أخبار

أنت هنا: بيت / أخبار / أساسيات السيراميك الكهرضغطية / تكنولوجيا الاختبارات غير الاتلافية وتطبيقاتها (1)

تكنولوجيا الاختبارات غير الاتلافية وتطبيقاتها (1)

المشاهدات: 0 المؤلف: محرر الموقع وقت النشر: 2019-09-20 الأصل: موقع

استفسر

الموجة الصوتية هي نوع من الموجات الطولية التي يمكن أن تشعر بها الأذن البشرية. نطاق التردد هو 16 هرتز ~ 2 كيلو هرتز. عندما يكون تردد الموجات الصوتية أقل من 16 هرتز تسمى موجة تحت صوتية، وعندما يكون أعلى من 2 كيلو هرتز تسمى موجة فوق صوتية. بشكل عام، الموجات الصوتية لها تردد يتراوح بين 2 كيلو هرتز إلى 25 ميجا هرتز تسمى الموجات فوق الصوتية. إنها موجة اهتزاز ميكانيكية يثيرها مصدر اهتزاز ميكانيكي في وسط مرن. جوهرها هو نقل طاقة الاهتزاز في شكل موجات الإجهاد. الشرط الضروري هو أن يكون لديك مصدر اهتزاز ووسط مرن قادر على نقل الاهتزازات الميكانيكية (بما في ذلك في الواقع جميع الغازات والسوائل والمواد الصلبة تقريبًا) يخترقان داخل الجسم ويمكنهما الانتقال عبر الجسم. باستخدام خصائص الانتشار المختلفة محولات الطاقة الخزفية الكهرضغطية في جسم ما، مثل الانعكاس والانكسار والحيود والتشتت والتوهين والرنين وسرعة الصوت، من الممكن اكتشاف الحجم والعيوب السطحية والداخلية وتغيرات الأنسجة وما إلى ذلك في العديد من الأشياء، وبالتالي يعد تطبيقًا. تكنولوجيا الاختبار غير المدمرة الأكثر شمولاً والأكثر أهمية هي تكنولوجيا الاختبار بالموجات فوق الصوتية. على سبيل المثال، للتشخيص الطبي بالموجات فوق الصوتية (مثل الموجات فوق الصوتية B)، والسونار في علم المحيطات، واكتشاف الأسماك، وتضاريس قاع البحر، وسبر المحيطات، والكشف عن البنية الجيولوجية، واكتشاف العيوب في المواد والمنتجات الصناعية، وقياس الصلابة، وقياس السُمك، وتقييم البنية المجهرية، وفحص المكونات الخرسانية، وقياس رطوبة البيزسيراميك، وتحليل خصائص وسط الغاز، وقياس الكثافة، وما إلى ذلك.

تتميز الموجات فوق الصوتية بالخصائص التالية:
1) يمكن نشر الموجات فوق الصوتية بشكل فعال في الوسائط مثل الغازات والسوائل والمواد الصلبة، والحلول الصلبة.
2) الموجات فوق الصوتية يمكنها نقل طاقة قوية جدًا.
3) تنتج الموجات فوق الصوتية الانعكاس والتداخل والتراكب والرنين. 4) عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية في الوسط السائل، فإن الوصول إلى مستوى معين من قوة الصوت يمكن أن ينتج تأثيرًا قويًا على واجهة الجسم الموجود في السائل (استنادًا إلى 'ظاهرة التجويف') - مما يؤدي إلى تقنية 'تطبيق الطاقة بالموجات فوق الصوتية' - على سبيل المثال، 'التنظيف بالموجات فوق الصوتية'، و'الحفر بالموجات فوق الصوتية'، و'إزالة الأزيز بالموجات فوق الصوتية' (يشار إليها مجتمعة باسم 'المعالجة بالموجات فوق الصوتية')، وما شابه. يمكن استخدامه أيضًا في 'اللحام بالموجات فوق الصوتية' للمواد مثل البلاستيك عن طريق اهتزاز الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة.
~!phoenix_var121_6!~

يعد الاختبار بالموجات فوق الصوتية (UT)، الذي يتم تطبيقه في تكنولوجيا الاختبارات غير المدمرة الصناعية، هو تكنولوجيا الاختبار غير المدمرة الأسرع نموًا والأكثر استخدامًا في تكنولوجيا الاختبارات غير المدمرة، ويلعب دورًا مهمًا للغاية. الطريقة المستخدمة لتوليد واستقبال الموجات فوق الصوتية في تكنولوجيا اختبار الموجات فوق الصوتية والتي تستخدم بشكل رئيسي التأثير الكهرضغطي للبلورات، أي، بلورات قرصية من السيراميك الكهرضغطي (مثل بلورات الكوارتز، تيتانات الباريوم، والسيراميك الكهرضغطي مثل تيتانات زركونات الرصاص). عندما يحدث التشوه تحت الإجراء، ستكون هناك ظاهرة كهربائية، أي أن توزيع الشحنة سيتغير (تأثير كهرضغطية إيجابي). على العكس من ذلك، عندما يتم تطبيق شحنة على البلورة الكهرضغطية، فإن البلورة الخزفية الكهرضغطية سوف تتوتر، أي تتشوه بشكل مرن. (تأثير كهرضغطية معكوس). ولذلك يتم تصنيع محول (مسبار) بالموجات فوق الصوتية باستخدام بلورة كهرضغطية، ويتم إدخال نبضة كهربائية عالية التردد إليها، ويولد المسبار موجات فوق صوتية بنفس التردد لتنبعث إلى الجسم المراد فحصه، وعندما يستقبل الموجة فوق الصوتية، يولد المسبار نفس التردد. يتم استخدام الإشارة الكهربائية عالية التردد للكشف عن الشاشة. بالإضافة إلى استخدام التأثير الكهرضغطي، في بعض الحالات، تأثير التضيق المغناطيسي (ظاهرة تشوه المادة المغناطيسية القوية أثناء المغنطة، والتي يمكن استخدامها كمصدر اهتزاز أو لقياس الضغط)، واستخدام الطرق الكهروديناميكية (على سبيل المثال، الطرق الكهرومغناطيسية الصوتية أو الطرق الدوامية الموصوفة لاحقًا في هذا الفصل.

عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية في الوسط المرن، اعتمادًا على العلاقة بين نمط اهتزاز نقطة ارتكاز الوسط واتجاه انتشار الموجات فوق الصوتية، يمكن تقسيم الموجات فوق الصوتية إلى الأنواع التالية

(1) الموجة الطولية (موجة L، وتسمى أيضًا موجة الضغط، موجة متفرقة) - خاصية الموجة الطولية هي أن اتجاه اهتزاز جسيم وسط الصوت هو نفس اتجاه انتشار الموجة فوق الصوتية (انظر الشكل على اليمين)

(2) موجة القص (يشار إليها بموجة S، والمعروفة أيضًا بالموجة المستعرضة، ويشار إليها بموجة T، والمعروفة أيضًا بموجة القص أو موجة القص) - خاصية الموجة المستعرضة هي اتجاه اهتزاز جسيم وسط الصوت واتجاه انتشار الموجات فوق الصوتية. وتنقسم العلاقة بين مستوى الاهتزاز لنقطة الصورة واتجاه انتشار الموجات فوق الصوتية إلى موجة عرضية مستقطبة رأسيًا (موجة SV، وهي الموجة العرضية الأكثر استخدامًا في اختبارات الموجات فوق الصوتية الصناعية) وموجة عرضية مستقطبة أفقيًا (موجة SH، المعروفة أيضًا باسم Love Wave-le Libo هي في الواقع وضع اهتزاز الموجات الزلزالية).

تم تثبيت أحد طرفي قضيب الاستشعار في مسبار الموجة الطولية بجسم صلب ذو كتلة كبيرة، والطرف الآخر مرصع بالماس. عندما لا تكون المسافة البادئة على اتصال بقطعة الاختبار (يسار أ)، تكون المسافة البادئة في حالة حرة. بعد تشكيل الاهتزاز الطولي، فإن الطرف الثابت لقضيب الاستشعار هو العقدة الموجية للاهتزاز، ويصبح طرف الرأس هو العقدة العكسية للاهتزاز بسبب السعة الأكبر، وبالتالي فإن طول القضيب يساوي 1/4 من الطول الموجي للاهتزاز، والتردد هو أن المستشعر عند تردد الرنين في الحالة الحرة. عندما يتم تثبيت نهاية المستشعر بالكامل بواسطة قطعة الاختبار والجسم الصلب ذو الكتلة الكبيرة، فمن المثالي أن يصبح طرفي قضيب المستشعر عقد موجة اهتزاز، وطول القضيب يساوي طول موجة الاهتزاز هو 1/2، وتردد الرنين في هذا الوقت يساوي ضعف التردد الأولي عندما تكون نهاية المسافة البادئة في الحالة الحرة.

عندما يتم الضغط على السيراميك الكهربائي بيزو على قطعة الاختبار، وعادة ما يكون بين ما سبق. تحت الحمل الثابت، بالنسبة لقطعة الاختبار ذات المعامل المرن نفسه، إذا كانت صلابة قطعة الاختبار أقل، كلما زادت مساحة التلامس بين المسافة البادئة وسطحها، زادت درجة تثبيت نهاية المسافة البادئة لقضيب الاستشعار، بحيث تكون سعة اهتزاز النهاية أصغر، وتتحرك نقطة العقد الاهتزازية المقابلة نحو الطرف الثابت للقضيب. لذلك، كلما كان طول موجة الاهتزاز أصغر، زاد تردد الرنين للقضيب. يمكن تحديد صلابة قطعة الاختبار عن طريق قياس التغير في تردد الرنين لقضيب الاستشعار. سيؤثر المعامل المرن لقطعة الاختبار أيضًا على منطقة التلامس، أي تغيير تردد الرنين لشريط المستشعر. ولذلك، فإن طريقة اختبار الصلابة بالموجات فوق الصوتية هي طريقة قياس مقارنة، ومن الضروري القضاء على التأثير باستخدام قطعة اختبار لها نفس المعامل المرن وقطعة الاختبار كقطعة اختبار المعايرة. يوجد في المسبار قضيب استشعار ذو تأثير تقبُّض مغناطيسي، أحد طرفيه ملحوم بأسطوانة فولاذية، والأسطوانة أكبر بكثير من المستشعر، والطرف الآخر مزود بـ 136 هرمًا ماسيًا، وملف الإثارة موجود على قضيب المستشعر، ويتم تثبيت قطعة بلورية كهرضغطية بالقرب من تقاطع قضيب المستشعر والأسطوانة.