Wat u moet weten over ultrasoon diktemeten

Home/Producten/Diktemeters /wanddiktemeters/Wat u moet weten over ultrasoon diktemeten
Wat u moet weten over ultrasoon diktemeten 2017-07-03T11:19:59+00:00
Ultrasoon diktemeten of wanddiktemeten is een techniek waarbij met behulp van ultrasoon geluid de dikte van materialen bepaald kan worden vanaf één zijde van het oppervlak mits dit materiaal homogeen van structuur is. Materialen als glasvezelversterkte kunststoffen, e.d vereisen een “zwaardere” aanpak voor het meten van de dikte met geavanceerde ultrasoon testapparatuur en speciale transducers.

Voor een ultrasoon diktemeting wordt een zeer korte geluidpuls wordt uitgestoten door de transducer (vaak ‘taster’ genoemd) die met een klein beetje koppelvloeistof op het materiaal wordt geplaatst. Deze koppelvloeistof is noodzakelijk voor de overdracht van het ultrasone geluid en is meestal niet kritisch voor een diktemeting. Als de ultrasone echo maar voldoende sterk is voor de diktemeter.

Net als bij sonarsystemen zal het ultrasoon geluid weerkaatsen op een overgang van verschillende materie, in dit geval de achterzijde van het materiaal en komt weer terug bij de transducer. De tijd die benodigd is om terug te keren in de transducer wordt gemeten. Afhankelijk van de snelheid waarmee het ultrasoongeluid door het materiaal gaat ( Specifieke geluidsnelheid van het materiaal) kan dan de dikte berekend worden door de diktemeter. De geluidsnelheid van het materiaal ( V = Velocity) kan op de ultrasoon diktemeter worden ingesteld door directe invoer van deze geluidsnelheid maar ook bij sommige meters door het soort materiaal aan te geven wat dan een gemiddelde instelling betekent waarbij de nauwkeurigheid vaak minder is.

Nauwkeurige ijking van de diktemeter wordt gedaan door op één bekende dikte ( die kunt u bijv met een schuifmaat of micrometer opmeten ) te meten in de calibratiestand van de meter. Deze berekent dan de geluidsnelheid en hij is geijkt voor de rest van de metingen.

Op poreuze materialen zoals hout, de meeste steensoorten, glasvezelversterkte kunststoffen werk dit principe meestal niet doordat het ultrasoongeluid verstrooid wordt.

Er zijn verschillende typen meters op de markt voor algemeen gebruik, specifiek gericht op ernstige corrosieproblemen of zeer dun materiaal etc.
De eenvoudigste meter staat vast ingesteld op staal en hoeft u alleen aan te zetten. Meer uitgebreidere meters bieden mogelijkheden zoals alarminstellingen, data opslag en PC aansluiting. Ook in de uitvoering kwa duurzaamheid en waterbestendigheid zitten grote verschillen.

De meetkop ( ook transducer of taster genaamd) is van groot belang voor een goed meetresultaat. De diameter, frequentie en signaalvorm zijn in belangrijke mate bepalend voor de resolutie, nauwkeurigheid, doordringend vermogen in het materiaal en detectiegevoeligheid van corrosie.
Onder resolutie verstaan we meestal de minimaal meetbare materiaaldikte of wanddikte. Er is nu eenmaal een ondergrens omdat de uitgezonden ultrasoonpuls moet kunnen terugkaatsen van de achterzijde van het materiaal. Als de lengte van de uitgezonden ultrasoonpuls langer is dan de tijd die het ultrasone signaal in het materiaal aflegt voordat het terugkaatst, dan lopen de uitgezonden en gereflecteerde ultrasoonsignalen in elkaar over en kan de meter geen onderscheid meer maken en zodoende geen dikte weergeven.

Eenvoudige dubbelelements meters hebben doorgaans een minimaal bereik van 0.9 tot 1 mm. Betere meters halen zo’n 0.6 mm maar voor zeer dun materiaal zijn er weer meters die gebruik maken van een z.g. “delay-line” waarbij de ondergrens op ca. 0.15 mm ligt.
Voor een goed advies omtrent de keuze adviseren wij direct contact met ons op te nemen.

In het algemeen gelden de volgende maatregelen die u moet nemen:

Zorg er voor dat het oppervlak vrij is van loszittend vuil, losse roest en slecht hechtende verflagen.
In de meeste gevallen volstaat het schoonkrabbben met een “driehoek” verfkrabber. De verf hoeft niet perse geheel te worden verwijderd, afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid. ( zie hieronder – “door de verf heen meten”). Plamuurlagen kunnen zeer grote meet- en interpretatiefouten geven, als er al een behoorlijke diktemeting mogelijk is.

Essentieel is dat de taster goed kontakt maakt met het materiaaloppervlak dor middel van ultrasoon koppel vloeistof , vaak ook ultrasoon vloeistof genoemd . Gebruik een goede werkende gel zoals Soundsafe ( bij ons verkrijgbaar) of anders dun vet, wat dikkere olie, maar ingeval van nood zal een pot haargel het ook doen…

Vaseline en te dik vet kunnen een dikke film geven waardoor er behoorlijke meetfouten gemaakt kunnen worden. E.e.a. hangt samen met de oppervlaktegesteldheid. Het oppervlak hoeft niet superglad te zijn, maar voldoende raakvlak is belangrijk. Meten op corrosieputten – dus bij corrosie aan de meetzijde- is uiterst gevaarlijk. Als u voelt dat er vuil of een zandkorrel tussen de meetkop en het oppervlak zit, maak hem dan eerst schoon. Het voorkomt meetfouten en voorkomt overmatige slijtage van de taster.

Er zijn diktemeters met een z.g scanfunctie waarbij u een deel van het oppervlak kunt afscannen om de dunste plek te vinden. Dit is een nuttige functie maar werkt alleen als dat deel van het oppervlak geheel schoon en vlak is zodat de taster zonder verstoring over het oppervlak kan “glijden”.

Standaard tasters worden bij voorkeur niet boven de 70/80 graden gebruikt om de levensduur niet onnodig te reduceren

Er komen meer ultrasoon wanddiktemeters op de markt die de mogelijkheid hebben om ” door de verflaag heen ” te meten. Hier is veel misverstand over. In principe kunnen de meeste meters door een niet al te dikke verflaag heen meten, afhankelijk van de gekozen taster.
Wat echter bedoeld wordt is dat je ONAFHANKELIJK van de verflaag kunt meten.

Een veelgevraagde toepassing is het meten aan bootjes en plezierjachten waarvoor meestal een goedkope meter wordt gezocht. Vaak wil men meten voor een keuring bij aankoop. Dit meten is echter een van de moeilijkste metingenen en de meest onderschatte toepassing van diktemeters, met name door goedkope aanbieders zonder veel kennis van zaken.

Doordat er vaak meerdere verschillende verf/coatinglagen zijn, al of niet in combinatie met plamuur over gecorrodeerde oppervlakken kunnen er heel makkelijk verkeerde conclusies worden getrokken.

Standaard werken diktemeters in de z.g Puls-Echo (P-E) mode. Dit betekent dat de tijd wordt gemeten tussen het uitzenden van de zendpuls en ontvangen van de eerste echo die terugkaatst van de achterzijde van het materiaal. Als de meter staat ingesteld voor staal en er zit verf op dan wordt de verf ook meegerekend als staal. Aangezien de geluidsnelheid van verf doorgaans een factor 2,5-3 lager is dan die van staal, meet hij de dikte van het totaal met een factor 2,5-3 keer de verfdikte te hoog.
Dus bij een verflaag van 200 micrometer meet je ca. 0,5 mm te dik.

Voordat je nu een veel duurdere meter aanschaft die onafhankelijk van de verflaag meet , moet je je eerst afvragen hoe relevant deze meetfout is.

Als de verflaag erg dik is of uit meerdere lagen bestaat, is de kans erg groot op allerlei wilde en onbetrouwbare metingen. Eventueel is het op te lossen met een zwaardere taster ( 1 of 2,25 MHz ) maar het is niet ideaal.
Vooral bij plezierjachten, waarbij met meerdere lagen verf is gewerkt en vaak daaronder nog plamuur zijn behoorlijke metingen vaak onbegonnen werk met eenvoudige digitale meters. Alleen meters met een z.g. A-beeld komen hiervoor nog in aanmerking.

Diktemeters met een z.g. Echo-Echo (E-E) mode , meestal omschakelbaar tussen P-E en E-E, maken het mogelijk om ONAFHANKELIJK van de verfdikte te meten. Hierbij gebruikt de meter meerdere herhalingsecho’s waaruit hij de werkelijke staaldikte kan berekenen. Voorwaarde is dat de staaldikte tenminste 2 tot 3 mm is afhankelijk van de kwaliteit van de meter.Ook zijn er grenzen aan de verf/coatingdikte, met name bij- en afhankelijk van de meerdere lagen.

BELANGRIJK: deze meting is alleen betrouwbaar bij betrekkelijk “gezonde” staalplaat. Als zich aan de achterzijde aanzienlijke corrosie voordoet krijg je geen betrouwbare meting omdat er geen herhalingsecho’s zijn. In dat geval kun je door te schakelen tussen P-E en E-E toch een beeld vormen van de werkelijk situatie.

Dakota Ultrasonics heeft daarentegen de CMX serie diktemeters die een aantal technieken combineert in de signaalverwerking waardoor toch in P-E mode onafhankelijk van de verfdikte kan worden gemeten, terwijl ook de dikte van de verflaag wordt weergegeven !

Ondanks dat eerder is gesteld dat je een goed vlak moet hebben om de taster te plaatsen is het wel goed mogelijk om op een buis te meten maar hierbij is het nog belangrijker dat het oppervlak in goede conditie is en vooral schoon. Vuistregel is dat, afhankelijk van de kwaliteit van de meter/meetkop, 25 mm een beetje de ondergrens is om behoorlijk te meten. Het is mede een combinatie van diameter en wanddikte. Hoe groter de wanddikte hoe kleiner de diameter kan zijn om nog te kunnen meten.

Meten op een dubbele kromming , dus de bocht van een buis maakt het lastiger en dan gaat de geoefendheid meespelen.

Temperatuur van het materiaal kan behoorlijk van invloed zijn op de nauwkeurigheid. Er zijn twee redenen: De temperatuur van het te meten materiaal zelf en de invloed van de temperatuur op de meetkop. De gemeten dikte wordt bepaald door de tijd die het signaal nodig heeft om door het materiaal te lopen waarbij de “geluidsnelheid” in dat materiaal de bepalende factor is.

Bij metalen verloopt de geluidsnelheid zeer weinig waardoor dit geen factor van belang is. Bij kunststoffen echter verloopt de geluidsnelheid aanzienlijk met de temperatuur en is dit een kritische factor waarmee men rekening moet houden door compensatieberekeningen of calibratie op de juiste temperatuur.

Wat bij goedkope meters een probleem is dat de meetkop van eenvoudige materialen is gemaakt die sterk temperatuurafhankelijk zijn. Hierdoor kan het nulpunt van de taster sterk verlopen. Zeer regelmatig de taster nulpunt ijken is dan de enige oplossing.
Maar ook duurdere tasters zullen enig verloop hebben.

Sommige meters ( zoals de CMX serie) hebben een automatische temperatuurcompensatie om dit effect te verminderen. Als je in de E-E mode kunt werken heb je geen last van deze nulpunt afwijking.

Afhankelijk van de diktemeter zullen er verschillende tasters voor beschikbaar zijn. Veel technische specificaties van meters geven aan dat je vanaf ca. 0,6 mm tot vaak wel 500 mm kunt meten. Houd er rekening mee dat dit vrijwel nooit met één en dezelfde taster kan. Ook de te meten materiaalsoort bepaalt in sterk mate de keuze van de ultrasone taster. Het beste is om duidelijk aan te geven wat de toepassing van de meter is zodat wij u de beste taster kunnen adviseren.

Utrasoontasters of ultrasoontransducers worden uitgedrukt in frequentie (MHz – MegaHertz), diameter en focussering. Meestal zal de standaard meegeleverde taster ( 5 Mhz) voldoende zijn voor het standaard werk maar zodra u dunner dan 1 mm wilt meten of als u betrouwbaar putcorrosie wilt detecteren in staal onder de 5 -10 mm moeten we een goed gefocusseerde taster van een hogere frequentie ( 7,5 of 10 MHz) gebruiken. Deze is dan weer minder geschikt voor dikker materiaal enook niet geschikt om door verflagen te meten . Voor zeer dik materiaal of materiaal met sterk demping zoals gietijzer en kunststoffen gebruiken we 2,25 MHz of zelfs 1 MHz waarbij ook een grotere diameter wordt gebruikt.

Dus u begrijpt dat een goed advies essentieel is !

Hieronder volgt een tabel met meest voorkomende geluidsnelheden/
Een uitgebreidere tabel sturen wij u graag toe.

(koolstof) staal 5880-5920 m/s Nominaal 5900 m/s
Roestvast staal 5720-5780 m/s
Aluminium 6200-6400 m/s

Materiaal Geluidsnelheid voor
diktemeters (Longitudinaal)
m/s
Geluidsnelheid voor
hoektasters (Transversaal)  m/s
Aluminium 6350 ( kan afwijken per legering)
Epoxy 2540 ( richtwaarde)
Glas (kristal)
Glas (Kwarts)
5664
5693
Glas 4267
Gietijzer 4570 ( richtwaarde)
Gietijzer Nodulair
Goud 3251
IJzer 5893
Lood 2159
Magnesium 5791
Nikkel 5639
Nylon 2591 (richtwaarde)
Paraffine 2210
Platina 3962
Plexiglas 2692
PE /HDPE 2337  /
Porcelein 5842 ( richtwaarde)
PVC 2388
Rubber (gevulcaniseerd) 2311
Staal, Koolstofstaal 5918
Staal RVS 5664  ( kan afwijken per legering)
Teflon 1422
Tin 3327
Titanium 6096
Zilver 3607
Zink 4216
Water 1480 ( bij 20 graden C)