Przetwornik jest ogólnie definiowany jako dowolne urządzenie, które przekształca jedną formę energii w inną. Przedmiotem tego artykułu są przetworniki ultradźwiękowe stosowane do pomiaru grubości i konwencjonalnego wykrywania wad. Sondy z układem fazowym, które wykorzystują wiele elementów do generowania sterowanych wiązek dźwiękowych, są szczegółowo opisane.
Przetworniki przetwarzają impuls energii elektrycznej z przyrządu testowego na energię mechaniczną w postaci fal dźwiękowych, które przemieszczają się przez badany element. Fale dźwiękowe odbijające się od badanego elementu są z kolei przekształcane przez przetwornik w impuls energii elektrycznej, który może być przetwarzany i wyświetlany przez przyrząd testowy. W efekcie przetwornik działa jak głośnik ultradźwiękowy i mikrofon, generując i odbierając impulsy fal dźwiękowych o częstotliwościach znacznie wyższych niż zasięg ludzkiego słuchu.
Zazwyczaj elementem aktywnym przetwornika NDT jest cienki dysk, kwadrat lub prostokąt z piezoelektrycznej ceramiki lub kompozytu, który przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną i odwrotnie. Ten pierwiastek jest czasem nieformalnie nazywany kryształem, ponieważ we wczesnych czasach ultradźwiękowego NDT elementy były wykonane z kryształów kwarcu; jednak ceramika, taka jak metaniobian ołowiu i tytanian ołowiu cyrkonu, od dawna są stosowane w większości przetworników. W ostatnich latach obserwuje się coraz częstsze stosowanie elementów kompozytowych, w których tradycyjny stały dysk lub płytkę ceramiczną zastępuje się mikroprobionym elementem, w którym małe cylindry ceramiki piezoelektrycznej są osadzone w matrycy epoksydowej. Elementy kompozytowe mogą zapewnić większą szerokość pasma i lepszą czułość w wielu aplikacjach do wykrywania wad.
Typowa konstrukcja przetwornika jednoelementowego i dwuelementowego.
Gdy jest wzbudzany przez impuls elektryczny, ten element piezoelektryczny generuje fale dźwiękowe, a gdy jest wibrowany przez powracające echo, generuje napięcie. Element aktywny jest chroniony przed uszkodzeniem przez tarczę ścieralną lub soczewkę akustyczną i wspierany jest przez blok materiału tłumiącego, który wycisza przetwornik po wygenerowaniu impulsu dźwiękowego. Ten podzespół ultradźwiękowy jest zamontowany w skrzynce z odpowiednimi połączeniami elektrycznymi. Wszystkie popularne przetworniki stykowe, kątowe, opóźniające i zanurzeniowe wykorzystują tę podstawową konstrukcję. Sondy z fazowanym układem stosowane w aplikacjach obrazowania po prostu łączą pewną liczbę poszczególnych elementów przetwornika w jednym zestawie. Dwuelementowe przetworniki, powszechnie stosowane w badaniach korozyjnych, różnią się tym, że mają oddzielne elementy nadawcze i odbiorcze oddzielone barierą dźwiękową, bez podkładu i integralną linią opóźniającą do kierowania i sprzęgania energii akustycznej, a nie z płytą ochronną lub soczewką. Ryc. 1 ilustruje typową konstrukcję przetwornika.
Choć podstawowa koncepcja jest prosta, przetworniki są precyzyjnymi urządzeniami, które wymagają dużej staranności w zakresie projektowania, doboru materiałów i produkcji, aby zapewnić optymalną i spójną wydajność. Przetworniki powszechnie stosowane w konwencjonalnych ultradźwiękowych NDT dzielą się na pięć ogólnych kategorii w oparciu o ich konstrukcję i przeznaczenie.
Osoba kontaktowa: Ms. Hogo Lv
Tel: 0086-15158107730
Faks: 86-571-88635972