Grubościomierz ultradźwiękowy to nowoczesny przyrząd pomiarowy przeznaczony do wykonywania precyzyjnych, szybkich i nieniszczących pomiarów grubości materiałów o rożnych kształtach, a przede wszystkim pomiarów grubości ścian elementów jednostronnie dostępnych takich jak kadłuby statków, konstrukcje zamknięte.
Grubościomierz przy zastosowaniu odpowiednio dobranej głowicy ultradźwiękowej umożliwia pomiar grubości elementów wykonanych z różnorodnych materiałów. Szczególnie przydatne jest wykorzystanie grubościomierza do analizy stanu grubości ścianki, gdy badane obiekty są w ciągłej eksploatacji, np. zbiorniki zawierające szkodliwe substancje, rurociągi podczas dystrybucji, kotły pracujące pod ciśnieniem. Pomiar może zostać wykonany bez konieczności wyłączania tych obiektów z ruchu.Nadrzędnym warunkiem pomiaru grubości dowolnego materiału jest przejście fali ultradźwiękowej przez badany materiał. Brak przejścia fali ultradźwiękowej, a tym samym brak pomiaru może być spowodowany rozwarstwieniami w materiale, szczelinami, pęcherzami powietrza, ziarnistą strukturą, złym przyleganiem powłoki ochronnej lub niedostatecznym sprzężeniem głowicy ultradźwiękowej z mierzonym elementem. Warunkiem dokładnego pomiaru grubości jest określona i niezmienna prędkość fali w mierzonym materiale. Niepożądana zmiana prędkości następuje w momencie przejścia fali z jednego rodzaju materiału w drugi (różna akustyczna oporność falowa), a także w materiale platerowanym lub pokrytym warstwą farby, lakieru, co w efekcie daje fałszywy odczyt pomiaru grubości.
Grubościomierz ultradźwiękowy może pracować w dwóch trybach pomiarowych P-E (Puls-Echo) – pomiar standardowy lub E-E (Echo-Echo) – pomiar grubości materiałów pokrytych powłoką ochronną oraz skorodowanych. W przypadku powierzchni zabezpieczonych powłoką ochronną o grubości nie przekraczającej 1 mm, przyrząd umożliwia pomiar grubości ścianki konstrukcji z pominięciem powłoki ochronnej z zastrzeżeniem, że grubość ścianki jest niemniejsza aniżeli 2,5 mm. Grubościomierz pozwala na wykonywanie profesjonalnych badań kadłubów statków i weryfikację grubości materiałów nie niszcząc kadłuba.
Budowa urządzenia
Grubościomierz ultradźwiękowy składa się z elektronicznego układu pomiarowego zasilanego z baterii lub akumulatorów oraz dołączanej ultradźwiękowej głowicy pomiarowej. Przyrząd zamienia przy wykorzystaniu głowicy ultradźwiękowej impulsy elektryczne wysyłane z nadajnika na drgania mechaniczne. Wprowadzone w badany materiał drgania tworzą falę ultradźwiękową, która przechodzi do dna materiału (przeciwległej ścianki), a po odbiciu się od dna wraca do głowicy ultradźwiękowej. Czas jaki upływa od momentu wysłania impulsu do powrotu fali jest proporcjonalny do grubości badanego materiału. Sygnały wejściowy i wyjściowy głowicy ultradźwiękowej przetwarzane są przez układ pomiarowy, a po obróbce matematycznej wynik wyświetlany jest na wyświetlaczu przyrządu. Układ sterowania zarządzany przez mikrokontroler umożliwia nie tylko wykonywanie pomiarów, ale w zależności od realizowanej funkcji, steruje transmisją danych na wyświetlacz, do pamięci urządzenia lub do komputera z użyciem dedykowanej aplikacji.
Wykonanie pomiaru
Pomiary grubości polegają na przepuszczeniu fali ultradźwiękowej przez badany materiał. Ultradźwiękowy pomiar grubości jest możliwy dla wielu różnych materiałów, w tym metali, tworzyw sztucznych i szkła. Jednak nie wszystkie materiały są odpowiednie do przenoszenia fal ultradźwiękowych. Materiały, przez które fale ultradźwiękowe przenoszone są z trudnością, to niektóre materiały lane takie jak beton oraz inne np. drewno, włókno szklane i niektóre gumy. Gdy ultradźwięki przemieszczają się przez dowolny materiał są częściowo wchłaniane i tłumione. Jeżeli materiał, przez który przemieszcza się fala ultradźwiękowa, ma strukturę ziarnistą, to fale ultradźwiękowe ulegają rozproszeniu. Takie efekty zmniejszają energię fal, a zatem zdolność przyrządu do wykrywania powracającego echa.
Ultradźwięki o wyższej częstotliwości są pochłaniane i rozpraszane bardziej niż ultradźwięki o niższej częstotliwości. Chociaż może się wydawać, że zastosowanie głowicy o niższej częstotliwości może być lepsze w każdym przypadku, to jednak niskie częstotliwości są mniej kierunkowe niż częstotliwości wysokie. Zatem przetwornik o wyższej częstotliwości jest lepszym wyborem do wykonywania pomiarów bardziej precyzyjnych z wyższą rozdzielczością. Z reguły w materiałach takich jak metale, szkło stosuje się głowice ultradźwiękowe o wyższych częstotliwościach np. 5MHz. Natomiast w tworzywach sztucznych ze względu na wyższe tłumienie np. 2,5MHz. O tym jaką głowicę zastosować dla danego materiału powinien przesądzić test wykonany przy użyciu różnych głowic. Wybór odpowiedniej głowicy jest często kwestią kompromisów między różnymi cechami. Konieczne może być eksperymentowanie z różnymi głowicami ultradźwiękowymi w celu znalezienia takiej, która umożliwi pomiar badanego materiału.
Pomiar grubościomierzem ultradźwiękowym jest szybki i co ważne nie niszczy powierzchni kadłuba jachtu. Jest to bardzo dokładna metoda pomiarowa ale czasochłonna i wymaga odpowiedniego przygotowania urządzenia do wykonywania pomiarów. Jeśli potrzebujesz zweryfikować stan kadłuba jachtu skontaktuj się ze mną to omówimy szczegóły i dobierzemy odpowiednią metodę pomiarową do Twoich potrzeb.
Przeczytaj artykuły o podobnej tematyce:
Badanie kadłuba jachtu
Świadomy zakup jachtu- badanie kadłuba
Nieniszcząca metoda badania laminatu
Anody -kluczowa ochrona przed korozją
