材料科学と工学において,内部材料の質を正確かつ破壊的でない方法で評価することは 研究者や技術者にとって継続的な課題であり続けています.この目標を達成するために最も重要な解決策の一つとして立っています超音波検査システムの核心は,超音波探査機である. 超音波探査機は人間の感覚と同じくらい重要な部品であり,その性能は検査結果の正確性と信頼性を直接決定します.
超音波探査機 は,超音波 検査 システム の 中核 要素 と し て 機能 し ます. These devices convert electrical energy into ultrasonic waves that penetrate test materials while simultaneously receiving reflected ultrasonic signals and converting them back into electrical signals for analysis超音波探査機は,送信機と受信機の両方で機能し,検査プロセス全体において不可欠な役割を果たします.
検査の結果の質は,基本的には探査機の性能に依存します.検査を行う前に,検査者は音源と受信機の両方の特性を徹底的に理解しなければならない.異なる材料,欠陥種類,検査要件は,すべて特殊な超音波探査機構成を必要とします.
超音波探査機の操作は,特定の材料が機械的なストレスを受けるときに電気電荷を生成するピエゾ電気効果,およびその逆の現象に依存します.電場にさらされたときに変形を経験する探査機で使用される一般的なピエゾ電気陶器材料には,バリウムチタン酸,鉛メタニオバート,鉛ジルコナートチタン酸 (PZT) が含まれます.すべては効率的なエネルギー変換のための優れたピエゾ電気特性を備えています.
超音波の伝達中に 電気パルスは 探査機内のピエゾ電気元素を刺激し 超音波を生成する機械的な振動を作り出す製造者は通常,ピエゾ電池の裏にダムリングブロックを設置する.これらのコンポーネントは,ピエゾエレクトリック・エレメントの裏面から振動エネルギーを吸収します.パルス持続時間を短縮し,解像度を向上させ,試験材料とのより良い結合によりエネルギー転送効率を向上させる..
信号受信中に,試験材料から反射される超音波は,ピエゾ電気要素を変形させる.増幅と処理後に内部欠陥情報を明らかにする電気信号を生成する.
- 普通のビーム探査機:材料表面に垂直に超音波束を生成し,主に,表面に垂直に方向化インクルージョンや空洞のような欠陥を検出します. 最も一般的な探査機タイプとして,材料と用途が多様.
- 角線探査機:表面に平行な欠陥,例えば裂け目や融合不足などの欠陥を検出するために,角度のある超音波を生産する.通常,インシデンスアングルを調整するためにクイーンで使用されます.これらの探査機は,溶接とパイプラインの検査で広く使用されています.
- 単元素の探査機:シンプルで費用対効果が良いものの,低解像度のアプリケーションに適している.
- 2つの元素 (TR) の探査機:死んだゾーンを最小限に抑え,解像度を向上させるため,分離した送信と受信要素を組み込む.近表面の欠陥検出と高解像度要件に理想的です.
- 段階式配列探査機:複数の独立制御要素を含んでおり,正確なタイミング制御によって光束の焦点付け,スキャン,方向付けを可能にします.それらの例外的な柔軟性は複雑な検査シナリオに適しています.
- 接触探査機:効率的なエネルギー転送のためにグリセリンや水などの結合剤を使用して 材料表面と直接接着します様々な材料と用途に対応します.
- 潜水探査機:複合的な幾何学,粗い表面,自動化検査に適した,結合媒体の液体 (典型的には水) に浸した探査機と試験材料の両方を操作する.
- 低周波探査機:厚い材料ではより大きな浸透率を提供しますが 小さい欠陥では解像度が低くなります
- 高周波探査機:細かい欠陥に対して優れた解像度を提供しますが 浸透深さは限られています
- 周波数:高周波は解像度が良く,浸透度が低いが,低周波は逆の特性がある.
- エレメントサイズ:より大きな要素はより高い感度を持つより集中したビームを生成しますが フィールドの近くでは長くなります
- 帯域幅:より広い帯域幅により,短くパルスとより高い解像度が可能です.
- 中央周波数:通常は探査機の名値周波数と一致する
- 減圧:より大きなダムピングにより,より高い解像度を持つ短いパルスが発生しますが,より低い感度です.
- 敏感性:最小の検出可能な欠陥の大きさを決定します
- 近く フィールド:測定を避けるべき探査機近くの不安定なビーム領域.
- 欠陥検出:反射信号分析によって 裂け目,穴,包容,融合の欠如を特定する
- 厚さ測定:超音波移動時間の測定により材料の厚さを計算する.
- 材料の特徴:波速と衰弱測定によって弾性モジュールや音速などの性質を評価する
- 溶接検査:角ビーム探査機を用いて溶接欠陥を検出する.
- 複合材料の評価複雑な構造物における 断層,解離,マトリックス裂け目を特定する
- 周波数と材料の超音波吸収特性を一致させる
- 予期される欠陥方向性に基づいて探査機型を選択する.
- 必要に応じて解像度や浸透深さを優先する
適正なメンテナンスは探査機の長寿と性能を保証します
- 探査機の表面を定期的に清掃する
- 身体的な衝撃を避ける
- 適切な結合剤を使用する
- 定期的な校正をスケジュールする
破壊的でない試験における重要な要素として,超音波探査機は,検査の正確性と信頼性に根本的に影響します.最適な探査機の選択に不可欠であることが証明されています継続的な技術進歩は,材料試験のためのより洗練された超音波探査機ソリューションを約束しています.
