Ultraheli keelekümbluse muundurid on tööstuslike mittepurustavate testide põhivarustus. Selle tööpõhimõte tugineb helilainete levimisomadustele erinevates meediumites. Selles artiklis analüüsitakse süstemaatiliselt selle tehnoloogia põhiprintsiipi kolmest aspektist: füüsiline mehhanism, signaalitöötlus ja süsteemi struktuur.
Anduri põhikomponent on piesoelektriline keraamiline kristall. Kui kristallis rakendatakse väline elektriline impulss (tavaliselt 50–100 V), toimub mehaaniline vibratsioon pöördvõrdelise piesoelektrilise efekti kaudu. See vibratsioon levib pikisuunaliste lainetena läbi ümbritseva söötme, tavaliselt sagedusvahemikus 1–20 MHz. Sageduse valik mõjutab otseselt jõudlust:
High-frequency waves (>5 MHz) Pakkuge kõrgemat eraldusvõimet, mis sobib õhukese seinaga komponentide jaoks.
Madala sagedusega lained (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.
Vee sidumise kriitiline tähtsus
Keeletestide ainulaadne omadus on vee kasutamine ühendussöötmena. Pärast muundurist eraldumist siseneb helilaine kõigepealt veekihi. Vee (≈1,5 × 10 ⁶ kg/(m²-S)) ja õhu (≈415 kg/(m²-S)) vahelise akustilise impedantsi olulise erinevuse tõttu peegeldub vee-õhu liideses enam kui 99% helilainest. Veekihi paksuse täpne juhtimine (tavaliselt 5-100 mm) tagab efektiivse energia ülekandmise katseproovile.
Akustiline levitamine ja defektide tuvastamise mehhanism
Helilained sisestavad materjali ja levitavad vastavalt Huygensi põhimõttele. Defektid (nt praod, tühimikud) põhjustavad liidese peegeldusi ja hajumist. Anduri saadud kajasignaal koosneb kahest põhikomponendist:
Tagasein kaja: peegeldus materjali alumisest pinnast.
Defekt kajad: varased peegeldused defektide koostoimest.
Mõõdetes nende kajade ajavahe (ΔT) ja materjali lainekiiruse "C" vahel (teras ≈ 5900 m/s, alumiinium ≈ 6300 m/s), saab arvutada defekti sügavuse:
Signaalitöötluse ja pildistamise tehnikad
Kaasaegsed sukeldamissüsteemid sisaldavad järgmiste funktsioonide jaoks digitaalset signaaliprotsessorit (DSP)
Saagi kompenseerimine: signaali tugevuse automaatne reguleerimine sumbumisele.
Müra filtreerimine: ümbritseva müra kõrvaldamine ribapassifiltri abil.
Lainekuju analüüs: defektide funktsioonide ekstraheerimine FFT algoritmi abil.
Täiustatud süsteem võib visualiseerida defektide asukohta ja morfoloogiat B-skaneerimise (2D ristlõike kaardistamine) ja C-skaneerimise (3D mahulise kaardistamise) kaudu.