Qu’est-ce qu’un instrument de mesure de l’épaisseur ?
Un instrument de mesure de l’épaisseur est un instrument utilisé pour mesurer l’épaisseur d’un objet.
Il existe deux types d’instruments de mesure de l’épaisseur : les instruments à contact, qui mesurent l’épaisseur en entrant en contact avec l’objet à mesurer, et les instruments sans contact, qui mesurent l’épaisseur sans entrer en contact avec l’objet
Utilisations des instruments de mesure de l’épaisseur
Les instruments de mesure de l’épaisseur sont utilisés pour mesurer l’épaisseur de divers objets. Les pieds à coulisse et les jauges d’épaisseur à ultrasons sont des instruments typiques qui mesurent l’épaisseur en entrant en contact avec l’objet. Les pieds à coulisse sont utilisés pour mesurer, par exemple, l’épaisseur de la paroi des tuyaux. A l’inverse, les jauges d’épaisseur à ultrasons sont utilisées pour les objets qui ne peuvent pas être pincés, par exemple pour l’inspection de la corrosion des réservoirs.
D’autre part, les types sans contact comprennent les types à infrarouge et à rayonnement. Les appareils à infrarouge sont utilisés pour mesurer l’épaisseur des films plastiques, par exemple, tandis que les appareils à rayonnement sont utilisés pour mesurer l’épaisseur des tôles laminées à froid, par exemple.
Principe des instruments de mesure de l’épaisseur
Il existe deux types d’instruments de mesure de l’épaisseur : les jauges à contact, qui permettent une mesure rapide, et les jauges sans contact, qui permettent une mesure non destructive en les éclairant. Les instruments de mesure d’épaisseur à contact mesurent l’épaisseur en plaçant l’instrument directement sur l’objet. Ils calculent la distance entre la surface de référence de l’instrument et l’objet à mesurer (mesure de la valeur relative). Les instruments de mesure d’épaisseur sans contact mesurent l’épaisseur sans entrer en contact avec l’objet. Ils calculent l’épaisseur en détectant la différence entre la surface et la face arrière opposée de l’objet à mesurer (mesure de la valeur absolue).
Types d’instruments de mesure de l’épaisseur
Il existe deux types d’instruments de mesure de l’épaisseur : avec et sans contact.
1. Type à contact
Les instruments de mesure d’épaisseur à contact présentent l’avantage d’être peu coûteux, pratiques et faciles à voir. Toutefois, en raison du contact, il faut veiller à éviter les erreurs dues à l’endommagement ou à la déformation de l’objet à mesurer. Cette section décrit les pieds à coulisse et les jauges d’épaisseur à ultrasons, qui sont des instruments de mesure d’épaisseur typiques du type à contact.
Pieds à coulisse
Instruments de mesure dont les parties peuvent mesurer la longueur, le diamètre extérieur, le diamètre intérieur, la profondeur et les échelons, avec des échelles appelées échelle principale et échelle secondaire. Il existe des versions analogiques, à cadran et numériques, ces dernières étant largement utilisées car elles facilitent le contrôle des valeurs. Le fonctionnement est simple : il suffit de faire coulisser les mâchoires, d’insérer lentement l’objet à mesurer et de vérifier la valeur.
Jauges d’épaisseur à ultrasons
Les jauges d’épaisseur à ultrasons irradient l’objet à mesurer avec des ondes ultrasoniques et calculent l’épaisseur de l’objet en fonction du temps de propagation des ondes ultrasoniques. Les ondes ultrasoniques sont émises par une sonde (sonde ou transducteur) qui est mise en contact avec la surface de l’objet à mesurer.
Les ondes ultrasoniques émises par la sonde sont réfléchies par la surface opposée à la surface de l’objet à mesurer, et l’épaisseur est calculée en mesurant le temps de propagation jusqu’à ce que les ondes ultrasoniques reviennent à la sonde. L’épaisseur est calculée à l’aide de la formule suivante
Épaisseur d = 1/2 x vitesse du son de l’objet à mesurer c x temps de propagation t
Le temps de propagation t étant un temps aller-retour, il peut être multiplié par 1/2 pour calculer le temps aller, c’est-à-dire l’épaisseur de l’objet à mesurer.
2. Type sans contact
Les instruments de mesure d’épaisseur sans contact sont des appareils à grande échelle mais ils peuvent mesurer sans endommager l’objet. Les jauges d’épaisseur sans contact comprennent les jauges à capteur de déplacement à infrarouge, à rayonnement et à laser.
Type infrarouge
Les instruments de mesure d’épaisseur à infrarouge utilisent la propriété de la lumière infrarouge de pénétrer certains matériaux pour mesurer l’épaisseur en valeur absolue. Lorsqu’un objet à mesurer est irradié par la lumière infrarouge, la lumière est réfléchie par la surface irradiée par la lumière infrarouge et par la face arrière opposée de l’objet. La lumière réfléchie est reçue par la sonde et l’épaisseur est calculée à partir de la différence de temps (différence d’interférence) de la lumière réfléchie.
Type à rayonnement
Les jauges d’épaisseur à rayonnement calculent l’épaisseur en mesurant la quantité de rayonnement absorbée par l’objet à mesurer. Comme cette absorption n’est pas affectée par la teinte de l’objet à mesurer, les jauges d’épaisseur à rayonnement sont utilisées dans de nombreux produits.
Les types de rayonnement comprennent les rayons alpha, les rayons bêta, les rayons gamma et les rayons X, mais le principe est le même pour tous. Le rayonnement est irradié sur l’objet à mesurer, la quantité absorbée (atténuation) par l’objet est mesurée et convertie en épaisseur. Le type de rayonnement est choisi en fonction de l’objet à mesurer. Les matériaux adaptés à chaque source de rayonnement sont les suivants :
- Rayonnement alpha … film mince en polymère.
- Rayons β … films métalliques minces, caoutchouc, plastique, etc.
- Rayons γ/rayons X … plaques métalliques, etc.
Type à capteur de déplacement laser
Les jauges d’épaisseur à capteur de déplacement laser utilisent un ou deux capteurs de déplacement laser pour calculer l’épaisseur. L’épaisseur est calculée à partir de la différence de lumière transmise entre la surface et l’arrière de l’objet à mesurer.
Lorsque deux capteurs de déplacement laser sont utilisés, l’épaisseur de l’objet est calculée en mesurant la distance entre les surfaces de référence supérieure et inférieure des capteurs de déplacement laser en sandwich et la surface de l’objet à mesurer, et en la soustrayant de la distance entre les surfaces de référence.
Épaisseur d = distance entre les surfaces de référence d0 – (distance d1 entre la surface de référence supérieure et la surface de l’objet à mesurer + distance d2 entre la surface de référence inférieure et la surface de l’objet à mesurer)
Autres informations sur les instruments de mesure de l’épaisseur
Points à noter pour les instruments de mesure d’épaisseur à ultrasons
Les instruments de mesure de l’épaisseur à ultrasons peuvent être classées comme suit : point zéro et premier écho de fond (méthode de l’écho pulsé), écho multiple (méthode de l’écho) et écho de surface et premier écho de fond (méthode de l’écho d’interface). Chacun possède des caractéristiques différentes, il est donc important de choisir la méthode qui convient le mieux à l’objet testé. La plus courante est la méthode de l’écho pulsé (méthode du point zéro et du premier écho de fond). Elle est utilisée pour mesurer des pièces épaisses ou courbes, même si l’état de surface de l’objet à mesurer n’est pas très bon.
Il convient de noter que les instruments de mesure de l’épaisseur à ultrasons utilisent des ondes ultrasoniques : ils ne peuvent pas mesurer les matériaux contenant des bulles d’air à travers lesquelles les ondes ultrasoniques ne peuvent pas passer, comme le polystyrène, ou le caoutchouc à travers lequel les ondes ultrasoniques sont atténuées et ne peuvent être reçues.
De plus, la couche d’air présente une résistance acoustique et empêche la propagation des ondes ultrasoniques entre la sonde et l’objet à mesurer. C’est pourquoi un liquide spécial appelé catalyseur de contact doit être appliqué entre la sonde et l’objet pour éliminer autant que possible la résistance acoustique de l’air.