Ultrasonic immersion transducers are the core equipment for industrial non-destructive testing. Its working principle relies on the propagation characteristics of sound waves in different media. This paper systematically analyzes the core principle of this technology from three aspects: physical mechanism, signal processing and system structure.
Transduktora pamatkomponents ir pjezoelektriskais keramikas kristāls . Ja visā kristālā tiek uzklāts ārējs elektriskais impulss (parasti 50–100 V), mehāniska vibrācija notiek apgriezto pjezoelektrisko efektu . Šī vibrācija. Diapazons . Frekvences izvēle tieši ietekmē veiktspēju:
High-frequency waves (>5 MHz) Piedāvājiet augstāku izšķirtspēju, kas piemērota plānām sienām komponentiem .
Zemfrekvences viļņi (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.
Ūdens savienojuma kritiskā nozīme
The unique feature of immersion testing is the use of water as the coupling medium. After being emitted from the transducer, the sound wave first enters the water layer. Due to the significant difference in acoustic impedance between water (≈1.5×10⁶ kg/(m²-s)) and air (≈415 kg/(m²-s)), vairāk nekā 99% skaņas viļņa tiek atspoguļots ūdens-gaisa saskarnē . Precīza ūdens slāņa biezuma kontrole (parasti 5-100 mm) nodrošina efektīvu enerģijas pārnešanu uz testa paraugu.
Akustiskās izplatīšanās un defektu noteikšanas mehānisms
Skaņas viļņi ievada materiālu un izplatās saskaņā ar Huygens principu . defektiem (e . g ., plaisas, tukšumi) Izraisa interfeisa atstarošanu un izkliedi . ECHO signālu, ko saņēmis devējs, kas ir divi galvenie komponenti.
Aizmugurējās sienas atbalss: atstarojums no materiāla apakšējās virsmas .
Defektu atbalss: agrīnas atstarojumi no defektu mijiedarbības .
Izmērot laika starpību (ΔT) starp šiem atbalsiem un viļņa ātrumu "C" materiālā (tērauds ≈ 5900 m/s, alumīnijs ≈ 6300 m/s), defekta dziļumu var aprēķināt:
Signāla apstrādes un attēlveidošanas paņēmieni
Mūsdienu iegremdēšanas sistēmās ir iekļauts digitālā signāla procesors (DSP) šādām funkcijām
Ieguvuma kompensācija: signāla stiprības automātiska pielāgošana vājināšanai .
Trokšņa filtrēšana: apkārtējā trokšņa novēršana, izmantojot joslas caurlaidības filtru .
Viļņu formas analīze: defekta funkciju ekstrakcija, izmantojot FFT algoritmu .
Papildu sistēma var vizualizēt defekta atrašanās vietu un morfoloģiju caur B-Scans (2D šķērsgriezuma kartēšana) un C-skani (3D tilpuma kartēšana) .