ضخامت سنج التراسونیک چیست؟

ضخامت‌سنج التراسونیک Ultrasonic Thickness Gauge یک ابزار دیجیتال پیشرفته است که به کمک امواج صوتی با فرکانس بالا (امواج اولتراسونیک)، ضخامت انواع قطعات و جداره‌ها را با دقت و سرعت بالا اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه برای مواد مختلفی همچون فلزات، پلاستیک‌ها، شیشه، سرامیک و کامپوزیت‌ها قابل استفاده است و به دلیل عدم نیاز به تخریب یا برش قطعه، یکی از پرکاربردترین تجهیزات در حوزه تست‌های غیرمخرب به شمار می‌رود.

اساس کار ضخامت‌سنج التراسونیک بر مبنای ارسال پالس‌های صوتی به داخل ماده مورد نظر است؛

این امواج پس از برخورد با مرز داخلی قطعه بازتابیده شده و به دستگاه بازمی‌گردند. با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت امواج و با در نظر گرفتن سرعت انتشار صوت در ماده، دستگاه قادر است ضخامت دقیق قطعه را محاسبه و نمایش دهد. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این دستگاه، قابلیت اندازه‌گیری ضخامت از روی پوشش یا روکش بدون نیاز به برداشتن آن است که این ویژگی، ضخامت‌سنج‌های التراسونیک را به ابزاری ضروری در صنایعی مانند کشتی‌سازی و خطوط لوله تبدیل کرده است. همچنین، این دستگاه‌ها در کنترل کیفیت، تشخیص خوردگی، نظارت بر تجهیزات تحت فشار و بهینه‌سازی فرآیندهای تولیدی نقش کلیدی ایفا می‌کنند.

به طور کلی، ضخامت‌سنج‌های التراسونیک با ارائه نتایج دقیق و قابل اعتماد، گامی مهم در جهت تضمین ایمنی، کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری در صنایع مختلف محسوب می‌شوند.

در گذشته، اندازه‌گیری ضخامت قطعاتی مانند لوله‌ها نیازمند برش نمونه و استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری سنتی بود که علاوه بر اتلاف زمان، به ضایعات بالایی منجر می‌شد. اما امروزه با استفاده از فناوری امواج اولتراسونیک، امکان اندازه‌گیری ضخامت در هر نقطه از قطعه و بدون آسیب به آن فراهم شده است.

این دستگاه‌ها به دلیل دقت بالا، قابلیت حمل آسان و سرعت عمل، جایگاه ویژه‌ای در فرآیندهای بازرسی صنعتی پیدا کرده‌اند. به علاوه، با تنظیم فرکانس امواج و انتخاب پراب مناسب، می‌توان ضخامت طیف گسترده‌ای از مواد، از فلزات گرفته تا پلاستیک و سرامیک، را با دقت بالا اندازه‌گیری کرد. در نهایت، ضخامت‌سنج التراسونیک به عنوان یک ابزار قدرتمند و چندکاره، نقش مهمی در افزایش کیفیت و ایمنی محصولات صنعتی ایفا می‌کند و به عنوان استانداردی طلایی در بازرسی و کنترل کیفیت شناخته می‌شود.

برای اطلاعات بیشتر در مورد ضخامت سنج التراسونیک و انواع مختلف آن، می‌توانید به دسته بندی ضخامت سنج اولتراسونیک مراجعه کنید. در این بخش، به توضیحات کامل انواع مدل ها درمورد ضخامت سنج التراسونیک دسترسی دارید. و برای دسترسی به اطلاعات بیشتر به دسته بندی تجهیزات تست اولتراسونیک UT مراجعه کنید که به بررسی محصولات ، مزایا و نکات مهم برای خرید بهترین ضخامت سنج میپردازیم.

انواع ضخامت سنج های اولتراسونیک

اغلب ضخامت سنج های اولتراسونیک یکی از چهار نوع زیر هستند :

• مبدل – تماسی
• خط تاخیری
• شناور
• دوجزئی

ضخامت سنج التراسونیک تماسی

این پراب‌ها به صورت مستقیم و بدون واسطه با سطح قطعه در تماس قرار می‌گیرند و از ساده‌ترین و پرکاربردترین انواع ضخامت‌سنج‌های اولتراسونیک محسوب می‌شوند. مبدل‌های تماسی برای اکثر مواد و شرایط محیطی مناسب بوده و به دلیل سهولت استفاده، در اندازه‌گیری‌های صنعتی به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند. تنها محدودیت این نوع، حساسیت به سطوح بسیار داغ یا ناهموار است.

ضخامت سنج التراسونیک خط تأخیری

در این مدل، بین پراب و قطعه مورد اندازه‌گیری، یک خط تأخیری از جنس پلاستیک، اپوکسی یا سیلیکا قرار می‌گیرد که به عنوان واسطه، امواج اولتراسونیک را به قطعه منتقل می‌کند. این روش امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر در مواد نازک و قطعات با دمای بالا را فراهم کرده و برای سطوح منحنی و فضاهای محدود نیز قابل تنظیم است. مبدل‌های خط تأخیری دقت بالاتری را در شرایط خاص ارائه می‌دهند.

ضخامت سنج التراسونیک مبدل شناور

مبدل‌های شناور از یک ستون آب برای انتقال انرژی صوتی به داخل قطعه استفاده می‌کنند. این روش برای اندازه‌گیری آنلاین قطعات متحرک، اسکن سطوح پیچیده و یا قطعاتی که امکان تماس مستقیم پراب با آن‌ها وجود ندارد، بسیار مناسب است. مبدل‌های شناور به ویژه در اندازه‌گیری چرخشی و سطوح با شعاع‌های تیز کاربرد دارند.

ضخامت سنج التراسونیک مبدل دو جزئی

در این نوع، فرستنده و گیرنده امواج اولتراسونیک به صورت جداگانه روی یک خط تأخیری سوار می‌شوند و امکان تمرکز انرژی صوتی را در عمق مورد نظر فراهم می‌کنند. این مبدل‌ها برای اندازه‌گیری سطوح زبر و خشن مناسب هستند، هرچند دقت آن‌ها نسبت به سایر مبدل‌ها کمتر است و تنها در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مراحل عملکرد ضخامت سنج التراسونیک :

در ابتدا، مبدل یا پراب دستگاه، انرژی الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی با فرکانس بالا تبدیل می‌کند و یک پالس اولتراسونیک تولید می‌کند. این پالس از طریق یک واسطه مانند ژل یا روغن به سطح قطعه منتقل شده و به داخل ماده نفوذ می‌کند. پس از رسیدن به مرز داخلی قطعه، بخشی از انرژی پالس بازتابیده شده و به سمت مبدل بازمی‌گردد. مبدل، این پالس بازتابی را دریافت کرده و آن را مجدداً به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

در نهایت، دستگاه با اندازه‌گیری زمان بین ارسال و دریافت پالس و با در نظر گرفتن سرعت انتشار صوت در ماده، ضخامت دقیق قطعه را محاسبه و نمایش می‌دهد. این فرآیند سریع، غیرمخرب و بسیار دقیق، امکان اندازه‌گیری ضخامت طیف گسترده‌ای از مواد را فراهم می‌آورد.

به این ترتیب، ضخامت‌سنج‌های اولتراسونیک با تبدیل هوشمندانه انرژی الکتریکی به امواج صوتی، انتقال و بازتاب آن‌ها، و انجام محاسبات دقیق، امکان اندازه‌گیری ضخامت را بدون نیاز به تخریب قطعه فراهم می‌کنند. این ویژگی، آن‌ها را به ابزاری ایده‌آل در کنترل کیفیت و بازرسی صنعتی تبدیل کرده است.

چگونه ضخامت را با امواج صوتی می‌سنجیم؟

ضخامت‌سنج التراسونیک، ابزاری جذاب و مدرن است که با ارسال امواج صوتی فرکانس‌بالا، ضخامت و سلامت داخلی انواع قطعات را بدون کوچک‌ترین آسیبی به آن‌ها اندازه‌گیری می‌کند. عملکرد این دستگاه، ترکیبی جالب از فیزیک امواج و پردازش دیجیتال است:

• ارسال موج صوتی: پراب دستگاه که روی سطح قطعه قرار می‌گیرد، پالس‌های صوتی با فرکانس بالا را به داخل ماده ارسال می‌کند. این امواج، نامرئی و فراتر از محدوده شنوایی انسان هستند.
• انعکاس موج: موج صوتی پس از عبور از ضخامت ماده، به سطح دیگر یا هر عیب داخلی برخورد کرده و بازتاب می‌یابد.
• اندازه‌گیری زمان تاخیر: دستگاه به دقت، زمان رفت و برگشت موج صوتی را اندازه‌گیری می‌کند. هرچه زمان این رفت‌وبرگشت بیشتر باشد، ضخامت قطعه بیشتر است.
• محاسبه و نمایش: با دانستن سرعت انتشار صوت در ماده و زمان اندازه‌گیری شده، دستگاه به سرعت ضخامت را محاسبه و روی صفحه نمایش نشان می‌دهد. برای انتقال بهتر امواج، معمولاً از ژل یا مایع کوپلنت استفاده می‌شود.

چرا ضخامت سنج التراسونیک انتخاب اول صنایع است؟

• دقت خیره‌کننده: قابلیت اندازه‌گیری تا دقت میکرون و حتی ۰.۰۰۱ میلی‌متر در برخی مدل‌ها.
• اندازه‌گیری غیرمخرب: بدون نیاز به تخریب یا برش قطعه، فقط دسترسی به یک طرف کافی است.
• سرعت فوق‌العاده: اندازه‌گیری در چند ثانیه و بدون آماده‌سازی پیچیده.
• کاربرد گسترده: مناسب برای فلزات، شیشه، پلاستیک، سفال و حتی بتن.
• قابلیت تشخیص عیوب: علاوه بر ضخامت، امکان شناسایی ترک، خوردگی و عیوب داخلی را نیز فراهم می‌کند.

کاربردهای ضخامت سنج التراسونیک

اجزای اصلی دستگاه ضخامت سنج التراسونیک

• پراب: قلب دستگاه، ارسال و دریافت امواج صوتی.
• دستگاه اصلی: پردازشگر هوشمند، محاسبه و نمایش نتایج.
• ژل کوپلنت: واسطه انتقال امواج بین پراب و سطح قطعه.

محدودیت‌های استفاده از ضخامت سنج التراسونیک

• نیاز به آموزش: دقت بالا نیازمند اپراتور آموزش‌دیده است.
• تأثیر سطح: انحنا، زبری و نوع ماده بر دقت تأثیر دارد.
• قیمت: برخی مدل‌ها سرمایه‌گذاری قابل توجهی می‌طلبد.

برای انتخاب بهترین دستگاه ضخامت سنج التراسونیک چه نکاتی رو باید بدونیم ؟

دقت و رزولوشن دستگاه

• دقت (Accuracy): بهترین دستگاه‌ها دقت ±0.1mm یا بهتر دارند.

• رزولوشن (Resolution): حداقل اندازه‌گیری (معمولاً 0.01mm برای کارهای دقیق).

• تأثیرپذیری از دما: برخی مدل‌ها دارای جبران‌ساز خودکار دما (ATC) برای کاهش خطا هستند.

محدوده اندازه‌گیری (Measurement Range)

• ضخامت‌سنج‌های معمولی محدوده 0.5mm تا 250mm را پوشش می‌دهند.

• برای فلزات ضخیم (مثل لوله‌های تحت فشار) مدل‌های تا 500mm هم وجود دارد.

نوع پروب (سنسور)

• فرکانس پروب:

  • 5MHz → برای فلزات معمولی (دقت متوسط، نفوذ خوب).

  • 10MHz → برای فلزات نازک و مواد سخت (دقت بالا، نفوذ کمتر).

  • 2.25MHz → برای مواد ضخیم و چدن (نفوذ عمیق، دقت کمتر).

• سایز و شکل پروب:

  • پروب‌های کوچک (6mm) برای سطوح محدود.

  • پروب‌های زاویه‌دار برای دسترسی به نقاط سخت.

قابلیت‌های نرم‌افزاری و گزارش‌دهی

• ذخیره داده‌ها: برخی مدل‌ها تا 1000 نتیجه را در حافظه ذخیره می‌کنند.

• اتصال به کامپیوتر: خروجی USB، بلوتوث یا Wi-Fi برای انتقال داده به نرم‌افزارهای تحلیل.

• نمایشگر: صفحه‌خوانا با نور پس‌زمینه برای محیط‌های تاریک.

سازگاری با مواد مختلف

• فلزات: فولاد، آلومینیوم، مس، برنج.

• پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها: نیاز به پروب با فرکانس بالا دارند.

• مواد چندلایه: برخی دستگاه‌ها (مثل Olympus 38DL) می‌توانند ضخامت هر لایه را جداگانه اندازه بگیرند.

محیط کاری و دوام دستگاه

• مقاوم در برابر گرد و غبار و رطوبت: استاندارد IP65 یا بالاتر برای محیط‌های صنعتی.

• دمای کاری: معمولاً -10°C تا +50°C (برای محیط‌های خیلی سرد/گرم مدل‌های ویژه وجود دارد).

• باتری: طول عمر بالا (بعضی مدل‌ها تا 50 ساعت کار می‌کنند).

بهترین برند های ضخامت سنج التراسونیک

جمع‌بندی

ضخامت‌سنج التراسونیک، ابزاری پیشرفته و غیرمخرب است که با ترکیب فناوری امواج صوتی و پردازش دیجیتال، ضخامت و سلامت داخلی قطعات را با دقت و سرعت بالا اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه، امروزه در قلب کنترل کیفیت و بازرسی صنایع مختلف قرار دارد.