№90 ГОЛ «35t : 1 ,у, I
ажюлгем:
75";] CCi JJ ГГ
ИТЫЮЖЙООС 7JJ95 го.эя re ОХ ыч&ацоиыи ютггозагегс iiimaijuiüa: um них к не
iii;ijiii.Tiii,:t
jlfiltdJllfS ПЛЕ-ШЛЖТЯ iirjjKiMuf.i?: WiiKiJireiW
¡игятлгегт:
Ii
жигопгегс
: I л [I III.': II. WD
14 iHi-Tpi
HliwT
131501_
Jil
til CHBT03
niiifl
til CCGWi^ till" 1:1 ОЗРГА (l|l®
liiliiT |l£Jt£CT
IIIIITtl IniniT : I ШИШ Ш11Ч1 И lit»»] IS [ III«!".Villi« II
ГПМ1Г1
TCl'v: J Ii I*."
(HOT |i| КЙЙ51 Ol «Е
fi|
1415« HI
■BUM
wtij-i I 'Wis I KJJiTf.
¡ПИК
ЗЗЁО
I"* I «ULI г 3 il I y I
Q-Заа I u—
ft»»» и»
iZA :Fi
Б 00 SIT
ijr
17 L>ipW F f
• управляемая через меню юстировка чувствительности датчика по эталонному весу;
• создание архива данных на дискете или сетевом дисководе с тем, чтобы при необходимости можно было поменять РС без повторной калибровки.
Рис. 4. Окно ввода весов в эксплуатацию
терфейса SC232/422A фирмы НВМ, который преобразует сигнал из RS-485 в RS-232;
• ввод весовых параметров, таких как номинальная нагрузка, цена деления шкалы и др.;
• сканирование подключенного датчика веса; при этом система "TRADE" распознает подключенный датчик веса самостоятельно;
• управляемая через меню корректировка погрешности угловой нагрузки по любому весу;
ВЫВОД
Благодаря новой разработке фирмы НВМ появилась возможность изготавливать полностью цифровые платформенные весы, которые по сравнению с аналоговыми системами имеют явные технические преимущества. Новые датчики веса C16i с ПО "TRADE" можно приобрести с января 2001 г.
Официальный представитель фирмы Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH в России и Белоруссии — фирма КВТ — компоненты весовой техники
Россия, 103009, Москва, Романов пер. д. 3, стр. 6, оф. 87 Тел./факс (095) 743-68-27, 747-83-62 E-mail: hbmwt@aha.ru: www.hbmwt.ru
га
НВМ
□
УДК 681.128.6
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ (обзор зарубежных патентов)
М.А. Ураксеев, Ю.Б. Колегаев
Рассмотрены особенности различных методов определения толщины защитных покрытий при использовании отражения сигнала от границы раздела сред. Приведены основные значения используемых тестовых частот.
В современных технологических процессах широко используется нанесение защитных или иных покрытий, образующих пленки, на поверхности деталей, объектов, предметов и, в частности, сосудов. Покрытие наносится на внутренние стенки сосуда, чтобы защитить его базовый материал, в качестве которого используются слабоуглеродистые стали, от содержимого самого сосуда. Если покрытие отсутствует или подвержено коррозии, то содержимое сосуда, которым может оказаться, в частности, агрессивная жидкость, может испортить базовый материал.
Покрытие проверяется обычно со стороны внутренней части рабочего объекта посредством измерения его толщины различными способами, например, электромагнитными. Однако в некоторых иностранных пуб-
ликациях и патентах сообщается о возможности измерения толщины покрытия с внешней стороны сосуда, который может быть как пустым, так и содержать любую субстанцию. При этом наиболее эффективными оказываются акустические методы, использующие распространение в упругой среде акустических волн — механических колебаний с малыми амплитудами.
Жидкости и газы не обладают упругостью формы, поэтому в них могут распространяться только продольные механические колебания. Колебания с частотой свыше 1520 кГц (до 200 МГц) принято называть ультразвуковыми (УЗ), так как они лежат за верхним пределом слышимости человеческого уха. Колебания с частотой свыше 200 МГц называют обычно гиперзвуковыми.
Датчики и Системы • № 8.2001
47
Ультразвуковые устройства широко используются в различных областях техники и особенно для построения датчиков физических величин — перемещения, скорости, уровня и т. д. При этом используются резонансные, дис-сипативные и локационные методы. При использовании резонансных методов измеряется частота собственных колебаний среды, являющаяся функцией контролируемой физической величины [1]. При диссипативных методах об измеряемой физической величине судят по ослаблению амплитуды (или интенсивности) звуковой волны при прохождении через контролируемую среду.
Наибольшее распространение получили локационные методы, при которых об измеряемой физической величине судят по времени прохождения УЗ волны от источника до приемника, которые могут быть расположены по обе стороны контролируемого объекта, тогда волна проходит сквозь сам объект, или с одной его стороны при отражении сигнала от границы раздела сред [2].
В патенте США 4.669.310 описывается метод УЗ измерения толщины высокотемпературной оксидной пленки на внутренней поверхности трубки с жидкостью. Ультразвуковой импульс излучается в трубку с жидкостью и регистрируется время распространения импульса через пленку. Причем измеряется как промежуток времени между пробегом импульса до границы металл-пленка и отражения от нее, так и время между пробегом импульса до границы плен ка-жидкость и отражения от нее. Для определения толщины оксидной пленки сравниваются длительности промежутков времени для обоих случаев.
Тестовая УЗ частота источника сигнала зависит от номинального значения толщины измеряемой пленки. Источник сигнала может вырабатывать УЗ импульсы с частотой до 50 МГц и короткой длительностью. Это позволяет использовать сигнал, который способен распространяться через металл, пленку и жидкость и отражаться от двух границ раздела, не теряя своей информативности. Чтобы можно было определить границы металл-пленка и пленка-жидкость толщина пленки должна быть не меньше длины волны УЗ.
Скорость звука в высокотемпературной оксидной пленке точно не известна и изменяется в зависимости от ее состава, поэтому можно говорить о несовершенстве данного метода, который не позволяет получить точные данные о толщине пленки.
В японском патенте 60-142210 описывается метод измерения толщины композиционных материалов, производимых из сплавов циркония. Рабочий сосуд, погруженный в жидкую среду, имеет внешний слой из сплава циркония и внутренний слой из собственно циркония. Источник импульсов излучает УЗ волны с частотами порядка 20...100 МГц.
Посланная УЗ волна отражается как от границы между внешним слоем и жидкой средой, так и от границы между внешним и внутренним слоями. Толщина внутреннего и внешнего слоев сосуда точно определяется через измеренные промежутки времени между соответствующими отражениями.
Данный патент описывает технику погружения, при которой тестируемые участки поверхности сосуда погружаются в жидкую среду для измерения толщины материалов. Однако надо заметить, что такая техника погружения оказывается не применимой для УЗ измерения толщины защитного покрытия на крупных (5...10 м диаметром и 30...40 м высотой) объектах, особенно тех, которые находятся в постоянном движении.
В патенте США 4.334.433 рассказывается о методе измерения толщины защитного покрытия стали. При
этом датчик устанавливается со стороны рабочего объекта, противоположной расположению покрытия. Положение границы раздела между покрытием и базовым металлом определяется с помощью вырабатываемого датчиком УЗ импульса в зависимости от неравномерности акустического импеданса границы раздела.
Один из возможных вариантов, рассмотренных в патенте, следующий: основной металл представляет собой углеродистую сталь, а покрытие выполнено из нержавеющей стали. В этом случае имеет место небольшая разница в акустических импедансах между базовым металлом и покрытием. Ультразвуковой сигнал слабо отражается от границы раздела этих двух материалов, усиливается и отображается на осциллографе. Такой метод позволяет измерять толщину покрытия в пределах + 1 мм.
В патенте США 4.918.989 описывается УЗ метод измерения толщины защитного покрытия металлического сосуда, где толщина покрытия проверяется в пределах, как минимум 0,4 мм, и в котором акустический импеданс изменяется в пределах 1% по отношению к акустическому импедансу сердцевины сосуда. Выбранный датчик излучает УЗ волны с частотой порядка 4...10 МГц.
Для определения толщины защитного покрытия необходимо использовать, как минимум, пару отраженных от границы между покрытием и сердцевиной сосуда сигналов-откликов.
В патенте США 5.661.241 дается описание УЗ метода измерения толщины внутреннего покрытия рабочего сосуда без опустошения этого сосуда или остановки протекания через него жидкости. Источник УЗ сигнала формирует импульсы в широком частотном диапазоне 15...100 МГц. Датчик обычно располагается на внешней поверхности исследуемого объекта.
Ультразвуковая волна распространяется от внешней поверхности сосуда к границе базовый металл-покрытие. На этой границе одна часть УЗ импульса, отражаясь, возвращается к датчику. Другая его часть распространяется вглубь поверхности покрытия, определяя вторую граничную линию, от которой отражается вторая часть УЗ сигнала. Датчик улавливает оба отраженных УЗ сигнала и преобразует их в электрические сигналы.
Если возможен доступ к внутренней части сосуда, датчик монтируется на его внутренней стенке. В этом случае УЗ волна распространяется по направлению к внешней стенке сосуда. Однако, здесь необходимо провести некоторое изменение метода, так как датчик находится в прямом контакте с покрытием и, поэтому первый сигнал, отраженный от границы покрытие — базовый металл, теряется в зоне шумов УЗ импульса.
Толщина слоя покрытия измеряется по сигналу от первого граничного слоя, появляющегося на экране осциллографа сразу после сигнала, отраженного от второй границы, т. е. используется третий сигнал от границы покрытие — базовый металл. Измеряя длительность времени распространения УЗ волны через слой покрытия и используя ранее полученные стандартные величины, оператор может преобразовать измеренное время прохождения УЗ в толщину покрытия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бобровников Г.Н., Катков А.Г. Методы измерения уровня // М.: Машиностроение, 1977.
2. Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Высшая школа, 1989.
Марат Абдумович Ураксеев — д-р техн. наук, проф. Уфимского государственного авиационного технического у
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.