Ультразвуковая толщинометрия

Акустическое поле излучения - приема определяется сигналом приемного преобразователя, возникающим при отражении сигнала возбуждающего преобразователя от элементарного рассеивателя, расположенного произвольной точке пространства.

Обычно поле приема преобразователя повторяет его же поле излучения. Поэтому поле излучения - приема одного и того же преобразователя пропорционально квадрату поля излучения.

Для наглядности мы рассмотрим формирование полей излучения с точки зрения геометрической акустики, путем построения моделей прохождения лучей продольных, сдвиговых и поверхностных волн в некоторых телах, ограниченных плоскими и кривыми поверхностями.

Будем считать твердые тела однородными, изотропными, а ограничивающие их поверхности - гладкими.

Рассмотрим геометрию волнового опля дискового излучателя, расположенного на плоской поверхности твердого упругого полупространства с неограниченными размерами по осям Х, У, Z. Считаем, что излучатель создает напряжение o xk , нормальное к поверхности. Если пренебречь влиянием промежуточных слоев между излучателем и средой, то волновое поле будет иметь вид, представленный на рис. 2.2.

Такое поле имеет две зоны:

ближняя зона (зона Френеля) толщиной

, в пределах которой отсутствует расхождение лучей и пучок лучей в сечении повторяет сечение пластины. При этом

P(x) = P Ч 2sinж p й 0 з l кл a2 + x2

xщ ц. ъы ч (2.29)

Рис. 2.2

Для ближней зоны максимум наблюдается при x = a 2nl (рис. 2.3)

Рис. 2.3

дальняя зона (зона Фраунгофера)- это зона при z > 0 , в пределах

которой наблюдается расхождение лучей. Она характеризуется тем, что интенсивность акустической волны при удалении от преобразователя уменьшается обратно пропорционально расстоянию r. Угол расхождения q , за пределами которого интенсивность волны меньше 0,1 равен

q = arcsin 0,54 l , a

- функция Бесселя первого рода

Рис. 2.4

На рис. 2.5 показано изменение формы пучка при увеличении диаметра преобразователя.

Такая картина является идеальной. Практически мы всегда имеем дело с ограниченными телами. Кроме того, нормально приложенная к поверхности среды сила, вызовет в ней не только нормальную компоненту напряжения. На границах преобразователя возникнут напряжения, перпендикулярные направлению действующей силы, т. е. параллельно поверхности. В результате на границе излучателя возникнут сдвиговые и поверхностные волны, затухающие с глубиной. Взаимодействие всех этих волн приводит к искажению идеальной картины.

Рис. 2.5

Кроме того, реальные тела имеют ограниченные размеры, т. е. существуют границы. Отраженные от границ волны взаимодействуют с первичными, создавая сложные акустические поля.

2.4 Преобразователи для ультразвуковой толщинометрии

По назначению преобразователи делят на нормальные (прямые), служащие для генерации продольных волн и наклонные (призматические), используемые для возбуждения нормальных, поперечных и поверхностных волн.

По функциональным признакам преобразователи подразделяют на раздельные, совмещенные и раздельно-совмещенные.

Раздельные преобразователи в процессе контроля выполняют функции либо излучателя, либо приемника и их включают по раздельной схеме (пьезоэлемент подключен либо к генератору, либо к усилителю). Совмещенные преобразователи включают по совмещенной схеме (пьезоэлемент соединен одновременно с генератором и усилителем) и они выполняют поочередно функции то излучателя, то приемника. Раздельносовмещенные преобразователи содержат два пьезоэлемента, включенных раздельно, но конструктивно объединенных в одном корпусе.

Схемы типовых преобразователей, получивших применение для целей ультразвуковой толщинометрии приведены на рис. 2.6. Все преобразователи имеют следующие основные элементы: пьезоэлемент, корпус, демпфер, служащий для гашения свободных колебаний пьезопластины и получения коротких импульсов, протектор, защищающий пьезоэлемент от износа. [20]

Прямой преобразователь предназначен для работы по совмещенной схеме. Пьезопластину в таких преобразователях обычно изготавливают из ЦТС, также используют керамику ПКР и метаниобат свинца. Толщину пьезопластны делают равной половине длины волны. Для ЦТС на частотах 1…10 МГц она равна 0,16…1,6 мм. Пьезопластину ПЭП делают обычно круглой. Размеры выбирают с учетом поля излучения-приема. Увеличение диаметра сужает диаграмму направленности в дальней зоне, но в то же время увеличивает протяженность ближней зоны, где оценка размеров и местоположения дефектов затрудняется наличием максимумов и минимумов сигнала. Целесообразно применять пластины малого размера для контроля тонких изделий и большого - для контроля изделий значительно толщины.

а б

Рис. 2.6. Конструкции ультразвуковых преобразователей:

1 - пьезоэлемент; 2 - корпус; 3 - демпфер;

4 - протектор; 5 - призма; 6 - акустический экран

В раздельно-совмещенном преобразователе для предупреждения прямой передачи сигналов от излучателя к приемнику имеется акустический экран. При работе с таким преобразователем, изменяя углы призм (от 0 до 10°), высоту и расстояние между ними, изменяют минимальную и максимальную глубину прозвучивания изделия. Также конструкция раздельно-совмещенного преобразователя подразумевает использование призмы, служащей для ввода упругих волн под углом к поверхности изделия.

Раздельно-совмещенные преобразователи отличаются минимальным уровнем собственных шумов, очень малой мертвой зоной, высокой чувствительностью. С их помощью можно добиться выравнивания чувствительности к дефектам, расположенным на разной глубине.

Обычно призмы изготавливают из оргстекла. Пластины располагаются под небольшим углом 4…5°. Между пластинами помещается звукопоглощающий экран. Углы наклона призм, расстояние между пластинами подбирается так, чтобы обеспечить выявление дефектов в заданном диапазоне толщин. Максимум излучения находится несколько выше точки пересечения акустических осей из-за затухания и расхождения. [22]

Вопросы для самопроверки

От каких параметров зависит направленность излучения?

Какие параметры определяют рабочую частоту преобразователя?

Как следует раздельно-совмещенный преобразователь подключать к толщиномеру?

Какой из ниженазванных параметров определяет рабочую частоту преобразователя?

Каково назначение пьезоэлемента в преобразователе?

Что такое точка Кюри пьезоматериала?

Прямой преобразователь последовательно устанавливается на образцы из органического стекла и стали. В каком случае протяженность ближней зоны поля излучения больше?

Чем отличаются ближняя и мертвая зоны с точки зрения контроля?

От каких параметров зависит величина мертвой зоны?

Назовите отличительные особенности совмещенных и раздельносовмещенных преобразователей.

За счет чего величина мертвой зоны у раздельно-совмещенных преобразователей меньше, чем у совмещенных?



Глава 3. Методы ультразвуковой толщинометрии

3.1 Общие сведения

Акустическими методами называют методы контроля, основанные на изменении упругих колебаний и волн в контролируемом объекте.

Согласно ГОСТ 23829-79 акустические методы делят на две большие группы:

Активные - использующие излучение и прием акустических колебаний

Пассивные - основанные только на приеме колебаний.

К активным методам относят методы, основанные на прохождении и отражении УЗК.

Активные методы

Эхо-метод.

Высококачественный генератор вырабатывает кратковременные импульсы (либо с высокочастотным заполнением - радиоимпульсы, либо просто короткие импульсы). Посланный излучателем импульс, отразившись, возвращается обратно к преобразователю, который работает в это время на прием (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Схема эхо-метода

Рис. 3.2

С преобразователя сигнал поступает на усилитель, а затем, на отклоняющие пластины ЭЛТ (рис. 3.2).

Эхо-метод позволяет контролировать изделия при одностороннем доступе к ним. Это особенно ценно при проверке изделий, в которых отсутствует двусторонний доступ. Кроме того, чувствительность эхометода значительно выше теневого. В эхо-методе отражение даже 1 % энергии очень хорошо не только обнаруживается, но и измеряется. Кроме того, эхо-метод позволяет определить, на какой глубине находится дефект. Если временное расстояние между зондирующим и отраженным от противоположной поверхности детали (донный импульс) принять за размер детали, то время между посылаемым импульсом и моментом прихода отраженного от дефекта импульса дает глубину залегания дефекта.

Кроме того, по амплитуде отраженного сигнала можно судить о размерах дефекта, а изучая спектральный состав отраженного импульса, можно получить информацию о типе и форме дефекта.

Главный недостаток эхо-метода - наличие мертвой зоны под датчиком, что не дает возможности применять его для тонких изделий. Наличие мертвой зоны связано с тем, что при близко расположенном дефекте в момент прихода эхо-сигнала от него еще продолжается излучение зондирующего импульса. Для уменьшения мертвой зоны повышают частоту УЗК, что позволяет уменьшить длительность зондирующего импульса.

Длительность импульса определяет и разрешающую способность метода, т. е. минимальное расстояние между дефектами по глубине, при котором их эхо-сигналы воспринимаются раздельно. Очевидно разрешающая способность эхо-метода по глубине равна длительности зондирующего импульса.

Повышение частоты с целью увеличения разрешения ограниченно сверху тем, что короткие волны начинают отражаться от границ кристаллических зерен металла, что вызывает появление помех. Кроме того, с увеличением частоты возрастает затухание УЗК.

Эхо-метод - основной способ измерения толщины. Рассмотрим подробнее его возможности и ограничения.

Точность измерения рассмотрим для наиболее простого случая, когда измерение выполняют по первому донному сигналу.

Если скорость с распространения ультразвука в объекте известна, то, измеряя время t прохождения ультразвука в объекте в прямом и обратном направлениях, определяют толщину по формуле

h = 0,5ct. (3.1)

Оценку погрешности измерения расстояния выполним как применительно к измерению толщины, так и применительно к определению координат дефектов.

Относительная погрешность

Dh h = Dc c + Dt t .

Настройку на скорость звука выполняют по образцу или по участку ОК известной толщины таким же способом, как измеряют толщину, поэтому погрешности измерения скорости и времени приблизительно совпадают, в результате

Dh h = 2 Dt t .

Существуют приборы с автоматической подстройкой скорости звука, в которых факторы, влияющие на точность измерения скорости и толщины, отличаются.

Погрешность Dt измерения времени складывается из погрешностей

Dtn , обусловленных влиянием ряда факторов, поэтому

Dt = еDtn n

Диапазон измеряемых толщин. Минимальную толщину изделий, контролируемых эхо-методом, определяет мертвая зона толщиномера. Она аналогична мертвой зоне дефектоскопа. Для ее сокращения в приборах групп 1 и 3 добиваются минимальной длительности зондирующего импульса, а в приборах группы 2 - применяют РС-преобразователи. В результате мертвая зона для толщиномеров групп 1 и 3 составляет 0,2…0,3 мм, а для толщиномеров группы 2 - 0,5…1,5 мм.

Для измерения других (кроме толщины) размеров изделий ультразвук применяют в настоящее время довольно редко, так как здесь более удобными оказываются другие средства измерения, например оптические. Применение ультразвука для измерения диаметров труб рационально в комплексных установках для ультразвукового контроля труб, включающих также дефектоскоп и толщиномер.

По схеме, показанной на рис. 3.3, контроль выполняют импульсным эхо-методом в локальной иммерсионной ванне. Между преобразователями 1-4 и контролируемой трубой 5 помещают тонкий экран 6 с окнами. Измеряют время прихода сигналов от экрана II до наружной III и внутренней IV стенок трубы. Поскольку расстояние от преобразователя до экрана точно известно, интервал времени между зондирующим импульсом I и эхосигналом от экрана II служит для корректировки скорости звука в иммерсионной жидкости, которая может изменяться под влиянием температуры. [1]

По интервалу II - III измеряют расстояние от экрана до трубы:

l = cж (tIII tII ) 2 ,

где tII и tIII, - время прихода импульсов II и III; cж -

скорость звука в жидкости. Небольшая величина этого расстояния, одинаковость амплитуд и форм эхосигналов II и III повышают точность измерения. Интервал между эхосигналами III и IV используют для измерения толщины стенки трубы. По измерениям, выполненным с помощью преобразователей 1 и 3, 2 и 4, автоматически выполняется расчет диаметров трубы в двух взаимоперпендикулярных направлениях. Например, диаметр в горизонтальном направлении раве

н D = Dэ l lў

где Dэ - диаметр экрана; l и l' - расстояние от экрана до трубы слева и справа от нее. Сопоставление результатов измерений всеми четырьмя преобразователями дает возможность оценить форму трубы, выявить возможную овальность. С учетом результатов измерения толщины стенки трубы измеряются ее внутренний диаметр, разностенность трубы по сечению. Таким образом, приведенная схема дает возможность оценить все геометрические характеристики поперечного сечения изделия и даже вычислить вес одного погонного метра трубы.

Рис. 3.3. Схема изменения диаметра и толщины стенки трубы

Измерение длины с помощью ультразвука целесообразно, когда требуется непрерывно измерять расстояния порядка 100…1000 мм. Например, рационально применять ультразвук для непрерывного контроля износа резца в процессе механообработки. Такие измерения нужны при автоматической обточке деталей. Преобразователь приклеивают на плоский торец резца и расстояние до режущей кромки контролируют по времени прихода ультразвукового импульса. Лучшие результаты дает применение поперечных волн, так как в этом случае затруднена трансформация волн и не возникают ложные сигналы.

Резонансный метод

Взаимодействие акустических волн, бегущих в среде в различных направлениях, в частности в твердом теле ограниченных размеров, приводит к возникновению стоячих волн на частотах, где возможно возбуждение колебаний.

Для примера рассмотрим плоскопараллельный слой (например однородную плиту), в котором возбуждается плоская волна в направлении толщины за счет передачи части энергии монохроматической волны, падающей на слой из жидкости. Из анализа следует, что на частотах, удовлетворяющих условию кратности толщины h слоя целому числу

полуволн ( h = nl 2 , где n - целое число), коэффициент отражения энергии волн RJ минимален, а коэффициент прохождения DJ максимален.

Расчет показывает, что амплитуда колебаний слоя при этом максимальна, что объясняется взаимным усилением прямых и обратных волн в слое. Это случай так называемого структурного (геометрического) резонанса. [22]

Если установить приемник колебаний за плитой и плавно изменять частоту колебаний в падающей волне, то можно будет наблюдать зависимость амплитуды сигнала от частоты, показанную на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Основные характеристики резонансных колебаний изделий

Частоты

f n = nc 2h

являются резонансными, а полный их набор

называют спектром резонансных частот или резонансным спектром.

По значениям резонансных частот

f n можно определить толщину пластинки в соответствии с соотношением

h = nc 2 f n . (3.2)

Это используется в резонансной толщинометрии, например при контроле толщины стенок труб. Знание числа n не обязательно, т. к. очевидно, что разность между двумя соседними резонансными частотами

Df = c 2h (3.3)

f n )щы где m и n - произвольные целые числа.

Предположим, что падающая на пластину волна не является монохроматической, а представляет собой короткий импульс. Возникающие в плите колебания теперь являются свободными колебаниями, при которых вновь подчеркиваются колебания с частотами, на которых прямые и обратные волны взаимно усиливаются. В итоге возбуждается совокупность стоячих волн, амплитуды которых различны и убывают с увеличением частоты, хотя, возможно, и немонотонно. Набор частот этих колебаний называют спектром частот собственных колебаний, или собственных частот.

В приведенном рассмотрении не учитывалось поглощение УЗ-волн в среде. Это оправдано, поскольку потери энергии колеблющимся телом (плитой) за счет излучения в окружающую среду, как правило, превышают потери ее из-за внутреннего поглощения. В этом случае значения собственных и резонансных частот практически совпадают. Если обратиться к общему случаю колебаний тела произвольной формы, ограниченного во всех трех измерениях, можно прийти к аналогичным выводам о существовании спектра резонансных и собственных частот и возможности их регистрации по изменению амплитуды колебаний приемника. В общем случае при учете затухания собственные колебания тела можно описать формулой вида:

x ( x,t ) = е x n ( x,t ); n=0 (3.5)

x ( x,t ) = Anj n ( x)e -d nt sinж

Ч t + fn ц, (3.6)

где х - координаты произвольной точки колеблющегося тела;

j n ( x) - распределение амплитуд колебаний по объему тела (форма колебаний); d n и An - коэффициент затухания и амплитуда колебаний на n-й собственной частоте; fn

- фазовые сдвиги, определяемые начальными

условиями возникновения колебаний.

Амплитуды

An зависят от амплитуды и пространственного распределения возбуждающей силы. При гармоническом возбуждении колебания описываются формулами:

f ( x, y, z,t ) = F ( x, y, z )exp(i w t ), (3.7)

где F ( x, y, z ) - распределение в пространстве амплитуды возбуждающей силы; w - круговая частота возбуждения.

Смещение в любой точке колеблющейся системы представляется в виде совокупности форм колебаний:

x ( x, y, z )exp(i w t ) = еx n ( x, y, z )exp(i w n=1 t ). (3.8)

Введя обозначение h = 1 2Q общее решение, представляющее амплитуду колебаний системы в любой точке регистрации R с координатами ( xR , y R , z R ) можно представить в виде

Ґ x ( R) = F0 е 1 , * 2 2 (3.9)

n=0 M n йwn (1 + ih ) w щ л ы

где приняты следующие обозначения:

2 M * = Nn x 2 ( R) c ( R)

c ( R) = 1 т F ( x, y, z )x n ( x, y, z )dS; n F S

x n ( xR , y R , z R )

F0 = т F ( x, y, z )dS; S

S - поверхность системы, на которую действует сила

F ( x, y, z );

Nn = ; V - объем рассматриваемой колебательной системы.

Так как обычно h ? 1 , то при w " wn из-за резкого уменьшения знаменателя член с номером n имеет много большую величину, чем остальные, т. е.

x n ( x) " Bn ( x) w 2h. (3.10)

Обычно вместо коэффициента потерь вводят величину добротности объекта Q = 1 2h . Нетрудно показать, что

Q = 2pWК WП , (3.11)

Где

WК

максимальная энергия колебаний тела; WП энергия, рассеянная за цикл колебаний из-за механических потерь в теле (трение, теплопроводность) или из-за излучения в окружающую среду.

Метод позволяет выполнять измерения толщин от минимального значения

hmin = c (2 fmax ),

где с - скорость звука в материале изделия, fmax

- максимальная частота прибора. Повышение этой частоты

до 30 МГц позволяет измерять толщину стальных изделий, начиная от 0,06 мм. Измерение таких толщин другими методами выполнить не удается. Погрешность при этом 1…2 %.

Резонансный метод пригоден для контроля изделий с относительно гладкими поверхностями. Изменение толщины в зоне измерения не должно превышать 8 %. причем измеряется средняя толщина, а не наибольшее ее уменьшение. Однако в контактном варианте обнаруживается ряд недостатков метода: погрешность измерения увеличивается до 2…5 % вследствие смещения резонансов под влиянием нестабильного акустического контакта, диаметр труб, контроль которых возможен, увеличивается до 10…12 мм.

3.2 Аппаратурная реализация УЗ толщинометрии

Эхо-импульсный толщиномер общего назначения

Обычно в литературе рассматривают два метода толщинометрии при ручном исполнении контроля: эхо - импульсный и резонансный. Однако с развитием эхо - импульсного метода резонансный оказался неконкурентоспособен с ним по диапазону прозвучивания, требованиям к шероховатости и геометрии поверхностей и другим параметрам. Вследствие этого в настоящее время применяют только эхо - импульсный метод. Принцип работы УЗ эхо - импульсного толщиномера с цифровой индикацией рассмотрим на основе схемы (рис. 3). Временная диаграмма работы такого прибора приведена на рис. 4.

Синхронизатор (С) периодически вырабатывает импульс, который запускает генератор импульсов возбуждения (ГИВ) и генератор пусковых ИМПУЛЬСОВ (ГПИ). ГИВ вырабатывает короткий электрический импульс 1 (рис. 3.6, а), возбуждающий передающую часть PC ПЭП. После отражения от противоположной стенки измеряемого объекта УЗ импульс попадает на приемную часть PC ПЭП, преобразуется в электрический сигнал и подается на усилитель (У). Принципом измерения толщины УЗ методом является измерение времени между излучением зондирующего импульса и приемом

первого отраженного импульса. Для измерения почти никогда не привлекается непосредственно излучаемый импульс. Из-за задержки при прохождении в ПЭП, из-за своей ширины он вносит существенную погрешность в процесс измерения. Поэтому синхронизатор запускает также генератор пусковых импульсов, который с некоторой задержкой, учитывающей распространение УЗ в части акустического тракта от излучающей пластины до поверхности изделия, вырабатывает пусковой импульс 2. Последний, в свою очередь, запускает измерительный генератор (ИГ). Прямоугольный импульс, созданный ИГ (рис. 3.6, б), останавливается первым эхо - импульсом 3 (рис. 3.6, а), прошедшим через усилитель из изделия.

Рис. 3.5. Функциональная схема ультразвукового эхо-импульсного толщиномера

Рис. 3.6. Временная диаграмма работы эхо-импульсного толщиномера с цифровой индикацией: 1 - зондирующий импульс, 2 - пусковой импульс, 3 - эхо - импульс от стенки измеряемого объекта, - порог срабатывания сигнала на остановку измерительного импульса

Чтобы сделать измерение времени распространения УЗ колебаний независимым от амплитуды эхо-сигнала, обычно используется схема автоматической регулировки усиления, которая, несмотря на флуктуацию акустического контакта или влияние шероховатостей поверхностей, доводит принятый от задней стенки эхо-сигнал до постоянной величины 4 (рис. 3.6, а). Тем самым порог срабатывания постоянно располагается на одном и том же месте фронта эхо-сигнала. Фронтом измерительного импульса запускается счетное устройство (СУ), на которое поступают счетные импульсы (рис. 3.6, в) от генератора счетных импульсов (ГСИ), стабилизированного кварцевым элементом.

В качестве основной единицы измерительного времени используется длительность периода генерации ГСИ. Выбор частоты ГСИ зависит от скорости распространения УЗ колебаний и от требуемой точности измерения времени распространения УЗ колебаний, а, следовательно, и толщины стенки.

Например, чтобы достигнуть точности измерения толщины ±0,1 мм

для стали со скоростью звука 5920 м/с, используется частота ГСИ 29,65 МГц. Длительность периода в этом случае точно равна времени распространения УЗ импульса через стальную пластину толщиной 0,1 мм (путь импульса туда и обратно). Частота генератора для других материалов пропорциональна скорости распространения УЗ колебаний в среде, а именно: 5890 м/с - 29,54 МГц; 5970 м/с - 29, 85 МГц;

6236 м/с - 31,18 МГц; 6300 м/с - 31,50 МГц; 6364 м/с - 31,82 МГц.

В толщиномерах старых систем настройка на нужную скорость звука осуществляется путем переключения частоты ГСИ. В микропроцессорных толщиномерах, выпускаемых со второй половины 80-х годов, при фиксированной частоте ГСИ настройка на нужную скорость осуществляется программным способом.

Счетчик (С), запущенный фронтом измерительного импульса, останавливается спадом того же импульса. Содержание счетчика (рис. 3.6, г) указывает тогда, сколько счетных единиц накоплено за время действия измерительного импульса. Эта информация подается на цифровой индикатор (И), который индицирует толщину измеряемого изделия.

Основной причиной, определяющей погрешность эхо-импульсных толщиномеров, является различие скоростей распространения ультразвука в различных материалах, а также изменение скорости распространения звука от внешних факторов, например изменение температуры окружающей среды.

Для компенсации влияния изменений скорости ультразвука в материале изделия разработаны самокалибрующиеся толщиномеры. Суть

идеи (рис. 3.7 и 3.8.) заключается в использовании двух пьезопластин или двух ПЭП, установленных на заданном расстоянии.

Рис. 3.7. Функциональная схема ультразвукового эхо-импульсного автокалибрующегося толщиномера:

1 - генератор, 2 - приемопередающий пьезоэлемент, 3 - защитный протектор, 4 - контактная жидкость, 5 - контролируемое изделие,

6 и 10 - усилители, 7 - измеритель временных интервалов, 8 - индикатор

Рис. 3.8. Конструкция пьезопреобразователя для автокалибрующегося толщиномера.

1 - приемно - излучающий пьезоэлемент,

2 - приемный пьезоэлемент, 3 - пьезоэлемент для приема головных волн

Пьзоэлемент 2 излучает и принимает ультразвуковой импульс, прошедший нормально поверхности изделия. Пьезоэлемент 9, установленный на расстоянии a принимает ультразвуковой импульс излученный пьезопреобразователем 1. Из геометрических соображений легко

выразить толщину h изделия через расстояние a между пьезопластинами и временами t1 и t2 распространения ультразвуковых импульсов по двум путям.

h = at1 . (3.12)

Таким образом, используя один продольный тип ультразвуковых колебаний, исключаем из результатов измерений скорость упругих колебаний, а соответственно и вносимую ею погрешность. Одновременно можно выполнить и другую операцию - исключить толщину изделия и вычислить скорость распространения ультразвуковых колебаний. Аналогично

Резонансные толщиномеры

Резонансную толщинометрию осуществляют, накладывая приемноизлучающий преобразователь на поверхность изделия. Изменяя частоту возбуждения, добиваются возникновения резонанса и регистрируют соответствующую ему частоту. Схема измерений представлена на рис. 3.9. Пьезопреобразователь возбуждают через резистор достаточно большей величины преобразователя.

R ? Zпр макс , где Zпр

электрический импеданс

Тогда при изменении Zпр ток I через преобразователь практически не будет меняться при изменении частоты возбуждения и напряжение U пр на нем будет пропорционально значению тока.

Рис. 3.9. Схема резонансной ультразвуковой толщинометрии:

1 - корпус пьезопреобразователя; 2 - пьезоэлемент; 3 - объект контроля

В момент резонанса импеданс преобразователя становится чисто активным (исчезает реактивная составляющая) и напряжение на преобразователе падает. В современных толщиномерах изменение (качание) частоты и ее измерение в момент резонанса осуществляются автоматически. Современное устройство резонансного контроля, предназначенное для отбраковки топливных таблеток ядерного реактора, предусматривает автоматическое качание частоты, регистрацию в виде цифрового кода до 14 значений резонансных частот и ввод их значений в ЭВМ с целью оперативной обработки данных и принятия решения о качестве изделия.

Контактный резонансный толщиномер

Контактный резонансный толщиномер работает по схеме, показанной на рис. 3.10, а. Он включает генератор колебаний 1, который возбуждает преобразователь 4, контактирующий с ОК 8 через слой контактной жидкости. Частоту колебаний генератора измеряют модулятором 5. Резонансы акустических колебаний вызывают изменение режима работы колебательного контура генератора. Частотным фильтром 2 эти изменения отделяют от всех других. Они кратковременны и имеют вид пиков. Резонансные пики усиливают усилителем 3 и подают на индикатор ЭЛТ 7.



А

б

Рис. 3.10. Схема контактного резонансного толщиномера (а) и его автогенератора (б)

Модулятор управляет блоком временной развертки 6. Его линейно изменяющееся напряжение также подают на ЭЛТ. В результате линия горизонтальной развертки пропорциональна изменению частоты, а резонансные частоты отмечаются появлением пиков на соответствующих участках линии развертки. Измерительный блок 9 обеспечивает возможность перевода частотно-временных интервалов между резонансными пиками в измеряемую величину - толщину ОК. Чем больше измеряемая толщина, тем больше резонансных пиков и тем меньше интервал между ними.

В рассматриваемом приборе резонансные частоты регистрируют по изменению режима колебательного контура генератора (рис. 3.10, б). Нагрузку генератора определяет суммарное комплексное электрическое сопротивление:

Z е = (jwC ) jwL0 + Ra + Z p ; (3.14)

1 Z p = 1 R p + j X p , (3.15)

где С - емкость пьезопластины; Z p

ее эквивалентное комплексное

электрическое сопротивление как пьезоэлемента.

Оно состоит из параллельно включенных активной и реактивной частей. Индуктивность L0 варьируют, намагничивая ее ферромагнитный сердечник и тем самым меняя его магнитную проницаемость. При этом круговая частота w генератора автоматически изменяется таким образом, чтобы обеспечивалось условие Im йлZ е щы = 0 . Когда частота соответствует резонансу акустических колебаний, 1 X p = 0 . С точки зрения эквивалентной электрической цепи - это частота антирезонанса. В этом случае модуль комплексного суммарного сопротивления становится минимальным:

Z е = R + R p .

При неизменном напряжении генератора

ток в цепи возрастает, но напряжение на пьезопластине падает. X p

определяется условиями нагрузки пьезопластины. Демпфером и протектором пренебрегаем (в ПЭП для резонансного толщиномера они часто отсутствуют). В результате отмечаемые прибором резонансные частоты соответствуют условиям свободных колебаний не ОК, а пакета, состоящего из трех слоев: пьезопластины 1, контактной жидкости 2 и ОК 3, которые имеют вид

z1tgk1h1 + z2tgk 2h2 + z3tgk3h3 + ( z1z3 z2 )tgk1h1tgk2h2tgk3h3 = 0. (3.16)

Здесь z, k, h - волновое сопротивление, волновое число и толщина соответствующего слоя системы. На рис. 3.11 показана в логарифмическом масштабе зависимость резонансных частот f от толщины h3 стального ОК. Нагрузка поверхности кварцем вызывает повышение резонансных частот (штриховые линии). Это объясняется тем, что в пакете кварц - ОК на резонансных частотах укладывается на одну полуволну больше, чем указывает n. На частотах ниже 10 МГц толщина пластины кварца меньше полуволновой, поэтому в ОК укладывается (n + d ) полуволн, где d < 1. Введение слоя масла приводит к промежуточным значениям резонансной частоты (штрихпунктирные линии).

Из рис. 3.11 видно, что для уменьшения погрешности от смещения резонансных частот следует работать на частотах, возможно более близких к резонансной частоте пьезопластины, использовать резонансные пики, соответствующие высшим гармоникам, увеличивать толщину слоя масла до оптимальных (четвертьволновых) значений, производить градуировку прибора и измерение толщины при одинаковой силе прижатия преобразователя к поверхности изделия и образца, по которому выполняют градуировку.

Рис. 3.11. Резонансные частоты пакета: преобразователь - слой масла толщиной h2 - изделие



Колеблющеся ПЭП и ОК можно представить как две связанные колебательные системы. Чем слабее связь этих систем, тем точнее резонансные частоты ОК соответствуют режиму свободных колебаний. Выбирая контактную жидкость с малым значением волнового

сопротивления z2 или делая ее толщину равной нечетному числу четвертей волны, ослабляют связь колеблющихся систем. Однако при этих условиях генератор слабо реагирует на резонансы колебаний ОК, т. е. резонансные пики слабы. В этом состоит принципиальный недостаток контактного резонансного метода с регистрацией резонансных частот по изменению режима колебаний контура генератора.

Для материалов с небольшим затуханием ультразвука ширина резонансных пиков на половине их высоты составляет около 1 % от частоты. Связанная с этим погрешность измерения не превышает 0,5 %. Общая погрешность измерения контактных резонансных толщиномеров с учетом возможного смещения резонансных частот достигает 2…5 %.

Если резонансную частоту отмечать не по изменению режима работы генератора, а с помощью отдельного приемника, то связь между возбуждающим преобразователем и изделием можно значительно ослабить без существенной потери чувствительности и резко повысить точность измерений.

Рассмотрим другие факторы, ограничивающие применение резонансного метода. Один из наиболее частых объектов применения резонансных дефектоскопов-толщиномеров - измерение толщины стенок труб. В этом случае плоская поверхность преобразователя соприкасается с искривленной поверхностью изделия на сравнительно небольшом участке. Область, в которой устанавливаются резонансы колебарний, сокращается, и высота резонансных пиков сильно уменьшается. Одновременно с продольными волнами возбуждаются волны Рэлея и Лэмба, обегающие вокруг трубы и дающие резонансы, мешающие измерению. В результате удается измерять толщину стенок труб диаметром не менее 10…12 мм.

В практике довольно часто возникает задача контроля изделий с неровными или непараллельными поверхностями. Изменение толщины изделия в зоне взаимодействия его с преобразователем приводит к тому, что резонансные колебания возбуждаются не на одной частоте, а в пределах некоторого интервала частот. Расширение резонансных пиков затрудняет их регистрацию. Эксперименты показали, что измерения резонансным методом возможны, когда изменение толщины изделия в зоне контакта с преобразователем не превосходит 8 % от среднего значения толщины.

Иммерсионный резонансный толщиномер

Иммерсионный резонансный толщиномер применяют для измерения толщины непрерывно движущихся труб. Трубу протягивают через локальную иммерсионную ванну, где толщина слоя воды между нею и ПЭП составляет 40…50 мм. Через воду в ОК вводят ультразвуковые колебания, частоту которых варьируют. В результате в слое иммерсионной жидкости возникают резонансные колебания. Толщина слоя во много раз больше длины волны на минимальной частоте (около 3 МГц), поэтому резонансных пиков будет очень много и они близко расположены на линии развертки. Коэффициент отражения от границы

- иммерсионная жидкость - ОК зависит от толщины стенки ОК. На частотах, определяемых по формуле

h = nl 2 = nc (2 f n ), (3.17)

где

f n - частота, соответствующая гармонике n, т. е. кратных полуволновым, он имеет минимумы, в результате на этих частотах высота резонансных пиков слоя воды резко уменьшается, образуются минимумы. По частоте минимума или по частотному интервалу между минимумами измеряют толщину.

Иммерсионно-резонансный толщиномер предназначен прежде всего для слежения за изменением толщины стенки. В связи с этим измерение ведут на резонансной частоте либо соответствующей основной частоте свободных колебаний изделия (n=1 и

h = l 2 ),

либо на одной из низших гармоник (n=2; 3). Повышение частоты увеличивает влияние затухания, делает резонансы более заметными.

Основной источник погрешностей иммерсионно-резонансного толщиномера связан с дискретностью определения частоты, на которой устанавливаются резонансы в изделии. Дискретность эта обусловлена интервалом между резонансами слоя воды, по минимуму которых определяют резонанс ОК. Для того, чтобы достаточно точно определить положение резонансной частоты ОК, нужно увеличить высоту столба воды. Однако чем больше высота столба, тем медленнее должна модулироваться частота, т. е. чтобы частота колебаний, отраженных от ОК в момент прихода волны к преобразователю, не на много отличалась от частоты его колебаний, измененной под действием генератора прибора. Отсюда возникает отмеченная выше взаимосвязанность ограничений производительности и точности для иммерсионно-резонансного способа контроля.

Этот способ (как и другие иммерсионные способы) имеет определенное преимущество перед контактным резонансным способом при контроле труб малого диаметра. Минимальный диаметр измеряемых труб 3…4 мм против 10…12 мм. Это объясняется тем, что погружение трубы в жидкость способствует быстрому затуханию обегающих трубу волн Рэлея и Лэмба.

Задачи

Какой толщины h2 должен быть слой иммерсионной жидкости (воды),

чтобы погрешность вносимая этим фактором в измерение толщины стенки

стальной трубы (номинальная толщина h3 = 1 мм) иммерсионно-резонансным методом, была не более 0,2 %?

Решение. Рассматриваемая погрешность определяется расстоянием между резонансными пиками столба воды. Применим формулу (3.17) к двум гармоникам m и n и воспользуемся следующим правилом: если некоторая величина выражается в виде двух равных друг другу дробей, то она же равняется отношению разностей числителей и знаменателей этих дробей. В результате

h2 = c2 (m n) йл2( fm fn )щы = c2 (2Df ) ,

если считать m n = 1; с2 - скорость звука в воде.

Ориентировочную частоту, на которой измеряют толщину стенки трубы, рассчитаем по формуле (3.17), считая, что измерение выполняем на третьей гармонике

f3 = 3c (2h3 ) .

h3 f3 = 0, 002 f3 .

Подставляя это значение в формулу для h2, находим

h2 = c2 2Df = c2 Ч 2 Ч h3 2 Ч 0, 002 Ч 3c3 = 1, 49 Ч1

0, 002 Ч 3 Ч 5,91 = 42мм

Принимаем толщину иммерсионного слоя равной 50 мм.

Какой должен быть диапазон частот резонансного толщиномера

( fmin , fmax ) , чтобы обеспечить измерение толщины стальных изделий от hmin = 0,35мм и более?

Решение. Максимальную частоту определяем из формулы (3.17). Для уменьшения частоты принимает n=1.

При увеличении толщины изделия резонанс с n=1 перемещается в более низкочастотную область. При fmin он уходит за линию развертки. Чтобы можно было выполнять измерения, на линии развертки должен в это время появиться резонанс с n=2, отсюда fmin = 0,5 fmax = 4, 2МГц . Рационально выбрать диапазон частот от 4 до 9 МГц.

Измеряется толщина стальной трубы h=1 мм резонансным контактным толщиномером при n=2. Какая будет погрешность измерения от изменения толщины слоя контактной жидкости? Как ее уменьшить?

Решение. По рис. 3.11 для n=2, h=1 мм находим, что при изменении толщины слоя контактной жидкости от 0 до 5 мкм резонансная частота изменяется от 6 до 6,3 МГц. Это может быть воспринято как изменение толщины от 1 до 0,9 мм (если градуировку толщиномера выполняли для собственных

частот изделия), т. е. на ±5% . Уменьшения погрешности можно добиться, перейдя на измерение по пику, соответствующему n=3, т. е. ближе к резонансной толщине пьезопластины.

Вопросы для самопроверки

Назовите основные причины, определяющие погрешности эхоимпульсных толщиномеров.

Сформулируйте условия для толщины слоя контактной жидкости при контактном и иммерсионном способах ввода акустических колебаний

Какие типы генераторов применяются в эхо-импульсных толщиномерах?

Назовите основные преимущества использования резонансных толщиномеров перед эхо-импульсными.

Чем ограничена минимальная измеряемая толщина в эхоимпульсном методе измерения толщины.



Глава 4. Методология ультразвуковой толщинометрии

4.1 Условия применимости УЗ толщинометрии

Как правило, УЗ метод измерения толщины применяют в местах, недоступных или труднодоступных для измерения толщины механическим измерительным инструментом. Особенно широко этот метод используют для определения толщины стенок труб, котлов, сосудов, то есть объектов замкнутого типа или с односторонним доступом. Обычно измерения производят на эквидистантных (равноудаленных друг от друга) поверхностях или участках поверхности, хотя принципиально возможны измерения и в других случаях.

Необходимость и возможность проведения измерений должна быть согласована между заказчиком и специалистами по УЗ контролю с целью:

оценки технической возможности измерения толщины с заданной погрешностью;

проведения своевременной подготовки производства (разработка методики измерения толщины, изготовление образцов, приспособлений и т. п.)

Погрешность измерений обычно определяют при доверительной вероятности Р=0,95. При необходимости она может быть оценена при более высоком значении доверительной вероятности.

В соответствии с принятыми в метрологии правилами оценка годности объекта по фактическим показаниям прибора (без учета погрешности) производится, если выполняется одно из следующих условий:

Погрешность измерений не превышает 35 % от половины поля допуска на контролируемый размер. При одностороннем допусковом контроле (отдельно по верхнему или по нижнему отклонению) погрешность измерения не превышает 35 % соответствующего предельного отклонения;

В конструкторской документации указаны предельные значения измеряемой величины и погрешность измерения;

Погрешность измерения превышает значения, указанные в п.1, и нет возможности применить более точное средство измерения, назначены сокращенные приемочные границы, смещение D которых определено по правилу:

D= d 0,35(D н + D в ) / 2, (4.1)

где d - погрешность измерения; Dн, Dв - нижнее и верхнее отклонения от номинального размера.

Если условия 1-3 не выполняются, а также в тех случаях, когда конструкторская документация предусматривает факультативное измерение толщины УЗ методом, оценка годности объекта не производится.

Как правило, ручные измерения толщины производятся дискретно в отдельных точках. В настоящее время могут быть разработаны методики непрерывного контроля толщины с целью выявления участков, выходящих за пределы приемочных границ.

Документация, содержащая требование измерения толщины должна включать в себя схему разметки объекта на точки, в которых необходимо производить измерения. Схема разметки должна иметь привязку начала отсчета. акустический отражение толщинометрия волна

Значительно реже акустические методы используют для измерений длин и диаметров ОК. К измерению размеров относится вопрос применения акустических методов для контроля шероховатости поверхности объектов.

Как уже упоминалось в Главе 3, для измерения толщины используют эхо-метод и методы локальных колебаний (резонансные). В редких случаях используют метод прохождения. При контроле методами отражения и прохождения измеряют время пробега импульса в ОК. Иногда измеряют амплитуду прошедшего сигнала или его фазу. При контроле методом колебаний измеряют резонансные частоты. Различают три вида задач при измерении толщины, которым соответствуют три группы приборов:

Ручной контроль изделий с гладкими параллельными поверхностями, например изделий после их изготовления.

Ручной контроль изделий с грубыми непараллельными поверхностями, например изделий, внутренняя поверхность которых поражена коррозией.

Автоматический контроль в потоке (обычно труб).

При решении задач 1 и 3 основное требование - высокая точность измерений. При решении задачи 2 важное требование - высокая чувствительность, чтобы фиксировать рассеянное отражение от неровной противоположной поверхности, определять места наибольшего локального утончения стенок. Требования к точности измерения снижены. При ручном контроле нужно обеспечить широкий диапазон измерений, причем главная трудность - в снижении минимально измеряемой толщины. Результаты измерений необходимо представить в наглядной форме, например на цифровом табло. При автоматическом контроле нужно обеспечить высокую производительность измерений (т. е. выполнить возможно большее количество измерений в единицу времени) и следить за тем, чтобы толщина была не меньше и не больше заданного допуска.

В связи с существенным различием сформулированных задач их обычно решают с применением разных способов измерений и разных толщиномеров. Рассмотрим пригодность различных акустических методов для решения сформулированных выше задач измерения толщины.

Необходимо обратить внимание на специфическую ошибку измерения изделий малой толщины. Когда толщина ОК меньше минимального значения, измеряемого прибором, то прибор может зафиксировать не первый донный сигнал (который слился с зондирующим импульсом), а второй. В результате будет допущена ошибка: измеренное значение толщины будет вдвое больше истинного.

Максимальная толщина ОК физическими причинами обычно не ограничена, кроме большого затухания ультразвука в некоторых материалах. В конкретных приборах ее определяет минимальная скорость развертки, используемой для преобразователя времени прихода эхосигналов в электрическое напряжение.

Обычно максимальную толщину (для материалов с небольшим затуханием ультразвука) ограничивают размером 200…1000 мм. Большие толщины измеряют импульсными дефектоскопами и механическими средствами.

Ограничивающие параметры объекта контроля. Наружная поверхность OK должна обеспечить возможность надежного акустического контакта с преобразователем, так же ка при дефектоскопии. Влияние неровности наружной поверхности на погрешность измерения рассмотрено выше. Состояние внутренне; поверхности ОК определяет выбор типа ультразвукового толщиномера. Для контроля изделий с неровной внутренней поверхностьк применяют только приборы группы 2, обладающие высокой чувствительностью и использующие для измерения первый донный сигнал. Радиус кривизны ОК - важная эксплуатационная характеристика толщиномера, поскольку эти приборы чаще всего используют для контроля толщины стенок труб.

Уменьшение радиуса кривизны приводит к уменьшению площади контакта преобразователя с поверхностью ОК и, следовательно, к уменьшению амплитуды измеряемого эхосигнала.

Поэтому для эхо-импульсных толщиномеров минимальный радиус кривизны допускают приборы группы 2. Они позволяют контролировать трубу диаметром 5…10 мм, причем точность измерений и мертвая зона слабо зависят от радиуса кривизны.

Приборами группы 1 контролируют трубы диаметром 10…20 мм и больше, причем погрешность и мертвая зона увеличиваются с уменьшением радиуса трубы. Этот же недостаток присущ также импульсным приборам группы В. Значительно лучшие показатели по минимальному радиусу кривизны поверхности имеют иммерсионные резонансные автоматические толщиномеры. Ими можно вести контроль толщины стенок труб диаметром 3 мм и более.

4.2 Средства ультразвуковой толщинометрии

Для измерения толщины следует применять следующую аппаратуру:

Эхо-импульсные УЗ толщиномеры с цифровой индикацией результата измерения;

УЗ дефектоскопы второй и выше групп по ГОСТ 23 049. Дефектоскопы с блоком цифрового отсчета (БЦО) применяют в диапазоне действия этого блока, а без БЦО - в диапазоне действия задержки развертки;

Импортные дефектоскопы и толщиномеры, если они имеют технические параметры, аналогичные указанным выше приборам. Современные УЗ толщиномеры и дефектоскопы позволяют:

измерять толщину стенки стальных объектов в диапазоне от 0,15 мм до нескольких метров;

измерять скорость УЗ волн в материале;

запоминать результаты измерений с последующей их распечаткой или выводом на персональную ЭВМ;

производить допусковый контроль (прибор сигнализирует о выходе за установленные пределы);

производить измерения на поверхностях с кривизной R>3 мм;

автоматизировать операции настройки;

на малых толщинах (менее 10 мм) получать погрешность измерения менее 0,1 мм;

работать на свежезаряженном комплекте батарей до 300 часов.

Основные технические параметры современных УЗ толщиномеров приведены в табл. 4.1.

Более подробная информация о выпускаемых современных толщиномерах содержится в приложении 2.

Таблица 4.1. Основные технические данные УЗ толщиномеров

Тип толщиномера, страна, фирма изготовитель	Диапазон измерений (по стали), мм	Точность индикации, мм	Тип индикатора	Габариты, мм/мм/мм/
УТ-93П, Молдова	0,8…300	0,1	ЖК 2)	40/85/160
T-GAGE, Англия, Sonatest	0,56…199,9	0,02	ЖК	32/62/127
Echometer-70, Германия, Karl Deutsch	0,7…250	0,01 или 0,1 1)	ЖК	35/80/130
DM2, Германия, Krautkramer	1,2…300	0,1	СД	33/65/150
DM3, Германия, Krautkramer	0,6…300	0,1	ЖК	33/65/115
CL304, Германия, Krautkramer	0,13…380	0,003 или 0,03	ЖК	63/190/29
DME, Германия, Krautkramer	0,75…300	0,1	ЖК	42/72/165
АТ-100, Россия, АО "НПО Альянс"	1,0…600	0,01 или 0,1	СД или ЖК	40/65/170

Примечания: 1. Меньшее значение относится к диапазону до 9,99 мм.

ЖК - жидкокристаллический; СД - светодиодный.

Вес толщиномера CL304 - 1,8 кг, остальных - не более 0,4 кг.

Рис. 4.1. Стандартные образцы предприятия для настройки скорости развертки при измерении толщины антикоррозионной наплавки:

а - со стороны основного металла; б - со стороны антикоррозионной наплавки: 1 - основной металл, 2 - антикоррозионная наплавка

Образцы для настройки УЗ толщиномеров

Для измерения толщины следует применять прямые и РС ПЭП с жестким протектором, обладающие высокой чувствительностью, низким уровнем шумов в диапазоне частот 2,0…10,0 МГц. Для особо точных измерений толщины металла (при толщинах менее 10 мм) могут применяться высокодемпфированные ПЭП с частотой до 20 МГц. Диаметры ПЭП от 5 до 25 мм.

Для настройки толщиномеров используют стандартные образцы предприятия (СОП), изготовленные из материалов измеряемого объекта, имеющие толщину, равную номинальной или минимальной толщине объекта, кривизну и шероховатость поверхности соответствующие тем же характеристикам объекта. При измерении толщины труб и гибов с наружным диаметром менее 100 мм, целесообразно выполнять СОП в виде фрагментов этих изделий.

Если измеряется толщина биметалла, то СОП также должен быть изготовлен из биметалла. Для настройки скорости при измерении толщины антикоррозионной наплавки применяют образцы, примеры которых приведены на рис. 4.1.

Толщина металла образца на точках, по которым производится настройка, должна быть измерена с погрешностью не более +0,01 мм.

4.3 Подготовка к измерению толщины

Объект контроля должен быть размечен, точки измерения пронумерованы в соответствии со схемой, указанной в чертежно-технической документации. Разметку следует выполнять так, чтобы она не мешала измерению и на стиралась при осуществлении процесса измерения. Например, разметка может быть сделана с помощью маркировочного фломастера.

Для измерения толщины основного металла подготавливается площадка 30Ч30 мм с центром в точке измерения. Для измерения толщины антикоррозионной наплавки готовят площадку 50Ч50 мм. Подготовленная площадка должна быть свободна от загрязнений, отслаивающейся окалины и краски. Шероховатость поверхности изделия со стороны ввода УЗ колебаний должна быть не более Ra=6,3 мкм по ГОСТ 2789.

Допускается проводить измерения по поверхности, покрытой

плотной пленкой окиси или тонким ровным слоем краски. Возможность выполнения толщинометрии и точностные характеристики измерения в этих условиях должны быть предварительно установлены экспериментально проверкой специалистами по контролю. В некоторых случаях выполняется контроль по поверхности без предварительной обработки, однако точностные характеристики при этом ухудшаются.

Допускается выполнять измерения сосудов и трубопроводов, наполненных водой или другой жидкостью.

При измерении толщины на участках зачистки поверхностных дефектов в месте максимальной глубины выборки для установления ПЭП должна быть подготовлена плоская площадка Ф15 мм, параллельная поверхности изделия. В некоторых случаях измерение может быть выполнено со стороны, противоположной выборке.

Если выборка имеет крутой профиль и обеспечить плоскую площадку для установки ПЭП не представляется возможным, следует измерить толщину в точках вокруг выборки. Глубину выборки измеряют микрометрическим либо индикаторным глубиномером. Толщину изделия в месте выборки находят как разницу между минимальной его толщиной в окресности выборки по данным измерений УЗ методом и максимальной глубиной выборки по результатам измерения глубиномером. Погрешность этого измерения принимается равной погрешности измерения УЗ прибором.

...