การตรวจสอบแผ่นเหล็กบาง ๆ โดยใช้วิธีคลื่นลูกแกะอัลตราโซนิก

การตรวจสอบคลื่นลูกแกะอัลตราโซนิก (LAMB) เป็นวิธีที่สำคัญสำหรับการตรวจสอบแผ่นบาง ๆ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการใช้งานต่ำและความซับซ้อนผู้ประกอบการมักจะมีปัญหาในการนำไปใช้อย่างถูกต้อง
ในบทความนี้เราจะแนะนำวิธีการตรวจสอบคลื่นลูกแกะจากทั้งด้านทฤษฎีและเชิงปฏิบัติและหารือเกี่ยวกับการเลือกโหมดและข้อควรระวัง

ในการตรวจหาข้อบกพร่องของอัลตราโซนิกของแผ่นบาง ๆ คลื่นลูกแกะอัลตราโซนิกมักใช้สำหรับการตรวจจับเนื่องจากแผ่นเหล็กบางและคลื่นอินเทอร์เฟซตามยาวและคลื่นด้านล่างนั้นยากที่จะแยกแยะได้อย่างชัดเจน
อย่างไรก็ตามการตรวจจับคลื่นแกะนั้นซับซ้อนมากขึ้นและเครื่องตรวจจับข้อบกพร่องจำนวนมากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการกระตุ้นและการเลือกโหมดคลื่น ในบทความนี้เราจะหารือเกี่ยวกับการเลือกโหมดการตรวจจับข้อบกพร่องของคลื่นลูกแกะ
พื้นฐานทางทฤษฎีของการตรวจคลื่นลูกแกะคือสมการการกระจายตัว สมการความถี่คลื่นลูกแกะภายใต้เงื่อนไขขอบเขตอิสระมีดังนี้:
สมการ (1) คือสมการความถี่สำหรับประเภทสมมาตร (ประเภท S):

สมการ (2) คือสมการความถี่สำหรับประเภทอสมมาตร (ประเภท A):

CL - ความเร็วคลื่นตามยาวในวัสดุเป็นเมตรต่อวินาที (m/s);
CS - ความเร็วคลื่นตามขวางในวัสดุเป็นเมตรต่อวินาที (m/s);
CP - ความเร็วเฟสคลื่นลูกแกะเป็นเมตรต่อวินาที (m/s);
T - แผ่นหนาเป็นเมตร (M);
F - ความถี่การกระตุ้นคลื่นลูกแกะในเฮิร์ตซ์ (Hz)

1. ด้วยความหนาของแผ่นที่รู้จักและความถี่ในการทำงานที่เลือกเราสามารถกำหนดความเร็วเฟสของโหมดที่ต้องการโดยอ้างถึงเส้นโค้งการกระจายตัวในรูปที่ 1
2. การเลือกโหมดเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากการลดทอนและลักษณะการสะท้อนที่แตกต่างกันของโหมดคลื่นลูกแกะที่แตกต่างกัน

หลักการของการเลือกคลื่นลูกแกะอัลตราโซนิก:

1. อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูง: คลื่นสะท้อนที่ชัดเจนและชัดเจนในตอนท้าย
2. การลดทอนต่ำและระยะการแพร่กระจายที่ยาวนาน: เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการตรวจจับ
3. โหมดคลื่นกระตุ้นบริสุทธิ์: เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนของคลื่นโหมดอื่นเพื่อตัดสินข้อบกพร่องที่แม่นยำยิ่งขึ้น (เลือกจุดที่อยู่ไกลจากคลื่นโหมดอื่น)
4. อัตราการเปลี่ยนแปลงที่ต่ำ: เพื่อให้แน่ใจว่าคลื่นการแปลงโหมดคลื่นที่เกิดจากข้อบกพร่องหรือมุมสิ้นสุดคือหลังจากคลื่นหลักซึ่งช่วยให้การตัดสินข้อบกพร่อง

ในกระบวนการตรวจจับข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นจริงควรให้ความพึงพอใจในภูมิภาคที่เส้นโค้งความเร็วของกลุ่มค่อนข้างแบนเพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงของความเร็วกลุ่มมีขนาดเล็กเพื่อให้ระยะทางสะท้อนยังคงมีเสถียรภาพ

ข้างต้นเป็นวิธีพื้นฐานในการกำหนดโหมดคลื่นผ่านการคำนวณเชิงทฤษฎี อย่างไรก็ตามในการตรวจสอบจริงมุมของอุบัติการณ์ของโพรบคลื่นลูกแกะอาจแตกต่างจากค่าที่คำนวณได้
นอกจากนี้ความแปรปรวนของความหนาของแผ่นและความไม่แน่นอนของความถี่โพรบอาจทำให้โหมดคลื่นแกะหลายตัว
ในเวลาเดียวกันการปรากฏตัวของข้อบกพร่องหรือขอบเขตอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโหมดคลื่นทำให้กระบวนการตรวจสอบคลื่นลูกแกะอัลตราโซนิกค่อนข้างซับซ้อนและต้องใช้ประสบการณ์การปฏิบัติอย่างกว้างขวาง

(1) ต้องได้รับการยืนยันว่าคลื่นตื่นเต้นเป็นคลื่นลูกแกะ คลื่นลูกแกะมีความไวต่อน้ำมันพื้นผิวน้อยกว่าคลื่นพื้นผิวซึ่งอ่อนแอลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อพบน้ำมันในขณะที่คลื่นแกะไม่ได้รับผลกระทบจากน้ำมันในระหว่างการแพร่กระจาย นอกจากนี้คลื่นลูกแกะจะผ่านการเปลี่ยนโหมดเมื่อพบจุดสิ้นสุดซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความกว้างของเสียงสะท้อนเมื่อขยับตัวในขณะที่ความกว้างของพัลส์ของคลื่นตามขวาง Echo ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
2) ขอแนะนำให้ใช้การตรวจจับหลายโหมดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เนื่องจากโหมดเดียวอาจนำไปสู่การตรวจจับที่ไม่ได้รับในบางพื้นที่ โดยปกติจะแนะนำให้ใช้โหมดคลื่นอย่างน้อยสองโหมดสำหรับการตรวจจับ
3) สำหรับข้อบกพร่องที่เกิดจากการ delamination ขอบชั้นนำอาจแคบลงและไม่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งอาจนำไปสู่การตรวจจับที่ไม่ได้รับ อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์การแยกแยะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโหมดซึ่งสามารถตรวจพบได้โดยการช่วยในการสังเกตการสะท้อนปลาย