اخبار

شما اینجا هستید: صفحه اصلی / اخبار / مبانی سرامیک پیزوالکتریک / فناوری تست غیر مخرب و کاربرد آن (1)

فناوری تست غیر مخرب و کاربرد آن (1)

بازدید: 0 نویسنده: ویرایشگر سایت زمان انتشار: 2019-09-20 منبع: سایت

پرس و جو کنید

موج صوتی نوعی موج طولی است که با گوش انسان قابل لمس است. محدوده فرکانس آن 16 هرتز تا 2 کیلوهرتز است. هنگامی که فرکانس امواج صوتی کمتر از 16 هرتز باشد، به آن موج فروصوت و زمانی که فرکانس آن از 2 کیلوهرتز بیشتر باشد، امواج فراصوت نامیده می شود. به طور کلی امواج صوتی دارای فرکانس 2 کیلوهرتز تا 25 مگاهرتز هستند که امواج اولتراسونیک نامیده می شود. این یک موج ارتعاشی مکانیکی است که توسط یک منبع ارتعاش مکانیکی در یک محیط الاستیک تحریک می شود. ماهیت آن انتقال انرژی ارتعاشی در قالب امواج تنش است. شرط لازم این است که یک منبع ارتعاش و یک محیط الاستیک با قابلیت انتقال ارتعاش مکانیکی (در واقع شامل تقریباً همه گازها، مایعات و جامدات) به داخل جسم نفوذ کند و بتواند از طریق جسم عبور کند. با استفاده از ویژگی های مختلف انتشار مبدل های سرامیکی پیزوالکتریک در یک جسم، مانند انعکاس و شکست، پراش و پراکندگی، تضعیف، تشدید و سرعت صوت، امکان تشخیص اندازه، عیوب سطحی و داخلی، تغییرات بافتی و غیره بسیاری از اجسام را دارد و بنابراین کاربرد دارد. گسترده ترین و مهم ترین فناوری تست غیر مخرب دارای فناوری تست اولتراسونیک است. به عنوان مثال، برای تشخیص اولتراسوند پزشکی (مانند اولتراسوند B)، سونار در اقیانوس‌شناسی، تشخیص ماهی، توپوگرافی بستر دریا، صدابرداری اقیانوس، تشخیص ساختار زمین‌شناسی، تشخیص نقص در مواد و محصولات صنعتی، اندازه‌گیری سختی، اندازه‌گیری ضخامت، ارزیابی ریزساختار، بررسی اجزای بتن، اندازه‌گیری رطوبت پیزسرامیک، اندازه‌گیری رطوبت گاز،

ویژگی‌های زیر را دارد.
1) امواج اولتراسونیک را می توان به طور موثر در رسانه هایی مانند گازها، مایعات، جامدات و محلول های جامد منتشر کرد.
2) امواج اولتراسونیک می توانند انرژی بسیار قوی را منتقل کنند.
3) اولتراسوند بازتاب، تداخل، برهم نهی و رزونانس تولید می کند. 4) هنگامی که موج اولتراسونیک در محیط مایع منتشر می‌شود، رسیدن به سطح معینی از قدرت صوتی می‌تواند تأثیر شدیدی بر رابط جسم در مایع ایجاد کند (بر اساس 'پدیده حفره‌سازی') - بنابراین منجر به فناوری 'کاربرد اولتراسونیک قدرت' می‌شود -- برای مثال 'تمیز کردن مافوق صوت' ، 'حفاری فراصوتی (حفاری فراصوتی' به عنوان حفاری فراصوتی 'به‌عنوان حلقه‌ای رازولیت' پردازش') و مواردی از این دست. همچنین می توان از آن برای 'جوشکاری اولتراسونیک' موادی مانند پلاستیک توسط ارتعاش امواج اولتراسونیک با قدرت بالا استفاده کرد.
~!phoenix_var121_6!~

تست اولتراسونیک (UT) که در فناوری تست های غیر مخرب صنعتی کاربرد دارد، سریع ترین رشد و پرکاربردترین فناوری تست غیر مخرب در فناوری NDT است و نقش بسیار مهمی را ایفا می کند. روشی که برای تولید و دریافت امواج مافوق صوت در فناوری تست اولتراسونیک استفاده می شود که عمدتاً از اثر پیزوالکتریک کریستال ها استفاده می کند. کریستال های دیسکی سرامیک پیزوالکتریک (مانند کریستال کوارتز، تیتانات باریم و سرامیک های پیزوالکتریک مانند سرب زیرکونات تیتانات). هنگامی که تغییر شکل تحت عمل رخ می دهد، یک پدیده الکتریکی وجود خواهد داشت، یعنی توزیع بار آن تغییر می کند (اثر پیزوالکتریک مثبت). برعکس، هنگامی که یک بار به کریستال پیزوالکتریک اعمال می شود، کریستال سرامیکی پیزوالکتریک دچار کرنش می شود، یعنی به طور الاستیک تغییر شکل می دهد. (اثر پیزوالکتریک معکوس). بنابراین، یک مبدل اولتراسونیک (کاوشگر) با استفاده از یک کریستال پیزوالکتریک ساخته می‌شود و یک پالس الکتریکی با فرکانس بالا به آن وارد می‌شود و کاوشگر امواج مافوق صوت را با همان فرکانس تولید می‌کند تا به جسم مورد بازرسی ساطع شود و هنگام دریافت موج اولتراسونیک، پروب همان فرکانس را تولید می‌کند. سیگنال الکتریکی فرکانس بالا برای تشخیص نمایشگر استفاده می شود. علاوه بر استفاده از اثر پیزوالکتریک، در برخی موارد، اثر مغناطیسی (پدیده ای که ماده مغناطیسی قوی در طول مغناطیسی تغییر شکل می دهد، که می تواند به عنوان منبع ارتعاش یا برای اندازه گیری کرنش استفاده شود) و استفاده از روش های الکترودینامیکی (به عنوان مثال، روش های الکترومغناطیسی-آکوستیک یا گردابی-صوتی که بعداً در این فصل توضیح داده می شود) می شود.

هنگامی که موج اولتراسونیک در محیط الاستیک منتشر می شود، بسته به رابطه بین الگوی ارتعاش تکیه گاه محیط و جهت انتشار موج اولتراسونیک، موج اولتراسونیک را می توان به انواع زیر تقسیم کرد.

(1) موج طولی (موج L که به آن موج فشرده سازی، موج پراکنده نیز می گویند) - ویژگی موج طولی این است که جهت ارتعاش ذره رسانه صوتی با جهت انتشار موج اولتراسونیک یکسان است (شکل سمت راست را ببینید).

(2) موج برشی (به عنوان موج S، همچنین به عنوان موج عرضی شناخته می شود، به عنوان موج T نیز شناخته می شود، همچنین به عنوان موج برشی یا موج برشی شناخته می شود) - ویژگی موج عرضی جهت ارتعاش ذرات محیط صوتی و جهت انتشار موج اولتراسونیک است. و رابطه بین صفحه ارتعاش نقطه تصویر و جهت انتشار موج مافوق صوت بیشتر به یک موج عرضی پلاریزه عمودی (موج SV که رایج ترین موج عرضی مورد استفاده در آزمایش اولتراسونیک صنعتی است) و موج عرضی پلاریزه افقی (موج SH که به عنوان موج عشق-le Libo نیز شناخته می شود) تقسیم می شود.

یک سر میله حسگر در کاوشگر موج طولی با یک بدنه سفت جرم بزرگ ثابت شده است و انتهای دیگر با الماس منبت کاری شده است. هنگامی که فرورفتگی با قطعه آزمایشی تماس نداشته باشد (سمت a سمت چپ)، دندانه در حالت آزاد قرار دارد. پس از تشکیل ارتعاش طولی، انتهای ثابت میله سنسور گره موج ارتعاش است و انتهای سر به دلیل بزرگترین دامنه به پادگره ارتعاش تبدیل می شود، بنابراین طول میله برابر با 1/4 طول موج ارتعاش است و فرکانس این است که سنسور در فرکانس رزونانس آزاد است. هنگامی که انتهای سنسور به طور کامل توسط قطعه آزمایش و بدنه سفت و سخت با جرم بزرگ بسته می شود، ایده آل است که هر دو انتهای میله سنسور به گره های موج ارتعاشی تبدیل شود و طول میله برابر با طول موج ارتعاش 1/2 باشد و فرکانس تشدید در این زمان برابر با دو برابر فرکانس اولیه در حالت آزاد انتهایی باشد.

زمانی که سرامیک الکتریکی پیزو بر روی قطعه آزمایش فشار داده می شود، به طور کلی بین موارد فوق قرار دارد. تحت بار ثابت، برای قطعه آزمایشی با مدول الاستیک یکسان، اگر سختی قطعه آزمایش کمتر باشد، هر چه سطح تماس بین دندانه و سطح آن بیشتر باشد، درجه گیره انتهای فرورفتگی میله سنسور بیشتر است، به طوری که دامنه ارتعاش انتهای آن کوچکتر و نقطه ارتعاشی مربوطه به سمت پاد گره حرکت می کند. بنابراین، هر چه طول موج ارتعاش کمتر باشد، فرکانس تشدید میله بیشتر است. سختی قطعه آزمایش را می توان با اندازه گیری تغییر فرکانس تشدید میله سنسور تعیین کرد. مدول الاستیک قطعه آزمایش بر ناحیه تماس یعنی تغییر فرکانس تشدید میله سنسور نیز تأثیر می گذارد. بنابراین، روش تست سختی مافوق صوت یک روش اندازه گیری مقایسه ای است و باید با استفاده از یک قطعه آزمایشی با مدول الاستیک یکسان و قطعه آزمایش به عنوان یک قطعه آزمایش کالیبراسیون، تأثیر را از بین برد. در کاوشگر یک میله حسگر با اثر مغناطیسی وجود دارد، یک سر آن به یک استوانه فولادی جوش داده شده است، استوانه بسیار بزرگتر از سنسور است، انتهای دیگر با فرورفتگی هرم الماسی 136 تنظیم شده است، سیم پیچ تحریک در اطراف میله سنسور قرار دارد، یک قطعه کریستال پیزوالکتریک و قطعه کریستالی پیزوالکتریک نزدیک سنسور ثابت شده است.