Ultrazvukové převodníky ponoření jsou hlavním vybavením pro průmyslové nedestruktivní testování . Jeho pracovní princip se spoléhá na charakteristiky šíření zvukových vln v různých médiích . Tento dokument Systematicky analyzuje základní princip této technologie ze tří aspektů: fyzický mechanismus, zpracování signálu a strukturu systému {{3}
Jádrovou složkou převodníku je piezoelektrický keramický krystal . Když je vnější elektrický impuls (obvykle 50–100 V) aplikován napříč krystalem, mechanická vibrace se vyskytuje prostřednictvím inverzního piezoelektrického účinku {. Tato vibrace se šíří skrz obklopující středu, která je obvykle v rámci 1–20 mhzzového účinku Range . Výběr frekvence přímo ovlivňuje výkon:
High-frequency waves (>5 MHz) Nabízejí vyšší rozlišení, vhodné pro komponenty s tenkou stěnou .
Nízkofrekvenční vlny (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.
Kritický význam spojování vody
Jedinečným rysem testování ponoření je použití vody jako spojovacího média . po emitování z převodníku, zvuková vlna poprvé vstoupí do vodní vrstvy .} kvůli významnému rozdílu v akustické impedanci mezi vodou (~. 5 × 10⁶ kg/(m²)) a vzduchu (m (m Brsko)) a vzduchu (m (m (m (m burn)) a vzduchu (m (m burn)) a air (m Brsk)), a (m burst)) a vzduchu (m Brsko)) a vzduchu (m Brsk) a vzduch (m (m burn-s)) a vzduchu (m (m Brsko) a vzduch (m (m Brsko) a vzduch (m (m Brsko) a vzduch (m.. {9} {9}. Více než 99% zvukové vlny se odráží na rozhraní vodního vzduchu . Přesné ovládání tloušťky vodní vrstvy (obvykle 5-100 mm) zajišťuje efektivní přenos energie do testovacího vzorku.
Mechanismus detekce akustického šíření a defektů
Zvukové vlny vstupují do materiálu a šíří se podle principu Huygens . defektů (e . g ., praskliny, voidy) Způsobují odrazy rozhraní a rozptyl {{}}} echo signál obdržený transdukátorem:
Echo zadní stěna: Reflexe ze spodního povrchu materiálu .
Defect Echoes: Včasné odrazy z interakcí defektů .
Měřením časového rozdílu (AT) mezi těmito ozvěnami a rychlostí vlny „C“ v materiálu (ocel ≈ 5900 m/s, hliník ≈ 6300 m/s) lze vypočítat hloubku vady:
Techniky zpracování a zobrazování signálu
Moderní ponorné systémy zahrnují procesor digitálního signálu (DSP) pro následující funkce
Získat kompenzaci: Automatické nastavení síly signálu k útlumu .
Filtrování šumu: Eliminace okolního šumu pomocí pásmového filtru .
Analýza vlny: Extrakce funkcí defektů pomocí algoritmu FFT .
Pokročilý systém může vizualizovat umístění a morfologii defektů prostřednictvím B-skenů (mapování 2D průřezu) a C-skenů (3D objemové mapování) .