187729. lajstromszámú szabadalom • Impulzus-visszhang rendszerű ultrahangos vastagságmérési eljárás
1 . 187 729 2 A találmány tárgya: impulzus-visszhang rendszerű ultrahangos vastagságmérési eljárás, amely a mérendő anyag vizsgálófej felőli felületéről visszaverődött impulzus erősségét egy megfelelően megválasztott küszöbérték alá csökkenti, így annak holt zónáját megszünteti, így tetszőlegesen kis vastagságok mérésére is alkalmas. A jelenleg ismert impulzus-visszhang rendszerű ultrahangos vastagságmérési eljárások közös jellemzői, hogy mindig két impulzus segítségével ha- 10 tározzák meg az ismeretlen vastagságot. A két impulzus közül az időben első lehet az AI adóimpulzus a második VH 1 visszhangimpulzus, de lehet mindkettő VH 1, VH 2 visszhangimpulzus (1. ábra). 15 A készülék időalapja (vízszintes tengelye) az AI adóimpulzus és az egyes VH visszhangimpulzusoknak a vizsgáló fejbe való beérkezése között eltelt időt méri. Két szomszédos visszhang beérkezése között eltelt idő arányos a meghatározandó vastag- 0 ság kétszeresével, az arányossági tényező az ultrahang terjedési sebessége az adott anyagban. Az ismert eljárások hátránya, hogy minden impulzusnak véges szélessége van (véges idő alatt cseng le), melyen belül természetesen a készülék 25 nem tud új impulzust érzékelni. Ezt az időtartamot nevezi a szakirodalom HZ holt zónának. (1. ábra.) A fentiek alapján ennek szélessége szabja meg a mérhető legkisebb falvastagságot. A legmodernebb falvastagságmérő célkészülékek alsó méréshatára 30 acélra: 0,250 mm, műanyagokra: 0,07-0,08 mm (CL 204 tipusú vastagságmérő, Krautkramer GmBH, Köln, NSZK). Kis vastagságok méréséhez E előtétes vizsgálófejeket használnak (2. ábra). így a mérendő vastagságot az E előtét és a mérendő 35 anyag közös határfelületéről, valamint a mérendő anyag előtéttel szemközti „hátfaláról” érkező VH 3 és VH 4 visszhangok közötti távolság (idő) adja meg. Megfelelő kalibrálás után a készülék a mérendő vastagságot jelzi ki. 40 A találmány célja olyan - elvileg új - ultrahangos vastagságmérési eljárás, mely a holt zóna megszüntetésével tetszőlegesen vékony vizsgálati darabok vastagságmérését is lehetővé teszi, így kiküszöböli az eddig ismert vastagságmérési eljárások hátrá- 45 nyát. A 2. ábrán látható mérési elrendezésnél az előtét végéről visszaverődő impulzus hányad R amplitúdóját az előtét és a mérendő anyag akusztikai impedanciája (ZE és ZA) a következőképpen határozza 50 meg: • 55 Felismertük azt a tényt, hogy ha az előtét anyagát úgy választjuk meg, hogy akusztikailag kellő mértékben hasonló legyen a vizsgálandó anyaghoz: vagyis: ZA = ZE, ahol Z = c • g; c: az ultrahang terjedési sebessége az anyagban, q: az anyag sűrűsége, akkor az előtét végéről visszaverődő impulzus erőssége egy olyan küszöbérték alá csökken, ami alatt a készülék - megfelelő beállítás mellett - már nem érzékeli, így természetesen holt zónája is megszűnik. Ebben az esetben az előtét és a mérendő anyag együttes vastagsága mérhető lesz, bármilyen vékony is az utóbbi. Az együttes vastagságból az előtét ismert vastagságát levonva megkapjuk a mérendő anyag vastagságát. Előnyösnek találtuk a találmány szerinti eljárás egy másik lehetséges megvalósiíását, melynek lényege azonos mérési elrendezés mellett az, hogy a digitális kijelzésű készüléket úgy állítjuk be, hogy csak az előtét végétől kezdje az időt mérni. így elérhető, hogy a készülék közvetlenül az ismeretlen vastagságot jelezze ki. Célszerű továbbá, ha a találmány szerinti eljárás gyakorlati alkalmazásához az előtétet a mérendő anyag akusztikai impedanciájával azonos akusztikai impedanciájúra választjuk. Szabadalmi igénypontok 1. Impulzus-visszhang rendszerű ultrahangos vastagságmérési eljárás, amelynek során egy impulzusokat gerjesztő készülékhez csatlakozó vizsgálófejből ultrahangadó impulzusokat (AI) bocsátunk előtéten át a mérendő anyagba, azzal jellemezve, hogy a vizsgálófej és a mérendő anyag közé az előtét (E) és a mérendő anyag határfelületéről viszszaverődő visszhangimpulzus (VH 3) amplitúdóját a készülék érzékelési küszöbértéke alá csökkentő előtétet (E) helyezünk el, majd önmagában ismert módon megmérjük az előtét és a mérendő anyag együttes vastagságát, ezt követően az előtét vastagságának figyelembevételével meghatározzuk a mérendő anyag vastagságát. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az előtét (E) vastagságát úgy vesszük figyelembe, hogy csak az előtétbe bocsátunk ultrahang impulzust, majd a készülék időalapjának nullpontját az előtét hátfaláról érkező visszhang impulzusra (VH 3) állítjuk be. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az előtétet (E) a mérendő anyag akusztikai impedanciájával azonos akusztikai impedanciájúra választjuk. 2 db ábra 2
