Misuratori di spessore ad ultrasuoni

Guida misuratori di spessore ad ultrasuoni

I misuratori di spessore ad ultrasuoni sono strumenti indispensabili per misurare lo spessore di materiali omogenei conduttori di ultrasuoni, come acciaio, ghisa, alluminio, rame, ottone, zinco, vetro etc. Essi vengono impiegati in numerose attività come ad esempio nel controllo qualità di merce in entrata e in uscita, durante ispezioni su materiali soggetti ad usura, per controllo ad ultrasuoni di lamiere e per molti altri scopi.

I campi di utilizzo dei misuratori di spessori ad ultrasuoni sono molteplici, ad esempio vetro, lamiere, acciaio, plastica, pvc, leghe, ghisa, ottone, zinco, rame, bronzo, acciaio inox, alluminio, polietilene, tubazioni, gomma, comparto nautico (paratie, compartimenti stagni), recipienti sotto pressione (estintori, caldaie, cisterne).
I principali utilizzatori di questi strumenti sono le industrie siderurgiche, lavorazioni metalli, fonderie, acciaierie, lavorazione gomma e plastica, fonderie, vetrerie, automotive, allestimento e manutenzione atuomezzi, gru, cisterne, furgoni ed aerei, ecc.
Questi strumenti possono eseguire letture di spessori compresi tra 0,01 e 500 mm e con risoluzioni superiori a 0,01 mm.

I misuratori di spessore ad ultrasuoni si compongono prevalentemente in due parti:
 
1. Corpo strumento (apparecchiatura di lettura), che solitamente comprende:

• il condizionatore di segnale per il trasduttore;
• l'elaboratore della misura;

2. Sonda (trasduttore di ultrasuoni), una testina che contiene uno o più cristalli piezoelettrici per la generazione, la ricezione e la lettura degli ultrasuoni.
 
Il principio di funzionamento è lo stesso del SONAR: la sonda emette un impulso sonoro e se ne rileva il ritardo dell'eco di ritorno; conoscendo la velocità del suono si può calcolare la distanza dalla superficie che ha riflesso l'impulso sonoro. In questo caso il misuratore di spessori ad ultrasuoni rileva l'eco di ritorno generato dalla superficie opposta rispetto a dove è stata posizionata la sonda, quindi per determinare lo spessore di un materiale i misuratori di spessori ad ultrasuoni calcolano in modo accurato il tempo richiesto da un impulso ad ultrasuoni, generato dalla sonda, per passare attraverso lo spessore del campione, venire riflesso sulla superficie opposta e tornare alla sonda. Il tempo necessario all’impulso a tornare indietro viene diviso per due e moltiplicato per la velocità di propagazione del suono specifica del materiale.

La relazione che ne deriva è la seguente:
H = (V x t ) / 2

H = spessore del materiale misurato;
V = velocità specifica di propagazione degli ultrasuoni nel materiale;
t   = tempo impiegato dall’impulso ad attraversare il materiale (andata e ritorno).

Il termine misuratore di spessori ad ultrasuoni è usato per indicare tipologie di strumenti anche molto differenti tra loro:

• Misuratori di spessori ad ultrasuoni destinati a misure di spessore esterno (es. lastre, lamiere)
• Misuratori di spessori ad ultrasuoni a misure di spessore interno (es. cave, fessure)
• Misuratori di spessori ad ultrasuoni “through coating” cioè con funzione di esclusione della vernice o rivestimento applicato al materiale.

I misuratori di spessori ad ultrasuoni hanno la particolarità di essere utilizzati senza dover danneggiare il materiale misurato, è sufficiente collocare la sonda del misuratore di spessori ad ultrasuoni su un lato del pezzo da controllare per leggerne lo spessore. In fase di misurazione si deve collocare un fluido che consenta alla sonda la corretta adesione sul materiale (solitamente viene utilizzato l’apposito gel per strumenti ad ultrasuoni).
La maggior parte dei misuratori di spessore ad ultrasuoni in commercio hanno impostazioni di velocità del suono preselezionate e memorizzate all’interno dello strumento in modo da consentire una veloce misurazione del materiale, altri misuratori hanno la possibilità di essere settati utilizzando apposite tabelle di velocità di propagazione del suono.
Le funzioni di calibrazione dei misuratori di spessore ad ultrasuoni sono una delle caratteristiche da valutare in fase di pre-acquisto, poiché vi sono strumenti che hanno la possibilità di essere calibrati e settati utilizzando un campione di riferimento omogeneo con caratteristiche simili al materiale da misurare, grazie a questa funzione lo strumento riconosce automaticamente la velocità di propagazione del suono in base allo spessore fornito velocizzando l’operazione di calibrazione.
I misuratori di spessore ad ultrasuoni possono essere equipaggiati di speciali sonde per alte temperature, rivestite in ceramica e dotate di particolare struttura grazie alla quale è possibile verificare superfici calde o roventi.
Un aspetto critico relativo ai misuratori ad ultrasuoni sono i limiti di misura relativi ai campioni verificabili: è possibile effettuare misurazioni solo su spessori omogenei poiché la presenza di strati di materiale differente, intercapedini o bolle d’aria, possono generare falsi echi ed errori di lettura.

I misuratori di spessore ad ultrasuoni sono particolarmente utili:

• Quando si devono misurare punti distanti dal bordo del campione;
• Quando vi è la necessità di misurare lo spessore in punti dove non è possibile accedere a tutte e due superfici esterne del campione (es. cisterne, scafi, scatolati, ecc).

Misuratori di spessori ad ultrasuoni proposti da Vulcanoline:

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