Trong một số lĩnh vực như sản xuất công nghiệp và bảo trì thiết bị, đo độ dày vật liệu là liên kết quan trọng để đảm bảo chất lượng và hoạt động của sản phẩm. Máy đo độ dày siêu âm chính xác cao cầm tay AG-200A dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật trưởng thành và thiết kế chức năng thực tế, được sử dụng rộng rãi trong dầu khí, hóa chất, luyện kim, đóng tàu và các ngành công nghiệp khác. Nó cung cấp một giải pháp đáng tin cậy cho các nhu cầu đo lường của các vật liệu khác nhau và độ dày khác nhau. Nguyên tắc làm việc cốt lõi của nó dựa trên đặc tính truyền sóng siêu âm, thông qua xử lý tín hiệu khoa học và tính toán dữ liệu, để đạt được nhận thức về độ dày của vật liệu.
Nguyên tắc cốt lõi: Cơ chế phản xạ xung siêu âm
Cốt lõi làm việc của máy đo độ dày siêu âm cầm tay có độ chính xác cao AG-200A tuân theo nguyên tắc phản xạ xung siêu âm, tương tự như logic của phép đo truyền sóng ánh sáng, tức là các thông số liên quan của đối tượng đo lường được suy ra bằng cách phát hiện thời gian truyền sóng so với tốc độ truyền.
Đầu phát thăm dò của thiết bị phát ra một xung siêu âm với một tần số cụ thể được truyền bên trong vật liệu được thử nghiệm với tốc độ không đổi. Khi một xung siêu âm đến bề mặt dưới của vật liệu (hoặc giao diện phân chia của các phương tiện khác nhau), hiện tượng phản xạ xảy ra, tạo thành một tiếng vang phản xạ và quay trở lại đầu nhận của đầu dò dọc theo đường truyền ban đầu. Hệ thống xử lý tín hiệu bên trong thiết bị sẽ nắm bắt sự khác biệt hoàn chỉnh về thời gian của sóng siêu âm từ khi phát đến khi nhận, kết hợp với tốc độ truyền sóng được biết đến của sóng siêu âm trong vật liệu này, hoàn thành tính toán độ dày bằng công thức cốt lõi "Độ dày=(Tốc độ truyền siêu âm × chênh lệch thời gian truyền)/2". Dẫn xuất của công thức này dựa trên các đặc tính của siêu âm truyền qua lại, chênh lệch thời gian truyền tương ứng với tổng thời gian của siêu âm từ đầu dò đến giao diện vật liệu và quay trở lại đầu dò, vì vậy cần chia cho 2 để có được độ dày thực tế của vật liệu.
Điều đáng chú ý là việc áp dụng nguyên tắc này cần đáp ứng các điều kiện tiên quyết: vật liệu được thử nghiệm cần phải là chất dẫn tốt của sóng siêu âm, có thể cho phép sóng siêu âm lan truyền bên trong với tốc độ ổn định và mặt sau của vật liệu cần cung cấp giao diện phản xạ để đảm bảo rằng tiếng vọng phản xạ có thể được nhận chính xác bởi đầu dò. AG-200A có thể phù hợp với kim loại, nhựa, gốm sứ, thủy tinh, sợi và nhiều loại vật liệu khác đáp ứng các điều kiện trên, với một loạt các ứng dụng.
Hỗ trợ kỹ thuật chính: Đảm bảo cơ chế cốt lõi đo lường
Đo đa chế độ phù hợp với các tình huống khác nhau
Để đáp ứng các yêu cầu đo lường phức tạp, AG-200A đã thiết lập một loạt các chế độ đo, mỗi chế độ tối ưu hóa thiết kế dựa trên nguyên tắc phản xạ xung:
Chế độ MB-E (phát ra sóng bắt đầu xung đến tiếng vang chính): thích hợp để đo độ dày của vật liệu thông thường, chụp trực tiếp sự khác biệt về thời gian giữa sóng bắt đầu và tiếng vang phản xạ chính, dễ vận hành;
Chế độ I-E (sóng giao diện đến tiếng vang chính): Giảm nhiễu bề mặt bằng cách xác định tín hiệu của sóng giao diện với tiếng vang phản xạ chống lại vật liệu có lớp môi trường nhỏ trên bề mặt;
Chế độ E-E (đo lớp phủ thâm nhập): có thể xuyên qua lớp sơn, lớp phủ và các chất điện môi không dẫn điện khác của bề mặt vật liệu, trực tiếp đo độ dày của chất nền, không cần lớp phủ bề mặt, tránh thiệt hại cho vật thể được thử nghiệm;
Chế độ ME-E (Multiple Echo Measurement): Tăng độ ổn định đo của vật liệu có khả năng suy giảm âm thanh mạnh bằng cách bắt tín hiệu của nhiều tiếng vang phản xạ;
Chế độ THIN (đo tường mỏng): Tối ưu hóa thuật toán phát hiện tín hiệu cho các vật liệu có độ dày mỏng hơn (có thể đo được 0,14mm, vật liệu thép), phân biệt giữa sóng bắt đầu và tiếng vang phản xạ, tránh lỗi đo do chồng chéo tín hiệu.
Hiệu chuẩn tốc độ âm thanh và cơ chế phù hợp
Tốc độ di chuyển của siêu âm trong các vật liệu khác nhau có sự khác biệt (chẳng hạn như tốc độ âm thanh của nhôm là 6340-6400m/s, thép là 5920m/s, vật liệu nhựa chủ yếu là trong khoảng 2000-3000m/s), độ chính xác của tốc độ âm thanh ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả tính toán độ dày. AG-200A cung cấp một cơ chế hiệu chuẩn hoàn hảo, hỗ trợ hiệu chuẩn một điểm, hiệu chuẩn đa điểm và chế độ hiệu chuẩn thủ công, cho phép hiệu chỉnh đồng thời tốc độ âm thanh và đầu dò zero, và cũng hỗ trợ hiệu chuẩn dải âm thanh V.
Người dùng có thể thực hiện thao tác hiệu chuẩn thông qua khối thử nghiệm hiệu chuẩn tiêu chuẩn (với khối thử thép 4mm tiêu chuẩn). Thiết bị sẽ tự động điều chỉnh các thông số tốc độ âm thanh theo độ dày tiêu chuẩn và chênh lệch thời gian đo thực của khối thử nghiệm để đảm bảo độ chính xác khi đo các vật liệu khác nhau. Ngoài ra, dữ liệu tốc độ âm thanh của nhiều vật liệu phổ biến được tích hợp trong thiết bị, người dùng có thể gọi trực tiếp, cũng có thể nhập giá trị tốc độ âm thanh của vật liệu theo cách thủ công, tiếp tục mở rộng cảnh ứng dụng.
Xử lý tín hiệu và điều chỉnh tăng
Để đảm bảo việc bắt tín hiệu tiếng vang phản xạ yếu, AG-200A được trang bị chức năng tăng tự động và tăng bằng tay, phạm vi tăng lên 0-80dB. Trong chế độ tăng tự động, thiết bị có thể tự động điều chỉnh độ phóng đại tín hiệu theo tình trạng suy giảm sóng âm của vật liệu được đo, thích ứng với độ dày khác nhau, đặc tính dẫn sóng âm khác nhau của vật liệu; Chế độ tăng thủ công cho phép người dùng điều chỉnh thủ công theo môi trường đo thực tế, nâng cao độ rõ tín hiệu.
Đồng thời, thiết bị sử dụng bốn phương pháp vô tuyến tần số vô tuyến (RF), sóng nửa dương (POS), sóng nửa âm (NEG), toàn bộ sóng (FULL), có thể tối ưu hóa xử lý theo loại tín hiệu, lọc tín hiệu gây nhiễu và nâng cao độ ổn định của dữ liệu đo lường.
Đầu dò phù hợp với xung phù hợp
Đầu dò hoạt động như một thành phần cốt lõi của phát và nhận siêu âm, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả đo lường. AG-200A hỗ trợ đầu dò hai loại tinh thể đơn và tinh thể kép, phù hợp với nhiều mô hình thông số kỹ thuật (chẳng hạn như đầu dò tinh thể kép dòng TS, đầu dò tinh thể đơn dòng DTM, v.v.), hỗ trợ đầu dò tần số cao 20MHz, có thể chọn đầu dò phù hợp theo độ dày của vật liệu đo, vật liệu.
Máy phát xung bên trong dụng cụ sử dụng thiết kế phát xạ sóng vuông âm. Chiều rộng xung và điện áp có thể tự động phù hợp với đầu dò để đảm bảo đầu dò có thể phát ra xung siêu âm ổn định, đồng thời nâng cao tính nhất quán và độ tin cậy của tín hiệu, đặt nền tảng cho phép đo.
Đo độ dày vật liệu nhiều lớp
Đối với các tình huống đo bề mặt có nhiều lớp phủ hoặc vật liệu composite, AG-200A có thể thực hiện các phép đo riêng biệt về độ dày của từng lớp vật liệu nhiều lớp. Nguyên tắc là sử dụng siêu âm trong các đặc tính của phản xạ sẽ xảy ra ở các giao diện phân chia phương tiện khác nhau, và khi siêu âm đi qua nhiều lớp vật liệu, tiếng vang phản xạ sẽ được hình thành ở giao diện trên và dưới của mỗi lớp. Thiết bị tính toán độ dày của từng lớp vật liệu bằng cách xác định sự khác biệt về thời gian của tiếng vang ở các cấp độ khác nhau, kết hợp với các thông số tốc độ âm thanh của từng lớp vật liệu và hỗ trợ chuyển đổi để hiển thị các giá trị độ dày của từng lớp dưới cùng một tiếng vang, có thể đo độ dày của hơn 10 lớp.
Bồi thường nhiệt độ và ăn mòn, đo trầm tích
Trong các ứng dụng thực tế, sự thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ truyền siêu âm trong vật liệu, do đó dẫn đến lỗi đo lường. Chức năng bù nhiệt độ của AG-200A tự động điều chỉnh thông số tốc độ âm thanh bằng cách cảm nhận nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ vật liệu, kết hợp với dữ liệu liên quan đến nhiệt độ âm thanh và tốc độ âm thanh được cài đặt trước, bù đắp ảnh hưởng của nhiệt độ lên kết quả đo.
Đối với trường hợp vật liệu kim loại bị ăn mòn bên trong hoặc tường bên trong của ống có lớp oxy hóa, trầm tích, thiết bị có thể trực quan trình bày cấu trúc bên trong của vật liệu thông qua chế độ quét B. Chế độ quét B dựa trên tín hiệu phản xạ xung siêu âm liên tục, dữ liệu độ dày của các vị trí khác nhau được hiển thị dưới dạng hình ảnh, có thể phản ánh rõ ràng sự phân bố và độ dày của khu vực ăn mòn bên trong, lớp oxy hóa hoặc trầm tích, nguyên tắc vẫn là bằng cách chụp tiếng vang phản xạ của các giao diện khác nhau, kết hợp với vị trí để đạt được trình bày trực quan.