Wykorzystanie ultradźwięków w badaniach nieniszczących

October 28, 2020 3:17 pm

Category:

Ultradźwięki

Ultradźwięki są to fale o identycznych cechach i właściwościach jak fale dźwiękowe, jednakże od tych drugich różnią się częstotliwością. Górna granica dla fal dźwiękowych to częstotliwość 20 000 Hz., natomiast wielkość ta stanowi dolną granicę dla ultradźwięków. Fale ultradźwiękowe, określane jako ciąg pisków, znajdują poza zasięgiem słyszalności człowieka. Ciekawostką jest, iż rejestrują je w wodzie wieloryby i delfiny, w powietrzu zaś mogą je wychwycić nietoperze i psy.

Zastosowanie

Ultradźwięki mają bardzo wiele zastosowań. Dzięki małej długości fali pozwalają na uzyskanie dokładnych obrazów przedmiotów. Ta właściwość została wykorzystana w przypadku sonaru służącego do badania głębokości mórz i oceanów oraz wykrywania ławic, jest on także niezbędnym sprzętem na statkach podwodnych.

Fotografia

Ultradźwięki znajdują zastosowanie w medycynie i kosmetyce. Za pomocą urządzenia generującego i rejestrującego fale ultradźwiękowe, tj. ultrasonografu można uzyskać obraz narządów wewnętrznych. Ich działanie wykorzystuje się w rehabilitacji i zabiegach fizjoterapeutycznych. Ultradźwięki mogą mieć zastosowanie w produkcji żywności w wielu technologiach, mają wpływ na zmniejszenie zużycia energii, skrócenie czasu trwania przyrządzania potraw, niższy spadek wartości odżywczych.

Oparte na zjawisku rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w ciałach stałych badania nieniszczące umożliwiają wykrycie wad materiałowych. Dlatego metody badań ultradźwiękowych należą do jednych z najważniejszych i najbardziej rozpowszechnionych.

Metody badań ultradźwiękowych:

  1. przenikania,
  2. echa,
  3. rezonansowa

 

  1. Metoda przenikania lub inaczej metoda cienia – stosowana w celu wykrycia położonych blisko powierzchni, kiedy możliwy jest dostęp do obiektu z dwóch stron. Polegająca na zarejestrowaniu przez głowicę odbiorczą sygnału w postaci fali przechodzącej przez obiekt. W przypadku jakieś nieciągłości fala ultradźwiękowa ma mniejszą amplitudę i dociera do głowicy z opóźnieniem w porównaniu, gdy nie napotyka na żadne usterki. Im większy defekt oraz im bliżej będzie on usytuowany względem głowicy nadawczej, tym ma miejsce większy spadek energii i jednocześnie zakryje ona w dużej części wiązkę ultradźwiękową. Obecnie metoda ta jest rzadko wykorzystywana, m.in. ze względu na trudność w ocenie głębokości zalegania wody.

Fotografia

 

  1. Metoda echa– wymaga jednostronnego dostępu do konstrukcji. W przypadku badania w obszarach elementu pozbawionego defektów na ekranie defektoskopu widoczne jest echo pochodzące od fal odbitych od dna obiektu. Gdy badana konstrukcja zawiera wewnątrz nieciągłość nie zakrywającą w całości wiązek fal ultradźwiękowych, wtedy na ekranie urządzenia rejestrującego pojawia się echo powstałe w wyniku odbicia się fal od defektu. Zaletą tej metody jest możliwość określenia wielkości usterki i głębokości jej zalegania, a przede wszystkim zdiagnozowanie typu wady.

 

  1. Metoda rezonansu– jej działanie jest podobne do działania metody echa. Rożni je jednak to, iż w przypadku metody rezonansowej fale ultradźwiękowe padające i odbite nakładają się na siebie.

 

Zastosowanie badań ultradźwiękowych w przemyśle

Badania nieniszczące mają powszechne zastosowanie w branży przemysłowej, tak by jednocześnie umożliwić ocenę części, zapewnić ich integralność i niezawodność oraz by mogły być wykorzystane ponownie w przyszłości. Wśród nich szeroki zakres procesów kontrolnych oferuje Poeton Polska.

Badania te dotyczą najczęściej sprawdzenia obiektów pod kątem strukturalnym w celu wykrywania niejednorodności makroskopowych, w określaniu wymiarów grubości blach lub poziomu płynów w zbiornikach.