مقالات علمی

در ضخامت سنجی هدف صرفاً اندازه گیری ضخامت و آگاهی از میزان کاهش آن است.

موج التراسونیک یک موج مکانیکی است و برای انتشار به یک محیط مادی (سیال یا جامد ) نیاز دارد. این موج در خلأ منتشر نمی شود. ماهیت این موج مانند صوت است، با این تفاوت که فرکانس آن بیشتر از صوت می باشد. صوت به موج مکانیکی با گستره فرکانسی ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز گفته می شود. این گستره ای است که بشر با قوه شنوایی آن را دریافت می کند .

امواج مکانیکی با فرکانس بیشتر از ۲۰ کیلو هرتز فراصوت یا التراسونیک (Ultrasound ) نام دارند اما برای ضخامت سنجی یا عیب یابی به روش التراسونیک عمدتاً از پراب هایی با فرکانس ۱۰۰ کیلو هرتز تا ۲۰ مگاهرتز استفاده می شود. در ضخامت سنجی های متداول در صنعت این بازه محدود تر می شود (معمولاً از ۱ تا ۱۰ مگاهرتز) رایج ترین فرکانس ها برای ضخامت سنجی۴ یا ۵ مگاهرتز هستند.

موج التراسونیک مانند سایر امواج مکانیکی از قوانین فیزیکی تبعیت می کند؛ انتشار، بازتابش و شکست آن در هر محیط و ماده به صورت پارامتریک قابل بررسی است.
انتشار موج التراسونیک نیازی به جابه جا شدن ذره ندارد و صرفاً موج با ارتعاش ذرات حول محور دوران خود انتقال پیدا می کند. ذرات عملاً با فشار و کشش موج را میان خود عبور می دهند.
در یک دمای خاص می توان سرعت موج التراسونیک را درون یک ماده محاسبه کرد، برای یک ماده کاملاً همگن و یکنواخت این مقدار همواره ثابت است.  


سرعت موج التراسونیک فقط به خواص ذاتی ماده وابسته است:

 c = f.λ

دستگاه وظیفه ارسال پالس الکتریکی به پروب، اندازه گیری فواصل زمانی دریافت پالس های برگشتی (یا اکو های برگشتی) و در گام بعدی انجام محاسبات را دارد تا بتواند خروجی لازم را ارائه دهد.
دستگاه ضخامت سنج التراسونیک با اندازه گیری زمان ارسال و دریافت پالس های الکتریکی و بر حسب شدت سیگنال های دریافتی ، اکوی مربوط به دیواره پشتی را تشخیص داده و ضخامت مرتبط با آنرا نمایش می دهد.
 دیواره پشتی سطح مقابل نقطه قرارگیری پراب است و سطحی است که موج را بازتاب می دهد. برای ضخامت سنجی باید این دو سطح موازی باشند.

دستگاه های ضخامت سنج التراسونیک به سه متد محاسبات را انجام می دهند: 
    

 Pulse-Echo / P-E متد پالس اکو یا

 Pulse-Echo

 درمتد P-E اولین اکوی بازگشتی که شدت کافی برای دریافت را داشته باشد توسط دستگاه ضخامت سنج به عنوان اکوی بازگشتی از دیواره پشتی محسوب شده و با اندازه گیری اختلاف زمانی دریافت آن و زمان ارسال t و نصف کردن آن، زمان لازم برای رفت یا برگشت موج درون قطعه مشخص می شود. با کم کردن مقدار فاصله زمانی یا تأخیر (Delay) ناشی از حرکت پالس الکتریکی و حرکت موج در پرسپکس یا کفشک پراب، زمان مورد نظر محاسبه می شود.  

 Echo-Echo

 در متد E-E فاصله زمانی میان دو اکوی اول دریافتی از دیواره پشتی توسط دستگاه ضخامت سنج محاسبه می شود، این روش برای ضخامت سنجی از روی رنگ و روکش مناسب است و برای ضخامت سنجی قطعات خام توصیه نمی شود. هم چنین ضخامت لایه رنگی که می توان از روی آن ضخامت سنجی کرد نیز دارای محدودیت است. بسته به کیفیت و جنس رنگ، عمده دستگاه ها در حالت E-E از روی حدودا حداکثر 1 میلی متر رنگ یا پوشش، ضخامت سنجی انجام می دهند. توجه داشته باشید که این روش برای روکش های هموژن و یکنواخت که میرایی صوت کمتری دارند مناسب است.    

یکی از راه حل ها برداشتن رنگ است که با ایجاد دسترسی به فلز خام ضخامت سنجی  را میسر می سازد، اما همیشه امکان پذیر نیست.    

استفاده از متد E-E برای ضخامت سنجی از روی رنگ و پوشش های نازک.
این متد برای رنگ های نازک مناسب است اما برای پوشش های ضخیم جوابگو نخواهد بود .
 بهترین راه حل استفاده از سیستم Multiple Echo است.
 این روش برای فلزات خام و هم چنین برای ضخامت سنجی از روی انواع رنگ و پوشش های ضخیم یا نازک مناسب است. این ویژگی سبب می شود تا دستگاه با حداقل تنظیمات و بدون نیاز به تغییر متد همواره ضخامت فلز را از روی پوشش (تا ۲۰ میلیمتر) اندازه گیری کند. در هر دو متد E-E و Multiple Echo جنس ، ضخامت و وضعیت فیزیکی رنگ یا پوشش بسیار تعیین کننده است .
امتیاز روش Multiple Echo  نسبت به P-E و E-E  در ضخامت سنجی :
اگر قطعه دارای ناپیوستگی یا عیب باشد اکوی ناشی از آن سبب می شود متد  هایP-E  و E-E  نتوانند ضخامت واقعی گزارش کند به یاد داشته باشید هدف ما اندازه گیری ضخامت جداره است .