Vijesti

Vi ste ovdje: Dom / Vijesti / Osnove piezoelektrične keramike / Tehnologija ispitivanja bez razaranja i njezina primjena (1)

Tehnologija ispitivanja bez razaranja i njezina primjena (1)

Pregleda: 0 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 20.09.2019. Porijeklo: stranica

Raspitajte se

Zvučni val je vrsta longitudinalnog vala koji se može osjetiti ljudskim uhom. Njegov frekvencijski raspon je 16Hz~2KHz. Kada je frekvencija zvučnih valova niža od 16 Hz, naziva se infrazvuk, a kada je viša od 2 kHz, ultrazvučni val. Općenito, zvučni valovi imaju frekvenciju u rasponu od 2 kHz do 25 MHz koji se nazivaju ultrazvučni valovi. To je mehanički vibracijski val pobuđen mehaničkim izvorom vibracija u elastičnom mediju. Njegova bit je prijenos energije vibracije u obliku valova naprezanja. Nužan uvjet je postojanje izvora vibracija i elastičnog medija koji može prenijeti mehaničke vibracije (zapravo uključujući gotovo sve plinove, tekućine i krute tvari) prodrijeti u unutrašnjost objekta i moći putovati kroz objekt. Koristeći različite značajke razmnožavanja piezoelektrični keramički pretvornici u objektu, kao što su refleksija i lom, difrakcija i raspršenje, slabljenje, rezonancija i brzina zvuka, moguće je detektirati veličinu, površinske i unutarnje nedostatke, promjene tkiva, itd. mnoge predmete, i stoga je primjena. Najopsežnija i najvažnija tehnologija ispitivanja bez razaranja je tehnologija ultrazvučnog ispitivanja. Na primjer, za medicinsku ultrazvučnu dijagnozu (kao što je B-ultrazvuk), sonar u oceanografiji, detekciju riba, topografiju morskog dna, sondiranje oceana, detekciju geološke strukture, detekciju nedostataka na industrijskim materijalima i proizvodima, mjerenje tvrdoće, mjerenje debljine, procjenu mikrostrukture, inspekciju betonskih komponenti, mjerenje vlažnosti piezkeramike, analizu svojstva plinskog medija, mjerenje gustoće, itd.

Ultrazvuk ima sljedeće karakteristike:
1) Ultrazvučni valovi mogu biti učinkovito šire u medijima kao što su plinovi, tekućine, krute tvari i čvrste otopine.
2) Ultrazvučni valovi mogu prenijeti vrlo jaku energiju.
3) Ultrazvuk proizvodi refleksiju, interferenciju, superpoziciju i rezonanciju. 4) Kada se ultrazvučni val širi u tekućem mediju, dostizanje određene razine zvučne snage može proizvesti snažan utjecaj na sučelje objekta u tekućini (na temelju 'fenomena kavitacije') - što dovodi do tehnologije 'snažne ultrazvučne primjene' -- Na primjer, 'ultrazvučno čišćenje', 'ultrazvučno bušenje', 'ultrazvučno skidanje srha' (zajednički nazvano 'ultrazvučno' obrada'), i slično. Također se može koristiti za 'ultrazvučno zavarivanje' materijala kao što je plastika vibracijom ultrazvučnih valova velike snage.
~!phoenix_var121_6!~

Ultrazvučno ispitivanje (UT), koje se primjenjuje u industrijskoj tehnologiji nerazornog ispitivanja, najbrže je rastuća i najraširenija tehnologija nerazornog ispitivanja u NDT tehnologiji i ima vrlo važnu ulogu. Metoda koja se koristi za generiranje i primanje ultrazvučnih valova u tehnologiji ultrazvučnog ispitivanja koja uglavnom koristi piezoelektrični učinak kristala, tj. pizoelektrični keramički disk kristali (kao što je kvarcni kristal, barijev titanat i piezoelektrična keramika kao što je olovo cirkonat titanat). Kada pod djelovanjem dođe do deformacije, doći će do električne pojave, odnosno do promjene raspodjele naboja (pozitivni piezoelektrični učinak). Nasuprot tome, kada se na piezoelektrični kristal primijeni naboj, piezoelektrični keramički kristal će biti napet, to jest, elastično deformiran. (inverzni piezoelektrični efekt). Stoga se ultrazvučni pretvornik (sonda) izrađuje pomoću piezoelektričnog kristala, u koji se unosi visokofrekventni električni impuls, a sonda generira ultrazvučne valove na istoj frekvenciji koja se emitira u objekt koji se pregledava, a kada prima ultrazvučni val, sonda generira istu frekvenciju. Električni signal visoke frekvencije koristi se za otkrivanje zaslona. Uz korištenje piezoelektričnog učinka, u nekim slučajevima, magnetostrikcijski učinak (fenomen da se jaki magnetski materijal deformira tijekom magnetiziranja, što se može koristiti kao izvor vibracija ili za mjerenje deformacija), i korištenje elektrodinamičkih metoda (na primjer, elektromagnetsko-akustične ili metode vrtložnog zvuka opisane kasnije u ovom poglavlju.

Kada se ultrazvučni val širi u elastičnom mediju, ovisno o odnosu između uzorka vibracija uporišne točke medija i smjera širenja ultrazvučnog vala, ultrazvučni val se može podijeliti na sljedeće vrste

(1) Longitudinalni val (L val, također se naziva kompresijski val, rijetki val) - Karakteristika longitudinalnog vala je da je smjer titranja čestice zvučnog medija isti kao i smjer širenja ultrazvučnog vala (vidi sliku desno)

(2) Smični val (poznat i kao S val, poznat i kao transverzalni val, poznat i kao T val, također poznat kao smični val ili smični val) - Karakteristika transverzalnog vala je smjer vibracije čestice zvučnog medija i smjer širenja ultrazvučnog vala. a odnos između vibracijske ravnine točke slike i smjera širenja ultrazvučnog vala dalje se dijeli na vertikalno polarizirani transverzalni val (SV val, koji je najčešće korišten transverzalni val u industrijskom ultrazvučnom ispitivanju) i horizontalno polarizirani transverzalni val (SH val, poznat i kao Love Wave-le Libo zapravo je način vibracije seizmičkih valova).

Jedan kraj senzorske šipke u sondi uzdužnog vala fiksiran je krutim tijelom velike mase, a drugi kraj je umetnut dijamantom. Kada utiskivač nije u kontaktu s ispitnim komadom (lijevo a), utiskivač je u slobodnom stanju. Nakon što se formira uzdužna vibracija, fiksni kraj šipke senzora je valni čvor vibracije, a kraj glave postaje antinod vibracije zbog najveće amplitude, tako da je duljina šipke jednaka 1/4 valne duljine vibracije, a frekvencija je da je senzor na rezonantnoj frekvenciji u slobodnom stanju. Kada je kraj senzora potpuno stegnut ispitnim komadom i krutim tijelom velike mase, idealno je da oba kraja šipke senzora postanu čvorovi vibracijskog vala, a duljina šipke je jednaka valnoj duljini vibracije 1/2, a rezonantna frekvencija u ovom trenutku jednaka je dvostrukoj početnoj frekvenciji kada je kraj utiskivača u slobodnom stanju.

Kada je piezo električna keramika utisnuta na ispitni komad, općenito je između gore navedenog. Pod fiksnim opterećenjem, za ispitni komad s istim modulom elastičnosti, ako je tvrdoća ispitnog komada manja, Što je veća kontaktna površina između utiskivača i njegove površine, to je veći stupanj stezanja kraja utiskivača šipke senzora, tako da je amplituda vibracija kraja manja, a odgovarajuća vibracijska antinodna točka pomiče se prema fiksnom kraju šipke. Stoga, što je valna duljina vibracije manja, to je viša rezonantna frekvencija šipke. Tvrdoća ispitnog komada može se odrediti mjerenjem promjene rezonantne frekvencije senzorske šipke. Modul elastičnosti ispitnog komada također će utjecati na kontaktnu površinu, odnosno na promjenu rezonantne frekvencije senzorske šipke. Stoga je ultrazvučna metoda ispitivanja tvrdoće usporedna metoda mjerenja i potrebno je eliminirati utjecaj korištenjem ispitnog uzorka s istim modulom elastičnosti i ispitnog uzorka kao kalibracijskog ispitnog uzorka. U sondi se nalazi senzorska šipka s magnetostrikcijskim učinkom, jedan kraj zavaren na čelični cilindar, cilindar je puno veći od senzora, drugi kraj je postavljen s dijamantnim piramidalnim utiskivačem od 136, uzbudna zavojnica je okolo na senzorskoj šipki, komad piezoelektričnog kristala fiksiran je blizu spoja senzorske šipke i cilindra.