Was ist ein Dickenmessgerät?
Ein Dickenmessgerät ist ein Gerät zur Messung der Dicke eines zu messenden Objekts.
Es gibt zwei Arten von Dickenmessgeräten: berührende Geräte, die die Dicke durch Berührung des zu messenden Objekts messen, und berührungslose Geräte, die die Dicke ohne Berührung des zu messenden Objekts messen.
Anwendungen von Dickenmessgeräten
Dickenmessgeräte werden zur Messung der Dicke verschiedener Objekte verwendet, da sie die Dicke des zu messenden Objekts messen. Messschieber und Ultraschall-Dickenmessgeräte sind typische Kontaktgeräte, die die Dicke durch Berührung des Messobjekts messen. Messschieber werden z. B. zur Messung der Wanddicke von Rohren verwendet, während Ultraschalldickenmessgeräte für Objekte eingesetzt werden, die nicht eingeklemmt werden können, z. B. bei der Korrosionsprüfung von Tanks.
Zu den berührungslosen Typen, die die Dicke messen, ohne mit dem zu messenden Objekt in Berührung zu kommen, gehören Infrarot- und Strahlungsmessgeräte. Infrarotmessgeräte werden z. B. zur Messung der Dicke von Kunststofffolien verwendet, während Strahlungsmessgeräte z. B. zur Messung der Dicke von kaltgewalzten Blechen eingesetzt werden.
Funktionsweise der Dickenmessgeräte
Es gibt zwei Arten von Dickenmessgeräten: berührende Geräte zur schnellen Messung und berührungslose Geräte zur zerstörungsfreien Messung durch Beleuchten. Berührende Dickenmessgeräte messen die Dicke, indem das Gerät direkt auf das zu messende Objekt aufgesetzt wird und der Abstand von der Bezugsfläche des Geräts zum zu messenden Objekt berechnet wird (Relativwertmessung). Berührungslose Dickenmessgeräte messen die Dicke, ohne das Messobjekt zu berühren, und berechnen die Dicke, indem sie den Unterschied zwischen der Oberfläche und der gegenüberliegenden Rückseite des Messobjekts erfassen (Absolutwertmessung).
Arten von Dickenmessgeräten
Es gibt zwei Arten von Dickenmessgeräten: berührend und berührungslos.
1. Berührende Geräte
Berührende Dickenmessgeräte haben den Vorteil, dass sie preiswert, bequem und leicht zu sehen sind. Aufgrund des Kontakts muss jedoch darauf geachtet werden, dass Fehler aufgrund von Beschädigungen oder Verformungen des zu messenden Objekts vermieden werden. In diesem Abschnitt werden Messschieber und Ultraschall-Dickenmessgeräte beschrieben, die zu den typischen berührenden Dickenmessgeräten gehören.
Messschieber
Messgeräte mit Teilen, die Länge, Außendurchmesser, Innendurchmesser, Tiefe und Stufen messen können, mit Skalen, die als Hauptskala und Unterskala bezeichnet werden. Es gibt analoge, ziffernblattgesteuerte und digitale Ausführungen, wobei der digitale Typ wegen der einfacheren Überprüfung der Werte am häufigsten verwendet wird. Die Bedienung ist einfach: Man schiebt die Messbacken auf, führt das zu messende Objekt langsam ein und überprüft den Wert.
Dickenmessgeräte mit Ultraschall
Ultraschall-Dickenmessgeräte bestrahlen das zu messende Objekt mit Ultraschallwellen und berechnen die Dicke des Objekts auf der Grundlage der Laufzeit der Ultraschallwellen. Die Ultraschallwellen werden von einem Prüfkopf (Sonde oder Wandler) ausgesandt, der mit der Oberfläche des zu messenden Objekts in Kontakt gebracht wird.
Die von der Sonde ausgesandten Ultraschallwellen werden von der Oberfläche reflektiert, die der Oberfläche des zu messenden Objekts gegenüberliegt, und die Dicke wird durch Messung der Laufzeit bis zur Rückkehr der Ultraschallwellen zur Sonde berechnet. Die Dicke wird nach der folgenden Formel berechnet
Dicke d = 1/2 x Schallgeschwindigkeit des zu messenden Objekts c x Laufzeit t
Da die Laufzeit t eine Hin- und Rücklaufzeit ist, kann sie mit 1/2 multipliziert werden, um die Einwegzeit, d. h. die Dicke des Messobjekts, zu berechnen.
2. Berührungslose Messung
Berührungslose Dickenmessgeräte sind Großgeräte, die jedoch den Vorteil haben, dass sie ohne Beschädigung des zu messenden Objekts messen können. Zu den berührungslosen Dickenmessgeräten gehören Infrarot-, Strahlungs- und Laser-Wegmessgeräte.
Infrarot-Typ
Infrarot-Dickenmessgeräte nutzen die Eigenschaft von Infrarotlicht, bestimmte Materialien zu durchdringen, um die Dicke als absoluten Wert zu messen. Wenn ein zu messendes Objekt mit Infrarotlicht bestrahlt wird, wird das Licht von der mit Infrarotlicht bestrahlten Oberfläche und von der gegenüberliegenden Rückseite des Objekts reflektiert. Das reflektierte Licht wird von der Sonde empfangen, und die Dicke wird aus der Zeitdifferenz (Interferenzdifferenz) des reflektierten Lichts berechnet.
Strahlungsart
Dickenmessgeräte berechnen die Dicke durch Messung der vom Messobjekt absorbierten Strahlungsmenge. Da diese Absorption nicht durch den Farbton des Messobjekts beeinflusst wird, werden Dickenmessgeräte bei vielen Produkten eingesetzt.
Zu den Strahlungsarten gehören Alphastrahlen, Betastrahlen, Gammastrahlen und Röntgenstrahlen, aber das Prinzip ist bei allen gleich. Das zu messende Objekt wird bestrahlt, die vom Objekt absorbierte Menge (Abschwächung) wird gemessen und in eine Dicke umgerechnet. Die Art der Strahlung wird entsprechend dem zu messenden Objekt ausgewählt. Die für die einzelnen Strahlungsquellen geeigneten Materialien sind wie folgt:
- Alpha-Strahlung … Polymer-Dünnschicht
- β-Strahlen … dünne Metallschichten, Gummi, Kunststoff etc.
- γ-Strahlen/X-Strahlen … Metallplatten, etc.
Laser-Wegsensor-Typ
Laser-Wegsensoren-Dickenmessgeräte verwenden einen oder zwei Laser-Wegsensoren zur Berechnung der Dicke. Die Dicke wird aus der Differenz des durchgelassenen Lichts zwischen der Oberfläche und der Rückseite des zu messenden Objekts berechnet.
Bei Verwendung von zwei Laser-Wegsensoren wird die Dicke des Objekts berechnet, indem der Abstand zwischen der oberen und der unteren Referenzfläche der sandwichartig angeordneten Laser-Wegsensoren zur Oberfläche des zu messenden Objekts gemessen und vom Abstand zwischen den Referenzflächen subtrahiert wird.
Dicke d = Abstand zwischen den Referenzflächen d0 – (Abstand d1 von der oberen Referenzfläche zur Oberfläche des zu messenden Objekts + Abstand d2 von der unteren Referenzfläche zur Oberfläche des zu messenden Objekts)
Weitere Informationen zu Dickenmessgeräten
Zu beachtende Punkte für Ultraschall-Dickenmessgeräte
Ultraschall-Dickenmessgeräte lassen sich in Nullpunkt- und erstes Bodenecho (Impuls-Echo-Methode), Mehrfachecho (Echo-Echo-Echo-Methode) und Oberflächenecho und erstes Bodenecho (Trennschicht-Echo-Methode) einteilen. Jedes Verfahren hat unterschiedliche Eigenschaften, so dass es wichtig ist, die Methode zu wählen, die für das zu prüfende Objekt am besten geeignet ist. Am gebräuchlichsten ist die Impuls-Echo-Methode (Nullpunkt- und Erstboden-Echo-Methode), die zur Messung dicker oder gekrümmter Teile verwendet werden kann, auch wenn die Oberflächenbeschaffenheit des zu messenden Objekts nicht sehr gut ist.
Da Dickenmessgeräte mit Ultraschallwellen arbeiten, können sie keine Materialien messen, die Luftblasen enthalten, durch die Ultraschallwellen nicht hindurchdringen können, wie z. B. Styropor oder Gummi, durch die Ultraschallwellen gedämpft werden und nicht empfangen werden können.
Darüber hinaus hat die Luftschicht einen akustischen Widerstand und hemmt die Ausbreitung der Ultraschallwellen zwischen der Sonde und dem zu messenden Objekt. Aus diesem Grund muss eine spezielle Flüssigkeit, der so genannte Kontaktkatalysator (Couplant), zwischen der Sonde und dem Objekt aufgebracht werden, um den akustischen Widerstand der Luft so weit wie möglich zu beseitigen.