Во время ультразвукового измере¬ния датчик передает ультразвуковой импульс. Этот импульс направляется к трубе и, в большинстве случаев, отражается внешней стенкой трубы. Однако, некоторые звуковые волны проникают внутрь трубы и отражаются следующим слоем. Эхо от двух отражений поступает поочередно. Измеренная разница во времени умножается на скорость звука, результат равен толщине стенки. Этот принцип одинаков для всего ультразвукового оборудования. Но существуют различия в измерении сигнала. Если толщина стенок большая, поступят два отдельных сигнала. Эти сигналы могут быть измерены традиционными способами. Способы различаются в зависимости от производителя. Измеряется достижение пороговых значений, а также пересечение нулевой отметки. Затем выжидается определенный период времени, пока затухнет ультразвуковое эхо. В течение этого периода другого сигнала эха не поступает. По его истечении, измеряется второе эхо. Подобным образом измеряются все поступающие сигналы эха.

Эти методы быстрые, простые и недорогие. Но у них есть свои ограничения. Они используют распознаваемые сигналы эха. Распознавание необходимо для установки фильтра между двумя сигналами и измерения толщины стенок. Таким образом, измерить толщину стенок меньшую, чем длина волн излучаемого импульса, невозможно. Следовательно, короткие импульсы излучаться должны, но, к сожалению, для них существуют физические ограничения. Затухание ультразвуковых волн в воде и пластике является определенной помехой, которая усиливается при увеличении частоты. Чтобы измерить трубу в процессе изготовления, частота ультразвукового сигнала не должна превышать около 15 МГц. Это позволяет достоверно измерять стенки толщиной приблизительно до 0,2 мм. Однако, если изготавливаемая толщина стенок 20 мм, внутренние защитные слои толщиной 2 мм измерить нельзя. Через толстые слои пластика проходят только низкочастотные ультразвуковые сигналы. Нужно использовать низкочастотные импульсы со значительно большей длиной волн, что делает весь процесс измерения тонких слоев более сложным.

Компания iNOEX усовершенствовала технологию ультразвукового измерения, „mds" - измерение тонких слоев - это процедура, которая позволяет оценить всю информацию ультразвуковых сигналов. Для этого ультразвуковые сигналы оцифровываются, после чего измеряются сигналы эха. Если накладывается несколько сигналов эха, наложение анализируется, и с помощью сложных алгоритмов вычисляется толщина слоя. По сути, происходит распознавание сигналов эха. Если накладывается несколько слоев, наложение анализируется и вычисляется толщина слоя. Только полный анализ позволяет использовать всю полученную информацию. Отражение ультразвука от внешнего слоя, 2-х внутренних слоев и от задней стенки трубы создает 4 ультразвуковых эха.

Наложение ультразвуковых сигналов эха внутреннего слоя хорошо распознаваемо, так как толщина внутреннего слоя сильно превышает границы измерения. Толщина стенок 0,46 мм / 0,175 мм / 0,45 мм. Такую конфигурацию слоев трубы было бы невозможно измерить традиционными методами, так как наложение сигналов эха происходит на границе между первым и вторым, а также между вторым и третьим слоями. Алгоритмы анализа слоев должны соответствовать определенным требованиям. Точность измерения оборудования должна адаптироваться к измеряемой толщине стенок. Для толщины слоя 0,05 мм необходима точность 0.001 мм. Для проведения расчетов по таким алгоритмам нужна определенная аппаратура и емкость запоминающего устройства. Кроме того, само ультразвуковое оборудование должно уметь создавать ультразвуковые сигналы эха с определенной точностью, и с такой же точностью обрабатывать информацию. Минимальная измеряемая толщина слоя равна 0,05 мм. Можно проанализировать наложение нескольких слоев для измерения толщины стенок. Подобным образом можно измерить 5 слоев трубы максимум.

Новая технология iNOEX делает возможным измерение очень тонких слоев. Полный анализ пластиковых труб с помощью ультразвука позволяет выполнять высокоточные измерения толщины стенок, начиная с 0,05 мм. Благодаря новой технологии, можно измерять также тонкие функциональные слои толстостенных труб.

Традиционное ультразвуковое измерение трехслойной трубы

Черная линия соответствует обычному ультразвуковому сигналу трехслойной трубы. Отражение звуковых волн происходит от внешних стенок и от каждого слоя, в результате чего образуется 4 эха. Внешний слой трубы можно измерить традиционным способом, когда измеряется первое пороговое значение (красная линия). Оно измеряет внешнее эхо. Затем выжидается определенный промежуток времени, пока не затухнет ультразвуковое эхо. После чего аналогичным образом измеряется следующее эхо. Разница между временем прохождения эха до момента достижения им пороговых значений вычисляется и умножается на звуковую скорость. Толщина стенок оказывается равной приблизительно 0,45 мм. Следующий тонкий слой нельзя измерить таким способом. Ультразвуковые отражения при переходе от первого ко второму слою накладываются друг на друга, что делает невозможным измерение второго слоя. Не поможет даже измерение пересечения нулевой отметки, так как на пересечение нулевой отметки также влияет наложение сигналов эха.

Ультразвуковой сигнал (черная линия) измеряется и, затем, моделируется с помощью алгоритма (красная линия). Распознаются ультразвуковые сигналы эха, отраженные слоями пластикового материала. Амплитуды распознанных ультразвуковых сигналов эха показаны синим. Толщина первого слоя 0,46 мм, толщина тонкого слоя 0,175 мм и третьего слоя 0,45 мм. Сигналы второго и третьего эха накладываются. Наложение моделируется и, таким образом, измеряется толщина стенок. Хотя толщина слоя 0,175 значительно выше границы измерения 0,05 мм, такие сигналы эха не могут быть рас¬познаны традиционными методами.