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超音波厚さ計の基礎知識

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超音波厚さ計の基礎知識

配管やパイプなどの肉厚測定に用いられる超音波厚さ計

内面で腐食する可能性のあるパイプやチューブ、タンクなどの腐食検査や、
製品の肉厚が「仕様値以内に収まっているかを確認」する製品検査で多く使用されています。

超音波厚さ計の原理

超音波とは

超音波とは人間が聞くことのできない20kHz以上の音波

超音波の特性

・物質の境界面で反射する

・物質によって固有の音速を持つ(超音波が伝わる速度が異なる)

超音波厚さ計はこの特性を利用しています。

超音波は超音波探傷機や超音波試験機、魚群探知機や医療機器など 様々な分野で使用されます。

肉厚測定の原理とは

厚さ計の測定部分である探触子(トランスデューサー)から発信される超音波は、 接触媒質を通り、測定対象物を通過して測定対象物の反対面に反射して探触子へと戻ります。

材質には固有の音速があり、 超音波はその音速で測定対象物の中を伝わっていきます。

超音波厚さ計は、「反射にかかった時間」と「測定対象物の音速」から厚さを計算して肉厚測定の値を表示します

そのため、「測定対象物の音速」を正確に把握しておくことが 正しい測定をするポイントです

  厚さ(D)=1/2x音速(C)x伝播時間(t)

超音波厚さ計を使用するメリット

片側からの測定が可能

内側からのアクセスが困難な対象物であっても、 片面のみ露出していれば超音波厚さ計で計測が可能です

非破壊にて配管やパイプなどの肉厚測定が可能

部品を切断・切開する必要がなく、非破壊での測定が可能

様々な材質に使用可能

金属だけではなく、プラスチックやガラスなど様々な材質に対応できます

初めての方でも使いやすい

特別なトレーニングや資格が不要で、誰でも簡単に使用できます

超音波厚さ計を使用する際に注意すべき点

測定が音速に依存する

音速が一定でない、既知でない場合は測定ができません。

測定対象物の表面状況に依存する

凹凸や錆びがある場合、また表面塗装などの状況によって、 測定ができない場合があります

接触媒質(カプラント)の塗布が必要

測定対象物に接触媒質(カプラント)を必ず塗布が必要

音速参考表

材質

音速(m/s)

材質 音速(m/s)

空気

330

ナイロン(6,6)

2600

アルミニウム

6300

油(SAE 30)

1700

酸化アルミニウム

9900

プラチナ

3300

ベリリウム

12900

プレキシグラス

1700

炭化ホウ素

11000

ポリエチレン

1900

真鍮

4300

ポリスチレン

2400

カドミウム

2800

ポリウレタン

1900

4700

クォーツ

5800

クラウン・ガラス

5300

ブチルゴム

1800

グリセリン

1900

3600

3200

軟鋼

5900

4000

ステンレス

5800

インコネル

5700

フッ素樹脂

1400

5900

スズ

3300

鋳鉄

4600

チタン

6100

2200

タングステン

5200

マグネシウム

5800

ウラン

3400

水銀

1400

1480

モリブデン

6300

亜鉛

4200

モネル

5400

- -

ネオプレン

1600

- -

ニッケル

5600

- -

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送信用振動子は超音波を送り出すと同時に、測定面で反射してきた表面エコー(Sエコー)を受信し、受信用振動子は測定物の底面で反射した底面エコー(Bエコー)を受信する。

超音波厚さ計の原理

測定物の中を、超音波が往復する時間によって厚さを測定する方法をパルス反射法という。 以下、全体ブロック図に従って説明する。

探触子から送信された超音波(a)の一部は、接触媒質を通り測定物の内部に入射する。

このとき、大半の超音波は底面で反射し(b)、表面エコーSを発生する。

一方、測定物の内部に入射した超音波は底面で反射し(c)、底面エコーBを発生する。

これらの反射波S、Bの時間間隔は、測定物によって固有の音速(Cl)で測定物の中を伝わるから、下式の関係が成立する。

Tl(s)=2T0(m)/Cl(m/s) T0:測定物の厚さ

このTl間を、一定周波数のクロックパルスの数をカウンタで計数し、その値に音速補正係数をかけて、その時間値を厚さ値に換算しLCD(液晶表示器)に表示する。

そのため、測定物の材質が変わると音速調整が必要になる。