Miernictwo energetyczne

Sprawozdanie I

Ćwiczenie: Pomiar grubości ścianki elementu przy użyciu suwmiarki i grubościomierza ultradźwiękowego.

Data przeprowadzenia ćwiczenia	13.11.2012
Imię i nazwisko	Mariusz Nalepka
Grupa	11E3
Data oddania sprawozdania	11.12.2012
Data sprawdzenia
Podpis

1. Wstęp teoretyczny

Suwmiarką nazywamy przyrząd pomiarowy z noniuszem, używany do pomiaru wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych, a gdy suwmiarka ma wysuwkę głębokościomierza - również do pomiaru głębokości oraz do pomiaru gwintów. Suwmiarką można dokonywać pomiarów z dokładnością do 0,1 mm (noniusz 9 mm), 0,05 mm (noniusz 19 mm), 0,02 mm (noniusz 49 mm). Grubość elementu lub konstrukcji, zwłaszcza dostępnych jednostronnie, może być określana metodą ultradźwiękową. Istnieje szereg procedur pomiarowych wykorzystujących możliwości różnych aparatów ultradźwiękowych. W grubościomierzach tych najczęściej stosuje się metodę echa i głowicę podwójną, przystosowaną do pomiaru grubości z określonego zakresu. Należy pamiętać, że grubościomierze ultradźwiękowe nie mierzą grubości materiałów. Aparaty te mierzą czas przejścia fali ultradźwiękowej przez badany materiał a grubość oblicza się stosując współczynnik, którym jest prędkość fali w danym materiale, wprowadzana jako wartość znana lub wynikająca z odpowiedniego wzorcowania. Istotnym założeniem jest tu stała prędkość fali w badanym obszarze. Grubość materiału będzie więc równa:

g = 0,5*(t*v)

w którym:

g - mierzona grubość materiału,

t - czas przejścia impulsu ultradźwiękowego,

v - prędkość fali ultradźwiękowej w badanym materiale.

Rys. 1. Schemat pomiaru grubościomierzem ultradźwiękowym

g_m - grubość rzeczywista materiału

g_p - grubość powłoki

v_m - prędkość fali ultradźwiękowej w materiale

v_p - prędkość fali ultradźwiękowej w powłoce

Podstawowymi, zewnętrznymi czynnikami wpływającymi na błąd pomiaru grubości grubościomierzami ultradźwiękowymi są: jakość i powtarzalność sprzężenia akustycznego głowicy z mierzonym elementem, niezmienność warunków propagacji fali w badanym elemencie, ukształtowanie powierzchni odbijającej oraz temperatura pomiaru.

2. Pomiar grubości elementu

Pomiar suwmiarką [mm]: 21,15

I pomiar grubościomierzem [mm]: 50,3

Dokonano korekcji ustawień przyrządu zmieniając materiał z którego wykonany jest mierzony element.

II pomiar grubościomierzem [mm]: 21,2

Błąd bezwzględny pomiaru( II pomiar grubościomierzem i pomiar suwmiarką)

Błąd względny pomiaru

Błąd procentowy

3. Pomiar elementów wykonanych z aluminium

Nr pomiaru	Suwmiarka [mm]	Grubościomierz ultradźwiękowy [mm]	KALIBRACJA GRUBOŚCIOMIERZA ULTRADŹWIĘKOWEGO [mm]	Grubościomierz ultradźwiękowy (po kalibracji) [mm]
1	5,0	5,7		5,1
2	10,0	10,9	10,8/10,0	10,0
3	20,0	21,4		19,9
4	30,1	32		29,9
5	50,0	52,7	52,9/50,0	50,0

Przeprowadzono kalibrację dwupunktową.

Wartości w kolumnie Kalibracja grubościomierza ultradźwiękowego oznaczają grubości jakie wskazywał przyrząd przed kalibracją oraz te które wprowadzono jako znane.

4. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych ćwiczeń łatwo zauważyć że niezawodną metodą pomiaru grubości jest pomiar przy użyciu suwmiarki. Przyrząd jest dokładny, a jego obsługa nie wymaga wprowadzania dodatkowych danych ani przestawiania innych ustawień. Suwmiarka posiada jednak wadę- do pomiaru grubości za jej pomocą potrzebny jest dostęp do brzegu elementu. Dyskwalifikuje to ten przyrząd do pomiarów grubości elementów takich jak np. rury. Natomiast pomiary za pomocą grubościomierza ultradźwiękowego nie były tak dokładne. Urządzenie w pierwszej próbie pomiaru pokazało wartość ponad dwukrotnie większą niż w rzeczywistości miał dany element. Było to związane ze złymi ustawieniami. Działanie grubościomierza polega na wysyłaniu i odbieraniu fal ultradźwiękowych i mierzeniu czasu przejścia tych fal. Mając przypisane prędkości rozchodzenia się ultradźwięków w różnych materiałach, oblicza „drogę” fali, której połowa stanowi grubość mierzonego elementu. Przy pomiarach elementów z aluminium, mimo wybrania odpowiedniego dla tego materiału ustawienia, wskazania urządzenia znów były błędne, choć nie odbiegały od rzeczywistych o tak duże wartości. Było to związane z tym, że prawdopodobnie aluminium które mierzono i to, dla którego ustawiony był grubościomierz posiadały różną zawartość czystego aluminium. Dlatego przeprowadzono kalibrację dwupunktową, tzn. z użyciem dwóch próbek o znanej grubości. Mimo to, pomiary nie były identyczne jak przy pomiarze suwmiarką. Błędy bezwzględne pomiaru po kalibracji mieszczą się w dokładności urządzenia podanej przez producenta, określonej na 0,1mm. Ze względu na budowę i sposób działania zastosowania grubościomierza nie ogranicza konieczność dostępu do brzegu elementu.

2

---