Измерение толщины изделия эхо-методом по второму способу ( по частоте повторения многократных отражений УЗК)

Измерение толщины изделия эхо-методом по первому способу (по длительности прохождения ультразвукового импульса).

Измерение толщины изделий

Для контроля толщины изделий применяют эхо- и резонансный методы. Толщину изделия эхо-методом измеряют двумя способами: по длительности прохождения ультразвукового импульса и частоте повторения многократных отражений ультрозвуковых колебаний (УЗК).

Для измерения толщины эхо-методом по первому способу установим прямои преобразователь на контролируемую деталь. Импульс УЗК, распространяясь в металле с определенной скоростью. многократно отражается от противоположных поверхностей изделия воздействуя на пьезоэлемент (при обратном ходе), отдает ему часть энергии. При этом каждый последующии отраженный импульс несет меньшую энергию (из-за поглощения и рассеяния УЗК) и воздействует на пьезоэлемент с меньшей силой. На экране ЭЛТ возникает последовательный ряд сигналов, равноотстояших друг от друга и убывающих по амплитуде (рис.). Интервал времени между двумя любыми соседними сигналами прямо пропорционален измеряемой толщине.

Минимальная контролируемая толщина при заданной частоте зависит от длительности ультразвукового импульса интервала. При малых толщинах интервал может стать равным длительности ультразвукового импульса, многократные отражения на экране дефектоскопа сольются и контроль станет невозможным. Для того чтобы можно было контролировать еще более тонкие стенки необходимо уменьшить длительность излучаемых импульсов (например, увеличив частоту прозвучивания). На практике для измерения толщины тонких стенок применяют частоты 5—10 МГц и более. При этом высокий коэффициент затухания, например, в жаропрочных сплавах не является препятствием для высокочастотных УЗК, так как толщину в 1—2 мм они «пробивают» свободно. В этом случае лишь уменьшается количество многократных отражений на экране ЭЛТ.

Максимальная измеряемая толщина зависит от мощности импульсного генератора, его чувствительности, частоты УЗК и структуры металла. На практике точное определение больших толщин требуется редко. Как правило, диапазон измеряемых толщин колеблется от двух до нескольких десятков миллиметров.

Погрешность эхо-импульсных толщиномеров при измерении изделий с хорошо обработанными и параллельными поверхностями не превышает 0,1 мм, а минимальная измеряемая толщина плоских образцов—0,25—0,3 мм. При измерении изделий с грубообработанными, коррелированными и непараллельными поверхностями погрешность измерений возрастает до 0,2—0,3 мм, а минимальная измеряемая толщина до 1,2—1,5 мм.

Измерение толщины изделий эхо-методом по второму способу основано на частотном анализе многократных отражений эхо-сигналов, подаваемых на амплитудно-частотный анализатор спектра. При совпадении частоты многократных отражений с частотой анализатора, на выходе последнего появляются сигналы, временное положение которых при жесткой связи частотной и временной разверток указывает на значение толщины. Этот способ позволяет уменьшить погрешности измерения толщины в диапазоне 0,5—10,0 мм до =2 % (погрешность эхо-толщиномеров для измерения временного интервала достигает 3—10%).