Czym są ultradźwiękowe mierniki grubości i do czego służą?
Ultradźwiękowe mierniki grubości (UTG) to przyrządy pozwalające bezinwazyjnie zmierzyć grubość materiału, zwykle odwołując się tylko do jednej strony obiektu. Wykorzystują one zjawisko wysyłania fali akustycznej o wysokiej częstotliwości i pomiaru czasu powrotu jej echa od przeciwległej powierzchni (tylnej ścianki) materiału. Na podstawie zmierzonego czasu oraz znanej prędkości dźwięku w danym materiale miernik oblicza lokalną grubość ścianki. Metoda ultradźwiękowa jest nieniszcząca – nie uszkadza elementu – co ma kluczowe znaczenie w kontroli jakości oraz przeglądach technicznych, gdzie ważne jest zachowanie integralności konstrukcji.
Zastosowania:
Ultradźwiękowe grubościomierze ścianek są niezastąpione przy ocenie stopnia korozji zbiorników i rurociągów, kontroli erozji i zużycia elementów eksploatacyjnych, a także w kontroli jakości w produkcji (np. sprawdzanie, czy grubość odlewów, blach czy plastikowych elementów jest zgodna z założeniami). Ponieważ do pomiaru wymagany jest dostęp tylko z jednej strony, urządzenia te świetnie sprawdzają się tam, gdzie niemożliwe jest użycie narzędzi pomiarowych od wewnątrz obiektu (np. grubość ścian rury, kadzi czy kadłuba). Ultradźwiękowe mierniki grubości mogą mierzyć praktycznie wszystkie materiały stałe – metale, tworzywa sztuczne, szkło, ceramikę czy kompozyty. Dzięki takiej wszechstronności znajdują zastosowanie w wielu branżach przemysłowych: energetyce, petrochemii, konstrukcjach stalowych, motoryzacji, stoczniach i wielu innych.
Jak działa technologia pomiaru ultradźwiękowego?
Grubościomierz ultradźwiękowy składa się z przetwornika (sondy) oraz elektroniki wysyłającej impulsy i obliczającej wynik. Sonda przykładana do badanej powierzchni generuje krótkie impulsy ultradźwiękowe, które przenikają w głąb materiału. Gdy fala natrafi na przeciwległą granicę materiału lub na inny materiał, zostaje odbita i wraca do sondy jako echo. Elektronika miernika rejestruje czas przebiegu fali tam i z powrotem, a następnie na podstawie tego czasu oraz zadanego parametru prędkości dźwięku w materiale oblicza grubość ścianki. Innymi słowy, grubość = (prędkość fali * czas przelotu) / 2.
Bardzo ważnym elementem pomiaru jest użycie odpowiedniego środka sprzęgającego (żelu ultradźwiękowego) między sondą a mierzonym obiektem. Bez tego fale ultradźwiękowe nie przejdą efektywnie z przetwornika do materiału – cienka warstwa żelu eliminuje powietrze i zapewnia dobry kontakt akustyczny. Należy nanieść odrobinę żelu na powierzchnię pomiaru przed wykonaniem odczytu.
Tryby pojedynczego i wielokrotnego echa:
Standardowy pomiar ultradźwiękowy mierzy czas pierwszego echa od tylnej ścianki – jest to tzw. pomiar Single Echo. Niektóre sondy mogą jednak pracować w trybie Multiple Echo, gdzie analizowane są kolejne odbicia sygnału od tylnej ścianki. Dzięki temu, jeśli na przedniej powierzchni jest np. warstwa farby ochronnej, miernik może pominąć grubość powłoki malarskiej, obliczając grubość samego metalu na podstawie różnicy czasów między kolejnymi echami. Ta technika nazywana jest często Thru-Paint i jest niezwykle przydatna w badaniu konstrukcji pokrytych powłokami – eliminuje konieczność miejscowego usuwania farby przed pomiarem.
Przegląd sond PosiTector UTG – typy i zastosowania
PosiTector UTG to rodzina ultradźwiękowych mierników grubości ścian firmy DeFelsko. System składa się z wymiennej sondy UTG oraz uniwersalnego korpusu PosiTector (dostępnego w wersji Standard lub Advanced). Sondy UTG występują w kilku wariantach, wyspecjalizowanych do różnych zastosowań:
- UTG C (Corrosion): Sonda do pomiarów korozyjnych, z podwójnym elementem przetwornika (dual-element) o częstotliwości 5 MHz. Idealna do mierzenia grubości ścian silnie skorodowanych metali – np. zbiorników, rurociągów, kadłubów statków itp. Sonda C pracuje w trybie pojedynczego echa, nie ignoruje grubości ewentualnej powłoki, dlatego zaleca się usunięcie powłoki w miejscu pomiaru lub skorzystanie z sondy wieloechowej, jeśli próbka jest pomalowana.
- UTG CA: Wariant sondy C o tych samych parametrach i zastosowaniu, lecz w obudowie zintegrowanej z korpusem. Umożliwia pomiar jedną ręką, wygodna w terenie.
- UTG CX (Corrosion Xtreme): Sonda zaprojektowana do pracy w skrajnie trudnych warunkach polowych. Wyposażona we wzmocniony kabel w oplocie stalowym oraz w wytrzymałe zabezpieczenia przed zginaniem. Idealna do inspekcji w rafineriach, stoczniach i wszędzie tam, gdzie sprzęt jest intensywnie eksploatowany.
- UTG CLF (Cast Iron Low Frequency): Sonda do materiałów silnie tłumiących ultradźwięki, takich jak żeliwo szare i sferoidalne. Wykorzystuje niską częstotliwość (2,25 MHz) i specjalny algorytm pozwalający na pewny pomiar żeliwa, nawet w obecności szumu ziarnistego.
- UTG M (Multiple Echo / Thru-Paint): Sonda jednoprzetwornikowa 5 MHz przystosowana do pomiarów przez powłoki oraz na stosunkowo gładkich, nieznacznie skorodowanych podłożach metalowych. Umożliwia pomiar grubości metalu bez konieczności usuwania powłoki.
- UTG P (Precision): Najwyższej klasy sonda precyzyjna do bardzo cienkich materiałów, zarówno metalowych, jak i z tworzyw sztucznych. Automatycznie przełącza się między trybem pojedynczego a wielokrotnego echa zależnie od grubości i typu materiału.
Modele PosiTector UTG Standard vs Advanced – różnice
Mierniki PosiTector UTG dostępne są z dwoma typami korpusów: Standard i Advanced. Oba działają z opisanymi wyżej sondami, jednak różnią się wyposażeniem i funkcjami zaawansowanymi.
- Pamięć: Model Standard zapisuje do 1000 pomiarów na sondę, Advanced aż 250 000 odczytów w maksymalnie 1000 grupach.
- Tryby pomiaru i analizy: Tylko Advanced umożliwia tryb A-Scan (wyświetlanie sygnału ultradźwiękowego) i B-Scan (przekrój grubości ścianki). Oferuje również rozbudowane statystyki na żywo, klawiaturę ekranową, WiFi oraz Bluetooth do bezprzewodowego transferu danych.
- Komunikacja: Standard posiada port USB, Advanced dodatkowo WiFi i Bluetooth 4.0 oraz wsparcie dla aplikacji mobilnych i chmury PosiSoft.net.
- Alarmy Hi/Lo: Obie wersje sygnalizują przekroczenie zadanych limitów grubości.
Każdy korpus PosiTector jest uniwersalny – można do niego podłączyć nie tylko sondy UTG, ale i inne sondy DeFelsko.
Instrukcja pomiaru grubości ścianki krok po kroku
- Przygotuj urządzenie i sondę: Naładuj baterie lub podłącz zasilanie przez USB. Zamontuj sondę. Przed pomiarem wykonaj kalibrację zerową na wzorcowym bloku. Ustaw odpowiednią prędkość dźwięku dla materiału.
- Wykonaj pomiar: Oczyść miejsce pomiaru, nanieś żel sprzęgający, przyłóż sondę prostopadle i delikatnie dociśnij. Odczytaj wynik z ekranu. Tryb SmartCouple™ pomaga utrzymać ciągłość pomiaru nawet na trudnych powierzchniach. Tryb Min Scan umożliwia szybkie przeskanowanie dużej powierzchni i zapis wartości min/max.
- Interpretuj wyniki: Jeśli używasz trybu multi-echo (Thru-Paint), uzyskany wynik jest grubością metalu pod powłoką. W trybie pojedynczego echa – wynik to suma metalu i powłoki. W modelu Advanced możesz zweryfikować echo na wykresie A-Scan lub zobaczyć profil na B-Scan.
Wskazówki praktyczne
- Zawsze stosuj żel sprzęgający i dbaj o czystość powierzchni pomiarowej.
- Regularnie zeruj sondę, szczególnie przy zmianie temperatury lub wątpliwościach co do wyników.
- Dobieraj sondę do rodzaju materiału i aplikacji.
- Nie przesuwaj gwałtownie sondy i dbaj o jej przewód.
Raportowanie wyników i zarządzanie danymi
Po zakończeniu pomiarów możesz przesłać dane do komputera przez USB lub (w modelu Advanced) przez WiFi/Bluetooth do aplikacji PosiSoft. Oprogramowanie pozwala na łatwe generowanie raportów PDF, analizę danych i archiwizowanie wyników. Każdy pomiar automatycznie zapisuje datę i godzinę.
Jakość i niezawodność DeFelsko
PosiTector UTG to mierniki wyróżniające się solidną konstrukcją, odpornością na warunki terenowe (IP65), dokładnością i prostotą obsługi. Każdy egzemplarz jest fabrycznie skalibrowany i posiada certyfikat kalibracji na wzorcach NIST lub PTB. Producent oferuje 2-letnią gwarancję zarówno na miernik, jak i sondę. To gwarancja długoletniej i bezawaryjnej pracy w każdych warunkach.