Technologie nedestruktivního testování a její aplikace (1)

Ultrazvukové testování (UT), které se používá v průmyslové nedestruktivní testovací technologii, je nejrychleji rostoucí a nejrozšířenější nedestruktivní testovací technologií v NDT technologii a hraje velmi důležitou roli. Metoda používaná k generování a přijímání ultrazvukových vln v technologii ultrazvukového testování, která využívá hlavně piezoelektrický efekt krystalů, tj. pizoelektrické keramické kotoučové krystaly (jako je křemenný krystal, titaničitan barnatý a piezoelektrická keramika, jako je zirkoničitan olovnatý titanát). Když při působení dojde k deformaci, dojde k elektrickému jevu, to znamená, že se změní jeho rozložení náboje (pozitivní piezoelektrický jev). Naopak, když je piezoelektrický krystal aplikován náboj, bude piezoelektrický keramický krystal namáhán, tj. elasticky deformován. (inverzní piezoelektrický jev). Proto je ultrazvukový převodník (sonda) vyroben pomocí piezoelektrického krystalu a do něj je přiváděn vysokofrekvenční elektrický impuls a sonda generuje ultrazvukové vlny o stejné frekvenci, které jsou vysílány do kontrolovaného objektu, a když přijímá ultrazvukovou vlnu, sonda generuje stejnou frekvenci. K detekci displeje se používá vysokofrekvenční elektrický signál. Kromě využití piezoelektrického jevu v některých případech i magnetostrikčního efektu (jev, že se silný magnetický materiál během magnetizace deformuje, což lze použít jako zdroj vibrací nebo pro měření deformace), a použití elektrodynamických metod (například elektromagneticko-akustické nebo vířivé metody popsané dále v této kapitole.

Když se ultrazvuková vlna šíří v elastickém prostředí, v závislosti na vztahu mezi vzorem vibrací osy středu a směrem šíření ultrazvukové vlny, lze ultrazvukovou vlnu rozdělit na následující typy:

(1) Podélná vlna (L vlna, nazývaná také kompresní vlna, řídká vlna) - Charakteristikou podélné vlny je, že směr vibrací částice zvukového média je stejný jako směr šíření ultrazvukové vlny (viz obrázek vpravo)

(2) Smyková vlna (označovaná jako S vlna, též příčná vlna, označovaná jako T vlna, též smyková vlna nebo smyková vlna) - Charakteristikou příčné vlny je směr vibrací částice zvukového média a směr šíření ultrazvukové vlny. a vztah mezi vibrační rovinou obrazového bodu a směrem šíření ultrazvukové vlny se dále dělí na vertikálně polarizovanou příčnou vlnu (SV vlna, což je nejčastěji používaná příčná vlna v průmyslovém ultrazvukovém testování) a horizontálně polarizovanou příčnou vlnu (SH vlna, známá také jako Love Wave-le Libo je vlastně vibrační mód seismických vln).

Jeden konec tyče senzoru v sondě s podélnou vlnou je upevněn velkým pevným tělesem a druhý konec je vyložen diamantem. Když není indentor v kontaktu se zkušebním kusem (vlevo a), je indentor ve volném stavu. Po vytvoření podélné vibrace je pevný konec tyče senzoru vlnovým uzlem vibrace a hlavní konec se stává antinodou vibrací kvůli největší amplitudě, takže délka tyče je rovna 1/4 vlnové délky vibrací a frekvence je taková, že senzor je na rezonanční frekvenci ve volném stavu. Když je konec snímače zcela upnut zkušebním kusem a velkohmotným tuhým tělesem, je ideální, aby se oba konce tyče snímače staly uzly vibračních vln a délka tyče se rovnala vlnové délce vibrací 1/2 a rezonanční frekvence je v tomto okamžiku rovna dvojnásobku počáteční frekvence, když je konec indentoru ve volném stavu.