Ошибка в измерении толщины при минусовых температурах - Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Вернуться   Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру > Форум Дефектоскопист > Ультразвуковой контроль


Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 20.12.2018, 23:08   #1
Базулин Андрей
Свой
 
Регистрация: 11.02.2014
Сообщений: 91
Благодарил(а): 29 раз(а)
Поблагодарили: 20 раз(а)
Репутация: 21
По умолчанию Ошибка в измерении толщины при минусовых температурах

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.
Базулин Андрей вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 00:46   #2
astrut
Дефектоскопист всея Руси
 
Регистрация: 24.10.2013
Сообщений: 4,994
Благодарил(а): 535 раз(а)
Поблагодарили: 1,084 раз(а)
Репутация: 1018
По умолчанию

Как-то экспериментировал с измерениями толщины при высоких температурах. Получил подобное, только, естественно, в сторону завышения толщины. Измерения проводил по ступенькам. Настраивался при комнатной температуре. Явно преобладала аддитивная составляющая погрешности. Да и априори было понятно, что призма будет так себя проявлять. Если в широком климатическом диапазоне еще можно применить временнУю выдержку и настройку при рабочей температуре, то при работе с нагретыми или охлажденными поверхностями такой вариант настройки не годится. В процессе теплового контакта ПЭП с измеряемым объектом будет меняться температура призмы и, соответственно, задержка. Температура призмы будет зависеть и от времени контакта. То есть, получили переменный параметр. Выход один - исключить призму из расчетной схемы. Использовать режим эхо-эхо. Возможно, при достаточно больших толщинах потребуется поправка, учитывающая ТКС в объекте. Но это не сложно
astrut на форуме   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 09:41   #3
Базулин Андрей
Свой
 
Регистрация: 11.02.2014
Сообщений: 91
Благодарил(а): 29 раз(а)
Поблагодарили: 20 раз(а)
Репутация: 21
По умолчанию

Да, если за призму держаться рукой, то с температурой вообще сложно - остывает, нагревается.

ЭХО-ЭХО могло бы помочь, но для больших толщин будет мешать импульс от двойного пробега в призме... задержку еще толще придется делать.
Базулин Андрей вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 11:53   #4
Михаил57
Дефектоскопист всея Руси
 
Аватар для Михаил57
 
Регистрация: 06.03.2013
Сообщений: 10,726
Благодарил(а): 471 раз(а)
Поблагодарили: 978 раз(а)
Репутация: 884
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Базулин Андрей Посмотреть сообщение
Да, если за призму держаться рукой, то с температурой вообще сложно - остывает, нагревается.

ЭХО-ЭХО могло бы помочь, но для больших толщин будет мешать импульс от двойного пробега в призме... задержку еще толще придется делать.
Температура руки тоже должна быть как у объекта контроля
Напрашивается иммерсионная задержка. Зимой можно на спирту на проток.
Михаил57 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 12:16   #5
TRam_
Специалист
 
Регистрация: 07.07.2015
Сообщений: 723
Благодарил(а): 90 раз(а)
Поблагодарили: 99 раз(а)
Репутация: 100
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Базулин Андрей Посмотреть сообщение
но для больших толщин будет мешать импульс от двойного пробега в призме
Что мешает настроиться непосредственно на нужные импульсы для известной номинальной толщины?
TRam_ вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 14:11   #6
Базулин Андрей
Свой
 
Регистрация: 11.02.2014
Сообщений: 91
Благодарил(а): 29 раз(а)
Поблагодарили: 20 раз(а)
Репутация: 21
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от TRam_ Посмотреть сообщение
Что мешает настроиться непосредственно на нужные импульсы для известной номинальной толщины?

Настроиться можно, но в итоге будет паразитный сигнал в стробе (настроенном от 1 до 30 мм), который сделает автоматическое измерение толщины/амплитуды сигналов от дефектов невозможным.
Базулин Андрей вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 14:16   #7
Базулин Андрей
Свой
 
Регистрация: 11.02.2014
Сообщений: 91
Благодарил(а): 29 раз(а)
Поблагодарили: 20 раз(а)
Репутация: 21
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Михаил57 Посмотреть сообщение
Температура руки тоже должна быть как у объекта контроля
Напрашивается иммерсионная задержка. Зимой можно на спирту на проток.
Да, вариант с водой/незамерзайкой вполне реальный, но там тоже температурная зависимость есть!
Базулин Андрей вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 14:42   #8
Михаил57
Дефектоскопист всея Руси
 
Аватар для Михаил57
 
Регистрация: 06.03.2013
Сообщений: 10,726
Благодарил(а): 471 раз(а)
Поблагодарили: 978 раз(а)
Репутация: 884
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Базулин Андрей Посмотреть сообщение
Да, вариант с водой/незамерзайкой вполне реальный, но там тоже температурная зависимость есть!
Температурная зависимость никуда не денется. Можно только уменьшить ее влияние. Например настройкой по образцу толщиной как объект контроля на том же морозе.
Михаил57 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2018, 20:55   #9
sesshu_50
Свой
 
Аватар для sesshu_50
 
Регистрация: 30.01.2015
Адрес: Москва
Сообщений: 137
Благодарил(а): 43 раз(а)
Поблагодарили: 56 раз(а)
Репутация: 57
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Базулин Андрей Посмотреть сообщение
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.

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.
При проведении измерений в условиях отличных от нормальных необходимо учитывать влияние температуры окружающего воздуха на ОК, на ПЭП и на СИ.
В вашем случае для ОК - сталь - скорость продольных УЗК будет увеличена из расчета 1% на 55 град; влияние ТКЛР для 30 мм толщины стали незначит.
Для ПЭП - оргстекло (какой тип?!) - скорость продольных УЗК будет увеличена где-то на 10% на 55 град; влияние ТКЛР для призмы из оргстекла очень значительно и продольные размеры призмы значительно уменьшаются, с чем надо считаться при измерениях.
Для СИ (средства измерения) из известных метрологических характеристик надо определить погрешность при текущей температуре.
Можете посчитать совокупное влияние сами. Но очевидно, что основное влияние вносит призма из оргстекла увеличивая погрешность в 1,5 мм во всем диапазоне толщин в меньшую сторону. Оргстекло неудачный выбор в качестве призмы!

Последний раз редактировалось sesshu_50; 21.12.2018 в 21:03.
sesshu_50 вне форума   Ответить с цитированием
Благодарность от:
Старый 21.12.2018, 22:56   #10
Базулин Андрей
Свой
 
Регистрация: 11.02.2014
Сообщений: 91
Благодарил(а): 29 раз(а)
Поблагодарили: 20 раз(а)
Репутация: 21
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от sesshu_50 Посмотреть сообщение
При проведении измерений в условиях отличных от нормальных необходимо учитывать влияние температуры окружающего воздуха на ОК, на ПЭП и на СИ.
В вашем случае для ОК - сталь - скорость продольных УЗК будет увеличена из расчета 1% на 55 град; влияние ТКЛР для 30 мм толщины стали незначит.
Для ПЭП - оргстекло (какой тип?!) - скорость продольных УЗК будет увеличена где-то на 10% на 55 град; влияние ТКЛР для призмы из оргстекла очень значительно и продольные размеры призмы значительно уменьшаются, с чем надо считаться при измерениях.
Для СИ (средства измерения) из известных метрологических характеристик надо определить погрешность при текущей температуре.
Можете посчитать совокупное влияние сами. Но очевидно, что основное влияние вносит призма из оргстекла увеличивая погрешность в 1,5 мм во всем диапазоне толщин в меньшую сторону. Оргстекло неудачный выбор в качестве призмы!
Спасибо за комментарий!
Про тепловое расширение я, по правде сказать не подумал.
Интересно, существует ли другой пластик, который можно было бы использовать. Мы также применяем рексолит, то я по правде сказать, не знаю его свойств в плане влияния температуры на размер и скорость звука.
Базулин Андрей вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Еще о "Велесстрое" strannik052 Рейтинги и "Чёрные" списки 16 15.03.2017 20:21
Анализ чувствительности методов течеискания и способ ее повышения Utilitor Статьи о дефектоскопии 0 24.08.2016 02:36
Особенности выявления коррозионно-усталостных трещин в подошве рельса В мире НК Статьи о дефектоскопии 1 08.10.2015 03:33
A1212 MASTER как вам аппарат? tyablo Ультразвуковой контроль 149 13.10.2014 16:49
НК как компонент стратегии минимизации рисков и затрат admin Статьи о дефектоскопии 3 28.01.2014 20:45


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 07:09. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com