Ultralyd-ekko-materialetykkelsesmåleren fra PCE Instruments er velegnet til at måle vægtykkelsen af homogene materialer såsom metaller, plast, glas eller harpiks ved hjælp af ultralyd i et måleområde fra 0,65 … 600 mm. Med en maksimal opløsning på 0,001 mm kan selv meget små forskelle i vægtykkelser måles. For en nøjagtig måling skal den korrekte lydhastighed for det materiale, der skal måles, indstilles på forhånd i ultralydsekko-ekko-materialetykkelsesmåleren. Med PCE-TG 300-NO2 materialetykkelsesmåleren kan lydhastigheden varieres i trin på 1 m/s, og multipunktskalibrering er også mulig. Hvis materialets lydhastighed ikke kendes, kan den også bestemmes med ekko-ekko materialetykkelsesmåleren. Hvis tykkelsen af emnet er kendt, skal den indtastes i materialetykkelsesmåleren. Efter at ultralydssensoren er blevet placeret på emnet, vises materialets lydhastighed direkte. De målte værdier vises på et stort LCD-farvedisplay, med nem navigation ved hjælp af hurtigvalgsknapper. Målte værdier kan gemmes på den interne hukommelse på Echo-Echo vægtykkelsesmåleren. Til evaluering kan disse data enten evalueres ved hjælp af den valgfri pc-software eller udskrives direkte via Bluetooth ved hjælp af en printer. Funktionaliteten af Echo-Echo vægtykkelsesmåleren udvides via valgfrit tilgængelige sonder. 2,5 MHz prober; 5 MHz og 7 MHz og forskellige diametre er tilgængelige, så der kan udover homogene standardmaterialer måles både stærkt dæmpende materialer som støbejern eller plast og tyndvæggede komponenter.

Menneskelig hørelse er i stand til at detektere lydfrekvenser op til et maksimum på 16 kHz. Frekvenser over denne grænse er uhørlige for mennesker og omtales som ultralyd. Denne ultralyd bruges i industrien inden for forskellige områder såsom svejsning, rengøring, ikke-destruktiv defekttest (NDT) eller materialetykkelsesmåling. Afhængigt af materialet absorberes, reflekteres, spredes eller transmitteres ultralyd. Materialetykkelsesmåling ved hjælp af ultralyd er særligt velegnet til alle lydledende materialer med en homogen struktur med få sprednings- og reflektionseffekter. Metalliske materialer som f.eks. stål er ideelle, da mikrostrukturen i materialet leder ultralydsbølger meget godt, hvilket betyder, at der genereres høje penetrationsdybder og klare reflektionsekkoer ved grænseflader.

De væsentlige parametre i forhold til materialet er lydens hastighed og lyddæmpningen. Når det kommer til lyddæmpning, skelnes der mellem lydabsorption og lydspredning. Lydabsorption er forårsaget af omdannelsen af lydenergi til andre former for energi såsom varme. Dette reducerer styrken af det nyttige signal, hvilket resulterer i kortere driftstider i materialet ved måling af materialetykkelsen. Da absorptionen afhænger af sondens frekvens, kan absorptionen svækkes ved for eksempel at reducere testfrekvensen, hvilket betyder, at større penetrationsdybder er mulige.  Lyddæmpningen er forårsaget af spredningseffekter ved materialestrukturens korngrænser. Også her øges lydspredningen ved at øge testfrekvensen, endda uforholdsmæssigt i forhold til absorptionen. Når man måler materialetykkelsen af stærkt lyddæmpende materialer som plastik eller støbejern, kan man nogle gange opnå bedre resultater ved at reducere testfrekvensen.

Når man måler materialetykkelsen med ultralyd, ser man bl.a. bølgeimpedanserne eller lydabsorptionen og lydhastighederne forskellige anvendte materialer. Jo større forskelle i bølgeimpedanser eller akustiske modstande mellem tilstødende materialer er, desto klarere kan refleksionerne af ultralyden bestemmes. Luft har for eksempel en stærk dæmpende egenskab med hensyn til ultralyd, så der opstår kraftige reflektionsekkoer ved grænseflader mellem metaller og luft. Denne effekt bruges ved måling af materialetykkelse for at bestemme vægtykkelser. Samtidig sikrer denne effekt også, at koblingsgel skal påføres mellem sonden og emnet for at bygge bro over luftspalten, hvilket ville forhindre overførsel af ultralyd fra sonden til emnet uden påføring af koblingsgel .

Flere ekkoer evalueres i den ultralyds-ekko-ekko-materialetykkelsesmåling. Denne metode til måling af materialetykkelse er særligt velegnet til belagte emner. Hvis ultralydssensoren placeres på det belagte emne, indgår belægningen i materialetykkelsen i en puls-ekkomåling. Dette skaber en fejl, som skyldes de forskellige lydhastigheder af belægningsmaterialet og basismaterialet. Ved et plastbelagt stålemne er der forskelle på 3000 til 4000 m/s mellem lydhastighederne. Hvis lydhastigheden i måleapparatet er indstillet til stål, vil belægningen blive målt med en forkert lydhastighed ved måling af den samlede materialetykkelse, hvilket fører til et forkert resultat. Ved måling af materialetykkelse er målet desuden normalt ikke at måle tykkelsen af en belægning - hertil bruges belægningstykkelsesmålere - men bærematerialets materialetykkelse. Med ultralydstykkelsesmålerens ekko-ekko-funktion trækkes belægningstykkelsen fra den samlede materialetykkelse. Tykkelsen af et belagt emne kan måles med ultralyd-ekko-materialetykkelsesmåleren, uden at belægningstykkelsen er inkluderet i det samlede resultat.

Ultralydsensorer til materialetykkelsesmåling

Når det kommer til materialetykkelsesmåling, spiller materialestrukturen af det materiale, der skal testes, en særlig vigtig rolle med hensyn til sensorvalget. Som allerede beskrevet fungerer materialetykkelsesmålingen bedre, jo mere homogen materialestrukturen er. Metalgitterstrukturer er ideelle, fordi ultralydsbølgerne ledes gennem materialet uden større spredningstab. Ved støbematerialer som støbejern er spredetabene generelt væsentligt større på grund af grafitaflejringer. Som følge heraf er ultralydsbølgernes energitab større, hvilket reducerer penetrationsdybderne. I tilfælde af meget inhomogene materialer, såsom GRP eller CFRP, er måling af godstykkelse med en materialetykkelsesmåler meget vanskelig eller ofte ikke mulig.

Den ultralyd-ekko-materialetykkelsesmåler fra PCE Instruments kan bruges til at modvirke dette problem til at vælge forskellige sensorer. Grundreglen her er, at jo mere inhomogent materialet er, jo lavere skal ultralydssondefrekvensen være. Jo tyndere materialetykkelsen er, og jo mere nøjagtig målingen skal være, desto højere skal sondefrekvensen vælges. For eksempel ville 7 MHz ultralydssensoren være velegnet til tyndvæggede emner. 2,5 MHz bør vælges til støbte materialer og også til plast. Materialetykkelsesmåleren med ultralyd leveres som standard med en 5 MHz EE-sensor. Et relativt stort antal applikationer kan imødekommes med 5 MHz. Så snart det bliver noget mere krævende i et specifikt område, som beskrevet ovenfor, giver det mening at skifte sonde. EE-funktionen gør det også muligt at måle vægtykkelser gennem belægninger. De andre sonder har ikke denne funktion.

Den ultralyds-ekko-materialetykkelsesmåler er også velegnet til højtemperaturapplikationer. En højtemperaturføler med 5 MHz kan bruges til applikationer med høje overfladetemperaturer på op til 300 °C. Det skal her bemærkes, at der kræves en speciel koblingsgel, som kan modstå de tilsvarende temperaturer. Det skal også bemærkes, at lydens hastighed er temperaturafhængig. Ved højere temperaturer bør det for større nøjagtighed kontrolleres, hvor store de mulige afvigelser i lydens hastighed skyldes temperaturændringer. For stål falder lydhastigheden med cirka 1 % ved en temperaturstigning på cirka 50 °C. Ved en 300°C varm overflade kan der opstå måleafvigelser på få tiendedele millimeter, hvis der i materialetykkelsesmåleren indtastes en lydhastighed, som faktisk kun gælder ved temperaturer på omkring 20°C for det tilsvarende materiale.