Ultrasoniset upotus muuntimet ovat ydinlaitteita teollisuuden tuhoamattomalle testaukselle . sen käyttöperiaate riippuu ääniaaltojen etenemisominaisuuksista eri mediassa . Tämä asiakirja analysoi systemaattisesti tämän tekniikan ydinperiaatetta kolmesta näkökulmasta: fyysinen mekanismi, signaalinkäsittely ja järjestelmän rakenne .}}}}}}}}}
Anturin ydinkomponentti on pietsoelektrinen keraaminen kide ., kun kiteen läpi käytetään ulkoista sähköpulssia (tyypillisesti 50–100 V), tapahtuu mekaaninen värähtely käänteisen pietsoelektrisen vaikutuksen kautta ., tämän värähtelyn sisällä, joka on yleensä 1–20 -vuotiaana. alue . taajuusvalinta vaikuttaa suoraan suorituskykyyn:
High-frequency waves (>5 MHz) tarjoavat korkeamman resoluution, joka sopii ohuen seinäisiin komponenteihin .
Matalataajuiset aallot (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.
Vesikytkennän kriittinen merkitys
Upotustestauksen ainutlaatuinen ominaisuus on veden käyttö kytkentäväliaineena . sen jälkeen, kun äänen aalto on lähetetty anturille, ääniaalto saapuu ensin vesikerrokseen . johtuen akustisen impedanssin (≈1 .} 5 x 10 kg/(m²-s) ja ilmasta) ja (m²-s) ja ilma-s) ja air (9 ≈ 415 kg/m² ≈ 1}. eroa Yli 99% ääniaallosta heijastuu vesi-ilma-rajapinnalla . tarkka vesikerroksen paksuuden hallinta (tyypillisesti 5-100 mm) varmistaa tehokkaan energiansiirron testinäytteeseen.
Akustinen eteneminen ja vikojen havaitsemismekanismi
Ääniaallot Kirjoita materiaali ja leviää Huygens -periaatteen . vikaan (e . g ., halkeamat, voids) aiheuttavat rajapinnan heijastuksia ja sironta . Transducerin vastaanottama kaiku -signaali: Kahden pääkomponentti
Takaseinän kaiku: heijastus materiaalin alapinnasta .
Viallinen kaiku: Varhaiset heijastukset vikavuorovaikutuksista .
Mittaamalla aikaero (Δt) näiden kaikujen ja aallonopeuden "C" välillä materiaalissa (teräs ≈ 5900 m/s, alumiini ≈ 6300 m/s), vian syvyys voidaan laskea:
Signaalinkäsittely- ja kuvantamistekniikat
Nykyaikaiset upotusjärjestelmät sisältävät digitaalisen signaalin prosessorin (DSP) seuraaville toiminnoille
Vahvista kompensointi: signaalin voimakkuuden automaattinen säätäminen vaimennukseen .
Melusuodatus: Ympäristön melun poistaminen kaistanpäästösuodattimen avulla .
Aaltomuotoanalyysi: Vikaominaisuuksien poiminta FFT -algoritmia .
Edistynyt järjestelmä voi visualisoida vikapaikan ja morfologian B-skannausten (2D poikkileikkauskartoitus) ja C-skannausten (3D-tilavuuskartoitus) kautta .