‌های غوطه‌وری برای اندازه‌گیری‌های حالت سوم استفاده می‌کنند، می‌توانند ضخامت یک قطعه را دقیقاً تعیین کنند.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.