Determination of the film thickness of coatings using an ultrasonic gage

ISO/TS 19397:2015 describes a method for determining the film thickness of coatings on metallic and non-metallic substrates using an ultrasonic gauge.

Détermination de l'épaisseur du feuil de revêtement par mesurage ultrasons

L'ISO/TS 19397:2015 décrit une méthode de détermination de l'épaisseur du feuil de revêtement sur les subjectiles métalliques et non métalliques par mesurage ultrasons.

General Information

Status
Published
Publication Date
23-Nov-2015
Current Stage
9092 - International Standard to be revised
Completion Date
16-Jun-2023
Ref Project

Relations

Buy Standard

Technical specification
ISO/TS 19397:2015 - Determination of the film thickness of coatings using an ultrasonic gage
English language
17 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Technical specification
ISO/TS 19397:2015 - Détermination de l'épaisseur du feuil de revetement par mesurage ultrasons
French language
17 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 19397
First edition
2015-12-15
Determination of the film thickness of
coatings using an ultrasonic gage
Détermination de l’épaisseur du feuil de revêtement par mesurage
ultrasons
Reference number
ISO/TS 19397:2015(E)
©
ISO 2015

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2015, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2015 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Physical principles of the measuring method and of the application .3
6 Apparatus and materials. 5
6.1 Ultrasonic film thickness measuring device . 5
6.2 Couplant . 5
6.3 Calibration standards . 5
7 Calibration, adjustment and checking of the measuring device .6
7.1 Calibration . 6
7.2 Adjustment . 6
7.3 Checking the adjustment . 6
8 Procedure of measurement . 6
9 Temperature influence during the measurement . 6
10 Precision . 7
10.1 General . 7
10.2 Repeatability limit . 7
10.3 Reproducibility limit . 8
11 Test report . 9
Annex A (informative) Qualification of the personnel .10
Annex B (informative) Determination of precision .11
Bibliography .17
© ISO 2015 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 35, Paints and varnishes, Subcommittee SC 9,
General test methods for paints and varnishes.
iv © ISO 2015 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 19397:2015(E)
Determination of the film thickness of coatings using an
ultrasonic gage
1 Scope
This Technical Specification describes a method for determining the film thickness of coatings on
metallic and non-metallic substrates using an ultrasonic gauge.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4618, Paints and varnishes — Terms and definitions
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4618 and the following apply.
3.1
ultrasonic wave
acoustic wave having a frequency higher than the range of audibility of the human ear, generally taken
as higher than 20 kHz
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.1.1]
3.2
longitudinal wave
compressional wave
wave in which the particle motion in a material is in the same direction as the propagation of the wave
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 2.3.1]
3.3
echo
ultrasonic pulse reflected to the probe
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.2]
3.4
echo height
echo amplitude
height of an echo (3.3) indication on the screen
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.5]
3.5
ultrasonic impulse
short-lived ultrasound signal
3.6
ultrasonic sensor
ultrasonic probe
device for sending and receiving ultrasonic waves (3.1), mostly based on piezoelectric materials
© ISO 2015 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

3.7
acoustic impedance
Z
product of sound velocity and density of a material
3.8
reflection coefficient
ratio of total reflected sound pressure to incident sound pressure at a reflecting surface
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.4.11]
Note 1 to entry: For a wave the reflection coefficient R is calculated from the acoustic impedances (3.7) Z and Z
1 2
of the bordering media, for which 1 is the medium of the incoming sound:
ZZ−
21
R=
ZZ+
21
For a negative reflection coefficient the phase (3.9) of the reflected signal is changed by 180°.
3.9
phase
fraction of a complete wave cycle, expressed as an angle
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 2.2.5]
3.10
interface
boundary between two media, in acoustic contact, having different acoustic impedances (3.7)
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.4.1]
3.11
sound path travel time
time needed for the sound path travel distance
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.6.3]
3.12
couplant
coupling film
medium interposed between the probe and the object under examination to enable the passage of
ultrasonic waves (3.1)between them
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.3.2]
3.13
A-scan presentation
display of the ultrasonic signal in which the X-axis represents the time and the Y-axis the amplitude
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.16]
Note 1 to entry: Ultrasonic film thickness measuring devices, besides the numerical values of the obtained film
thicknesses, normally display A-scans for checking the echo forms and echo sequences on a screen as well.
2 © ISO 2015 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

3.14
calibration
operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity
values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding
indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to
establish a relation for obtaining a measurement result from an indication
Note 1 to entry: A calibration may be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram,
calibration curve or calibration table. In some cases, it may consist of an additive or multiplicative correction of
the indication with associated measurement uncertainty.
Note 2 to entry: Calibration should not be confused with adjustment of a measuring system (3.15), often mistakenly
called “self-calibration”, nor with verification of calibration.
Note 3 to entry: Often, the first step alone in the above definition is perceived as being calibration.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39]
3.15
adjustment of a measuring system
adjustment
set of operations carried out on a measuring system so that it provides prescribed indications
corresponding to given values of a quantity to be measured
Note 1 to entry: Types of adjustment of a measuring system include zero adjustment of a measuring system,
offset adjustment and span adjustment (sometimes called “gain adjustment”).
Note 2 to entry: Adjustment of a measuring system should not be confused with calibration (3.14), which is a
prerequisite for adjustment.
Note 3 to entry: After adjustment of a measuring system, the measuring system normally should be recalibrated.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 3.11]
3.16
working standard
standard which is traceable to the national standard
[SOURCE: EN 60731:2007, 3.4.1.2]
4 Principle
The method described in this Technical Specification determines single film thicknesses from the times
of flight of an ultrasonic impulse that is partially reflected at the interfaces of the coating system. The
strengths and weaknesses of the method are shown by measuring data for the different film-substrate
combinations that are relevant in practice.
5 Physical principles of the measuring method and of the application
When measuring the film thickness using ultrasound, longitudinal waves are used because they can be
easily generated and can be coupled into a work piece with almost every liquid. As shown in Figure 1, a
sensor (6) consists of a piezoelectric disc, for sound generation and for reception, and of a “delay path”.
The ultrasonic impulse generated in the sensor first passes the delay path and then spreads through
layers 1 to 3 down to the substrate (1) and beyond.
On each interface, a fraction of the impinging ultrasonic wave is reflected as a new ultrasonic impulse,
while another fraction passes through. The first reflection occurs in the ultrasonic sensor when the
ultrasonic impulse impinges on layer 1 (4).
© ISO 2015 – All rights reserved 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

43 21
65
Key
1 substrate
2 layer 3
3 layer 2
4 layer 1
5 couplant (liquid)
6 ultrasonic sensor (sender and receiver)
E echo 1, 2, 3
Figure 1 — Ultrasonic method
Ultrasonic impulses are recorded when they are received in the ultrasonic sensor. The distances of
time between the ultrasonic impulses correspond to the sound path travel times T (i = 1, 2, 3) in the
i
three individual layers. The amplitude or echo height of the ultrasonic impulse reflected on each
interface depends on the respective reflection factors. If the sound velocity in each single layer is
known, the respective film thickness can be calculated by means of the times of flight. For each layer,
Formula (1) applies:
t
d
v= (1)
T /2
where
v is the sound velocity;
t is the dry film thickness;
d
T is the sound path travel time in the layer (back and forth).
In order to be able to resolve echoes with short intervals of sound path travel times with the naked
eye (e.g. 20 ns in a 20 µm thick coating), the ultrasonic impulses shall be at least just as short. For this,
the ultrasonic frequencies shall be respectively high (at least the reciprocal of half of the time of flight)
or the A-scan shall be generated from lower frequencies by means of digital signal processing. For an
example of an A-scan, see Figure 2.
When layers are too thin, the echoes of the individual layers merge into each other. In this case, an optic
control of the evaluation in the A-scan presentation is no longer possible.
4 © ISO 2015 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(E)

In cases where the A-scan presentation shows positive and negative half-waves, it shall be taken into
account that for a negative reflection factor (Z < Z ) the phase of the ultrasonic impulse changes by
2 1
180°. If this is ignored, a relative time delay of a half wavelength can occur.
The precondition for ultrasonic impulses with signal amplitudes sufficiently high for evaluation forming
at the interface of two layers is
— a sufficiently high reflection coefficient or respectively different acoustic impedances Z, and
— a clearly defined intersection between the materials.
Otherwise, the reflections can become too low for detection. This can also occur with curved work
pieces where, due to geometry, not all sound fractions simultaneously re-impinge from the interface
on the sensor.
T₁ T₂ T₃
E1 E2 E3
Key
T sound path travel times for layers 1, 2, 3
E echo for layers 1, 2, 3
Figure 2 — Example of an A-scan presentation
6 Apparatus and materials
6.1 Ultrasonic film thickness measuring device
A device with an ultrasonic sensor for sending and receiving ultrasonic impulses and an evaluation unit
for determining the film thickness over the time of flight (see Figure 1).
NOTE The ultrasonic sens
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 19397
Première édition
2015-12-15
Détermination de l'épaisseur du feuil
de revêtement par mesurage ultrasons
Determination of the film thickness of coatings using an ultrasonic gage
Numéro de référence
ISO/TS 19397:2015(F)
©
ISO 2015

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2015, Publié en Suisse
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et definitions . 1
4 Principe . 3
5 Principes physiques de la méthode de mesure et de l'application . 3
6 Appareillage et matériel . 5
6.1 Appareil de mesure de l'épaisseur du feuil par ultrasons . 5
6.2 Couplant . 5
6.3 Étalons . 5
7 Étalonnage, ajustage et vérification de l'appareil de mesure . 6
7.1 Étalonnage . 6
7.2 Ajustage . 6
7.3 Vérification de l'ajustage . 6
8 Procédure de mesurage . 6
9 Influence de la température au cours du mesurage . 7
10 Fidélité . 7
10.1 Généralités . 7
10.2 Limite de répétabilité . 7
10.3 Limite de reproductibilité . 8
11 Rapport d'essai . 9
Annexe A (informative) Qualification du personnel .10
Annexe B (informative) Détermination de la fidélité .11
Bibliographie .17
© ISO 2015 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à
l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes
de l'OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos –
Informations supplémentaires
Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC 35, Peintures et vernis, sous-comité
SC 9, Méthodes générales d'essais des peintures et vernis.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 19397:2015(F)
Détermination de l'épaisseur du feuil de revêtement par
mesurage ultrasons
1 Domaine d’application
La présente Spécification technique décrit une méthode de détermination de l'épaisseur du feuil de
revêtement sur les subjectiles métalliques et non métalliques par mesurage ultrasons.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l'application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 4618, Peintures et vernis — Termes et définitions
3 Termes et definitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 4618 ainsi que le
suivant s'appliquent.
3.1
onde ultrasonore
toute onde acoustique dont la fréquence est supérieure à la gamme audible par l'oreille humaine,
généralement supérieure à 20 kHz
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.1.1]
3.2
onde longitudinale
onde de compression
onde dans laquelle le mouvement des particules dans un matériau suit la même direction que la
propagation de l'onde
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 2.3.1]
3.3
écho
impulsion ultrasonore réfléchie vers le traducteur
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.2]
3.4
hauteur de l'écho
amplitude de l'écho
hauteur d'une indication d'écho (3.3) sur l'écran
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.5]
3.5
impulsion ultrasonore
signal ultrasonore à vie courte
© ISO 2015 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

3.6
capteur ultrasonore
traducteur ultrasonore
appareil destiné à émettre et à recevoir des ondes ultrasonores (3.1), principalement à base de matériaux
piézoélectriques
3.7
impédance acoustique
Z
produit de la vitesse de l'onde ultrasonore et de la masse volumique d'un matériau
3.8
coefficient de réflexion
rapport de la pression acoustique réfléchie totale à la pression acoustique incidente au niveau d'une
surface réfléchissante
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.4.11]
Note 1 à l'article: Pour une onde, le coefficient de réflexion R est calculé d'après les impédances acoustiques (3.7)
Z et Z des milieux limitrophes, 1 étant le milieu du son entrant:
1 2
ZZ−
21
R=
ZZ+
21
Pour un coefficient de réflexion négatif, la phase (3.9) du signal réfléchi change de 180°.
3.9
phase
fraction d'un cycle d'onde complet, exprimée sous la forme d'un angle
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 2.2.5]
3.10
interface
limite entre deux milieux, en contact acoustique, ayant différentes impédances acoustiques (3.7)
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 3.4.1]
3.11
temps de parcours ultrasonore
temps nécessaire pour réaliser le trajet ultrasonore
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.6.3, modifié: dans le terme, «cheminement du trajet» a été remplacé par
«parcours»]
3.12
couplant
milieu de couplage
milieu interposé entre le traducteur et la pièce soumise à essai afin de permettre le passage des ondes
ultrasonores (3.1) entre eux
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.3.2]
3.13
représentation de type A
affichage du signal ultrasonore où l'abscisse représente le temps et l'ordonnée son amplitude
[SOURCE: EN 1330-4:2010, 5.5.16]
Note 1 à l'article: Les appareils de mesure de l'épaisseur du feuil par ultrasons, outre les valeurs numériques des
épaisseurs de feuil obtenues, affichent normalement des représentations de type A pour également vérifier les
formes d'écho et les séquences d'écho à l'écran.
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

3.14
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les
valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications
correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information
pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication
Note 1 à l'article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d'un énoncé, d'une fonction d'étalonnage, d'un
diagramme d'étalonnage, d'une courbe d'étalonnage ou d'une table d'étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l'indication avec une incertitude de mesure associée.
Note 2 à l'article: Il convient de ne pas confondre l'étalonnage avec l'ajustage d'un système de mesure (3.15),
souvent appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l'étalonnage.
Note 3 à l'article: La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l'étalonnage.
[SOURCE: Guide de l’ISO/IEC 99:2007, 2.39]
3.15
ajustage d'un système de mesure
ajustage
ensemble d'opérations réalisées sur un système de mesure pour qu'il fournisse des indications
prescrites correspondant à des valeurs données des grandeurs à mesurer
Note 1 à l'article: Divers types d'ajustage d'un système de mesure sont le réglage de zéro, le réglage de décalage et
le réglage d'étendue (appelé aussi réglage de gain).
Note 2 à l'article: Il convient de ne pas confondre l'ajustage d'un système de mesure avec son étalonnage (3.14),
qui est un préalable à l'ajustage.
Note 3 à l'article: Après un ajustage d'un système de mesure, il convient normalement d'effectuer un nouvel
étalonnage du système de mesure.
[SOURCE: Guide de l’ISO/IEC 99:2007, 3.11]
3.16
étalon de travail
étalon qui reproduit les caractéristiques de l'étalon national
[SOURCE: EN 60731:2007, 3.4.1.2]
4 Principe
La méthode décrite dans la présente Spécification technique détermine les épaisseurs de feuil individuel
d'après le temps de vol d'une impulsion ultrasonore qui est partiellement réfléchie aux interfaces du
système de revêtement. Les points forts et les points faibles de la méthode sont illustrés par les données
de mesure des différentes combinaisons de feuil/subjectile qui sont pertinentes dans la pratique.
5 Principes physiques de la méthode de mesure et de l'application
Pour mesurer l'épaisseur du feuil par ultrasons, on utilise les ondes longitudinales parce qu'elles sont
faciles à générer et qu'elles peuvent être couplées, dans une pièce, à quasiment tout liquide. Comme
illustré à la Figure 1, un capteur (6) est constitué d'un disque piézoélectrique, pour la génération du son
et pour la réception, et d'une «ligne de retard». L'impulsion ultrasonore générée dans le capteur passe
tout d'abord la ligne de retard puis se propage dans les couches 1 à 3 jusqu'au subjectile (1) et au-delà.
Une fraction de l'onde ultrasonore incidente est reflétée sur chaque interface sous la forme d'une
nouvelle impulsion ultrasonore, tandis qu'une autre fraction la traverse. La première réflexion se
produit dans le capteur ultrasonore lorsque l'impulsion ultrasonore rencontre la couche 1 (4).
© ISO 2015 – Tous droits réservés 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

43 21
65
Légende
1 subjectile
2 couche 3
3 couche 2
4 couche 1
5 couplant (liquide)
6 capteur ultrasonore (émetteur et récepteur)
E écho 1, 2, 3
Figure 1 — Méthode ultrasonore
Les impulsions ultrasonores sont enregistrées lorsqu'elles sont reçues par le capteur ultrasonore.
Les durées entre les impulsions ultrasonores correspondent aux temps de parcours ultrasonore
T (i = 1, 2, 3) dans les trois couches individuelles. L'amplitude ou la hauteur de l'écho de l'impulsion
i
ultrasonore reflétée sur chaque interface dépend des facteurs de réflexion respectifs. Si la vitesse de
l'onde ultrasonore dans chaque couche individuelle est connue, l'épaisseur du feuil respectif peut être
calculée d'après les temps de vol. Pour chaque couche, la Formule (1) s'applique:
t
d
v= (1)
T/2

v est la vitesse de l'onde ultrasonore;
t est l'épaisseur de film sec;
d
T est le temps de cheminement du trajet ultrasonore dans la couche (aller et retour).
Pour pouvoir distinguer à l'œil nu les échos dont les temps de parcours ultrasonore sont à courts
intervalles (par exemple 20 ns dans un revêtement de 20 µm d'épaisseur), il est nécessaire que
les impulsions ultrasonores soient au moins aussi courtes. Pour cela, les fréquences ultrasonores
correspondantes doivent être élevées (au moins l'inverse de la moitié du temps de vol) ou la
représentation de type A doit être générée à des fréquences inférieures au moyen d'un traitement
numérique des signaux., Voir la Figure 2 qui donne un exemple de représentation de type A.
Lorsque les couches sont trop minces, les échos des couches individuelles se confondent les uns avec
les autres. Dans ce cas, un contrôle optique de l'évaluation de la représentation de type A n'est plus
possible.
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TS 19397:2015(F)

Dans les cas où la représentation de type A présente des demi-ondes positives et négatives, on doit
prendre en considération le fait que pour un facteur de réflexion négatif (Z < Z ) la phase de l'impulsion
2 1
ultrasonore change de 180°. Si l'on n'en tient pas compte, il peut se produire un retard relatif d'une
demi-longueur d'onde.
La condition préalable pour que des impulsions ultrasonores d'amplitude du signal suffisamment élevée
pour l'évaluation se forment à l'interface de deux couches est
— un coefficient de réflexion suffisamment élevé ou des impédances acoustiques Z respectivement
différentes, et
— une intersection clairement définie entre les matériaux.
A défaut, les réflexions peuvent devenir trop faibles pour la détection. Cela peut également se produire
avec les pièces courbes où, pour des raisons géométriques, toutes les fractions sonores ne sont pas
renvoyées simultanément de l'interface vers le capteur.
T₁ T₂ T₃
E1 E2 E3
Légende
T temps de parcours ultrasonore pour les couches 1, 2, 3
E écho pour les couches 1, 2, 3
Figure 2 — Exemple de représentation de type A
6 Appareillage et matériel
6.1 Appareil de mesure de l'épaisseur du feuil par ultrasons
Un appareil doté d'un capteur ultrasonore destiné à émettre et à recevoir des impulsions ultrasonores,
et d'une unité d'évaluation destinée à déterminer l'épaisseur du feuil au cours du temps de vol (voir
Figure 1).
NOTE Les capteurs ultrasonores utilisés pour mesurer l'épaisseur du feuil génèrent des signaux ultrasonores
(ondes longitudinales), qui se propagent perpendiculairement à la surface de la pièce et du revêtement. Sur le
schéma d'appa
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.