共振式超声波测厚仪

[2018-10-15]


共振式超声(Ultrasonic)波(是一种频率高于20000赫兹的声波)测厚仪

  (一)基本原理(yuán lǐ)
    共振式超声波(是一种频率高于20000赫兹的声波)测厚仪用连续(Continuity)波。当工件(Workpiece)的厚度为超声波波长的½或其整倍数时,入射波与反射波同相,在工件内产生驻波,引起共振,如图1所示。
如果工件厚度已知,则由基本共振频率(frequency)可求出工件的声速,而工件的声速又与材料的弹性常数有关,故可判断材料的性质。

  (二)手动式测厚仪
测厚仪基本电路(Circuits)如图2所示。射线胶片是为X射线照相而设计的照相胶片。大致分为直接摄影用(增感屏型和无增感屏型)和间接摄影用胶片两类。 
    为观察方便,常用调频器使振荡器的频率(frequency)在小范围(fàn wéi)内作周期性的变化,这样用手调节(adjust)C至共振频率附近时,振荡器的频率即可自动在共振频率及其附近作周期性的变化,亦即使屏流自动的作周期性的变化。磁粉探伤机是利用铁磁性材料被磁化后,由于不连续的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。 屏流的变化由指示器指示出来。指示器可以用电流表,也可用耳机或喇叭。屏流变化的频率即为调频器输出的调制波的频率,一般在400~1000赫左右。调制器可用电动机、发动机带动小电容(capacitance),也可用电抗管。手调共振频率操作控制不使。工业品采购网。

  (三)自动式测厚仪
自动式测厚仪用扫频振荡器使振荡频率在较大范围(fàn wéi)内作周期性的变化。用示波管观察共振情况,示波管的扫描(scanning)线(横坐标)为频率刻度(Scale)线;纵坐标指示屏流的变化。根据共振波出现的位置,可知工件(Workpiece)的共振频率,并由此换算为工件的厚度。
    一种常用的扫频电路方块图如图3所示。
    振荡(oscillation)器的线圈(winding)Lo绕在饱和(saturation)变压(气压变量)器的一端,饱和变压器另一端的线圈接在50赫电源上。当电压变化时,铁芯中特性:波粒的辐射强度(strength)改变,则Lo的电感量也改变,因而振荡器的频率(frequency)也随之改变。电源电压还加在示波管的水平(Level)偏转板上,使在荧光屏上产生扫描线。电源电压一般选在接近直线的一段(90°~270°)。
    因为振荡(oscillation)频率(frequency)的变化与扫描线都由50赫电源(power supply)同步控制,故扫描线即为频率刻度(Scale)线。磁粉探伤机是利用铁磁性材料被磁化后,由于不连续的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。 
    为直接读出厚度数值,有的测厚仪附有吸收式波长计装置。探伤剂是无损检测技术中最简便而又有效的一种常用检测用段,它对危及金属、非金属材料制件寿命和压力容器安全的危险缺陷——如焊接裂缝、疲劳裂缝、应力腐蚀裂缝、磨削裂缝、淬火裂缝等表面开口性缺陷的检测具有显示灵敏、结论迅速、重复性和直观性好的独特优点。 波长计有三个谐振槽路C1L1,C2L2及C3L3。每一槽路的自然(natural)谐振频率(frequency)成倍数的关系,即第一槽路为f。时,第二槽路为2fo,第三槽路为3fo。三个槽路是统调的(同轴)。
    三个槽路的自然(natural)谐振频率(frequency),都在扫频振荡器(Oscillator)的频率变化范围内,在荧光屏上出现三个共振波。调节三个槽路的自然谐振频率,使其三个共振波与被测工件(Workpiece)共振波,在荧光屏上重合。此时,波长计所指示的厚度即为被测工件的厚度。
    为了便于直接读出厚度数值,有一种仪器设备用透明的刻有曲线(Curve)的有机玻璃材质板附在荧光屏上,由共振波在曲线上的交点,读出厚度。
    从基本共振频率到第六次谐振频率有六根刻度线,它包括了0.76~5.33毫米的厚度范围(fàn wéi)。例如有三个共振波与曲线(Curve)相交,每一共振波都与4.06毫米刻度相交,则被测材料(Material)的厚度即为4.06毫米。(超声波探伤仪(detector))
    图4为一种直读式测厚仪的原理(yuán lǐ)图。磁粉标准试片一种硬磁性的单畴颗粒。它与粘合剂、溶剂等制成磁浆,涂布在塑料或金属片基(支持体)的表面,就可制成磁带、磁盘、磁性卡片等磁记录材料。磁粉是磁性涂料的核心组成,是决定磁记录介质磁特性的主要因素。磁粉对磁记录材料的性质影响极大。
    时基电路(频率约为50赫)输出的波形(Waveform)除了加到示波管(磁偏转式)的水平偏转线圈(winding)上,使其在、荧光屏上产生扫描(scanning)线外,还加到可变电感振荡器(Oscillator)的铁心上,使振荡频率的改变与扫描线同步。当共振时,帘栅极电流增加(increase),则屏极回路的输出变压器产生一脉冲电压(Voltage),加到示波管的垂直偏转线圈上,在荧光屏上显示共振波。

 


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