Els transductors d’immersió ultrasons són els equips bàsics per a proves industrials no destructives . El seu principi de treball es basa en les característiques de propagació de les ones sonores en diferents medis . Aquest paper analitza sistemàticament el principi principal d’aquesta tecnologia a partir de tres aspectes: mecanisme físic, processament de senyal i estructura del sistema .
El component central del transductor és un cristall ceràmic piezoelèctric . quan un pols elèctric extern (normalment 50–100 V) s’aplica a través del cristall, la vibració mecànica es produeix Range de freqüència . La selecció de freqüències afecta directament el rendiment:
High-frequency waves (>5 MHz) ofereixen una resolució més alta, adequada per a components de paret fina .
Ones de baixa freqüència (<2 MHz) provide higher penetration, ideal for thick materials.
Importància crítica de l’acoblament d’aigua
La característica única de les proves d’immersió és l’ús de l’aigua com a medi d’acoblament . després de ser emesa del transductor, l’ona sonora entra primer a la capa d’aigua . a causa de la diferència significativa de la impedància acústica entre l’aigua (≈1 . 5 × 10⁶ kg/(m²-s) i aire (≈415 kg/(m²-s)) i aire (≈415 kg/(m²-s)) i aire (≈415 kg/(m²-s)) i aire (m² (m² s)), i aire (m²-s)), i aire (m² s)) i aire (m² (m² s)), i aire (m² s)), i aire (m²-s)), i aire (m²-s)), i aire (m²-s)), i aire (m² s)) i la m² (m² (m² (m²)), (m² (m²) Més del 99% de l’ona sonora es reflecteix a la interfície d’aigua-aire . Un control precís del gruix de la capa d’aigua (normalment {{10} mm) garanteix una transferència d’energia eficient a la mostra de prova.
Mecanisme de propagació acústica i de detecció de defectes
Les ones de so Introduïu el material i es propaguen segons el principi de Huygens . defectes (e . g ., cracks, voids) causen reflexions de la interfície i dispersió . El senyal eco rebut pel transductor consisteix en dos components principals:
Echo de la paret posterior: reflexió des de la superfície inferior del material .
Ecos de defectes: Reflexions primerenques de les interaccions de defectes .
Mesurant la diferència horària (ΔT) entre aquests ecos i la velocitat de l’ona “C” al material (acer ≈ 5900 m/s, alumini ≈ 6300 m/s), es pot calcular la profunditat del defecte:
Tècniques de processament i imatge de senyal
Els sistemes d’immersió moderns incorporen un processador de senyal digital (DSP) per a les funcions següents
Compensació de guany: ajust automàtic de la força del senyal a l'atenuació .
Filtratge de soroll: eliminació del soroll ambient mitjançant un filtre de banda de banda .
Anàlisi de la forma d'ona: l'extracció de funcions de defecte mitjançant l'algoritme FFT .
El sistema avançat pot visualitzar la ubicació i la morfologia dels defectes mitjançant B-Scans (mapatge de secció 2D) i c-scans (mapatge volumètric 3D) .