Базулин Андрей
Бывалый
При измерении толщины сосудов с номинальной толщиной стенки 30 мм были получены результаты систематически отличающиеся в меньшую сторону от номинального значения на 1.5 мм.
Измерения проводились с применением фазированных решеток и плоско-параллельной задержки из оргстекла.
Результаты отличались от измеренных традиционным толщиномером, который показывал толщину порядка 30 мм. В попытке объяснить разницу в показаниях пытались сравнить способ настройки измерения сигнала в стробе, разницей в свойствах металла образца и измеряемого сосуда.
Но решение пришло лишь когда обратили внимание, что ультразвук вводился через задержку из оргстекла толщиной 35 мм, а контроль проводился при минусовых температурах.
Если посмотреть на график температурной зависимости скорости звука в оргстекле, то видно, что при изменении температуры от +20 до -5 градусов скорость звука в оргстекле (синий график) увеличивается с 2,7 до 2,75 мм/мкс, то есть примерно на 2%. Казалось бы, что и погрешность измерения толщины тоже составит 2%, то есть относительно незначительные 0.6 мм.
См рисунок 1 из статьи.
Однако расчет показывает следующее:
При толщине задержки 35 мм разница во времени пробега в задержке составляет всего 35/2,7 — 35/2,75 = 0,23 мкс.
Учитывая, что при скорости звука продольной волны в стали 5,9 мм/мкс, время пробега в пластине толщиной 30 мм в составит 30/5.9 = 5,08 мкс, а при измерении толщины с неправильной настройкой скорости звука в призме прибор даст ошибку порядка 0.23 * 5.9 = 1,4 мм.
К счастью, данная ошибка была вовремя обнаружена и еще раз подтверждено требование ряда стандартов о том, что настройка по стандартному образцу и контроль должны проводиться при температурах, отличающихся не более чем на 10-15 градусов.
Измерения проводились с применением фазированных решеток и плоско-параллельной задержки из оргстекла.
Результаты отличались от измеренных традиционным толщиномером, который показывал толщину порядка 30 мм. В попытке объяснить разницу в показаниях пытались сравнить способ настройки измерения сигнала в стробе, разницей в свойствах металла образца и измеряемого сосуда.
Но решение пришло лишь когда обратили внимание, что ультразвук вводился через задержку из оргстекла толщиной 35 мм, а контроль проводился при минусовых температурах.
Если посмотреть на график температурной зависимости скорости звука в оргстекле, то видно, что при изменении температуры от +20 до -5 градусов скорость звука в оргстекле (синий график) увеличивается с 2,7 до 2,75 мм/мкс, то есть примерно на 2%. Казалось бы, что и погрешность измерения толщины тоже составит 2%, то есть относительно незначительные 0.6 мм.
См рисунок 1 из статьи.
Однако расчет показывает следующее:
При толщине задержки 35 мм разница во времени пробега в задержке составляет всего 35/2,7 — 35/2,75 = 0,23 мкс.
Учитывая, что при скорости звука продольной волны в стали 5,9 мм/мкс, время пробега в пластине толщиной 30 мм в составит 30/5.9 = 5,08 мкс, а при измерении толщины с неправильной настройкой скорости звука в призме прибор даст ошибку порядка 0.23 * 5.9 = 1,4 мм.
К счастью, данная ошибка была вовремя обнаружена и еще раз подтверждено требование ряда стандартов о том, что настройка по стандартному образцу и контроль должны проводиться при температурах, отличающихся не более чем на 10-15 градусов.
