การวิเคราะห์หลักการทำงานของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก

ทรานสดิวเซอร์อิงอัลตราโซนิกเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลายอุตสาหกรรม . หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับลักษณะการแพร่กระจายของคลื่นเสียงในสื่อต่าง ๆ . กระดาษนี้วิเคราะห์หลักการหลักของเทคโนโลยีนี้จากสามด้าน: กลไกทางกายภาพ

ส่วนประกอบหลักของตัวแปลงสัญญาณคือผลึกเซรามิก piezoelectric . เมื่อมีการใช้พัลส์ไฟฟ้าภายนอก (โดยทั่วไป 50–100 V) จะถูกนำไปใช้กับผลึกการสั่นสะเทือนเชิงกลจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ผ่านมา ช่วง . การเลือกความถี่ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการทำงาน:

High-frequency waves (>5 MHz) ให้ความละเอียดสูงกว่าเหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีผนังบาง .

คลื่นความถี่ต่ำ (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.

คุณลักษณะที่เป็นเอกลักษณ์ของการทดสอบการแช่คือการใช้น้ำเป็นตัวกลางที่มีเพศสัมพันธ์ . หลังจากถูกปล่อยออกมาจากตัวแปลงสัญญาณคลื่นเสียงแรกเข้าสู่ชั้นน้ำ . เนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความต้านทานอะคูสติกระหว่างน้ำ (≈1 {.} มากกว่า 99% ของคลื่นเสียงสะท้อนที่ส่วนต่อประสานอากาศอากาศ . การควบคุมความหนาของชั้นน้ำอย่างแม่นยำ (โดยทั่วไป {5-100 มม.) ทำให้มั่นใจได้ว่าการถ่ายโอนพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพไปยังตัวอย่างการทดสอบ

คลื่นเสียงป้อนวัสดุและเผยแพร่ตามหลักการ Huygens . ข้อบกพร่อง (e . g ., รอยแตก, โมฆะ) ทำให้เกิดการสะท้อนส่วนต่อประสานและการกระเจิง

สะท้อนผนังด้านหลัง: การสะท้อนจากพื้นผิวด้านล่างของวัสดุ .

Echoes ข้อบกพร่อง: การสะท้อนต้นจากการโต้ตอบข้อบกพร่อง .

โดยการวัดความแตกต่างของเวลา (ΔT) ระหว่างเสียงสะท้อนเหล่านี้และความเร็วของคลื่น "C" ในวัสดุ (เหล็ก≈ 5900 m/s, อลูมิเนียม≈ 6300 m/s) ความลึกของข้อบกพร่องสามารถคำนวณได้:

ระบบ Immersion ที่ทันสมัยรวมตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) สำหรับฟังก์ชั่นต่อไปนี้

รับค่าตอบแทน: การปรับความแรงของสัญญาณโดยอัตโนมัติเพื่อลดทอน .

การกรองเสียงรบกวน: การกำจัดเสียงรบกวนรอบข้างโดยใช้ตัวกรอง bandpass .

การวิเคราะห์รูปคลื่น: การสกัดคุณสมบัติข้อบกพร่องโดยใช้อัลกอริทึม FFT .

ระบบขั้นสูงสามารถมองเห็นตำแหน่งข้อบกพร่องและสัณฐานวิทยาผ่าน B-scans (การแมปแบบตัดขวาง 2D) และ C-scans (การแมปปริมาตร 3D) .}