Расчет ультразвуковой волновод: Концентраторы и волноводы ультразвуковых колебаний

Волноводное распространение ультразвука | Статья в журнале «Молодой ученый»

Волноводное распространение ультразвука наблюдается как в природных условиях, так и в различных технических устройствах. К естественным волноводам относятся различные слоистые среды, имеющие разные акустические свойства. На практике широко используют естественные волноводы, в частности, для приема и передачи сигналов от удаленных объектов с целью их идентификации. Кроме естественных волноводов широкое применение нашли искусственные (технические) волноводы.

Часто возникают ситуации, когда источник ультразвуковых колебаний (ультразвуковой датчик) не может иметь непосредственный контакт с обрабатываемой средой (высокая температура, агрессивная среда и др.) и необходимо использование волновода. Ультразвуковой технологический аппарат, как правило, представляет собой сложную систему следующих блоков и элементов (рис. 1).

Он состоит из технологического аппарата (объема 1 с обрабатываемым материалом 2), ультразвуковой колебательной системы 3, состоящей из преобразователя электрических колебаний 4, волноводной системы 5, концентрирующей УЗ колебания и рабочего инструмента 6 для ввода УЗ колебаний в обрабатываемые среды, электрического генератора 7, систем контроля и автоматизации 8.

Рис. 1. Структурная схема ультразвукового технологического аппарата.

При распространении ультразвуковых колебаний в различных жидких средах происходят необратимые потери энергии, обусловленные внутренним трением. Для жидких сред (с частности, для воды), характеризуемых в обычных безкавитационных условиях очень низким коэффициентом затухания. Расчет уменьшения интенсивности ультразвуковых колебаний в жидкостях показывает, что интенсивность в воде уменьшиться в 2 раза на расстоянии 90 км от поверхности рабочего инструмента колебательной системы.

По этой причине затуханием ультразвуковых колебаний малой интенсивности, при их распространении вдоль акустической оси рабочего инструмента в обычных условиях пренебрегают, и продольный размер объема акустического аппарата может выбираться без учета фактора затухания УЗ колебаний.

Следует учитывать, что при распространении УЗ колебаний от излучающей поверхности, в обрабатываемой среде возникает распределенное в пространстве поле звуковых давлений. При этом в структуре поля, создаваемого гармоническим излучателем, различают три области: дальнее ультразвуковое поле; область расстояний, сравнимых с размерами излучающей поверхности и длиной волны; область ближнего поля.

Сравнимость геометрических размеров излучающего рабочего элемента и объема технологического аппарата с длиной УЗ колебаний в среде обуславливает ряд интерференционных явлений в среде.

Ультразвуковое поле в области расстояний, сравнимых с длиной волны характеризуется рядом максимумов и минимумов, расположенных на различных расстояниях от излучающей поверхности.

Количество интерференционных максимумов и минимумов уменьшается с уменьшением диаметра излучающей поверхности. Если диаметр излучающей поверхности становится меньше половины длины волны УЗ колебаний, то неоднородность поля исчезает и излучатель ведет себя как сферический излучатель нулевого порядка.

Ближнее поле излучения также характеризуется рядом максимумов (рис. 2), которые пропадают при диаметре излучающей поверхности, меньшем половины длины волны l.

Из приведенного графика следует, что, с точки зрения обеспечения равномерности излучения, оптимальный диаметр излучающей поверхности должен определяться из условия 2pа/l = 1…3. При выполнении этого условия обеспечивается отсутствие интерференционных максимумов и минимумов и излучение вдоль поверхности рабочего инструмента является практически равномерным и плавно уменьшается к краям излучающей поверхности.

Отражения от стенок и верхнего уровня жидкости могут быть учтены при малых интенсивностях УЗ колебаний при отсутствии развитой кавитации и мощных гидродинамических потоков.

Рис. 2. Зависимость распределения интенсивности колебаний вдоль диаметра а излучающей поверхности рабочего элемента: кривая 1 соответствует 2pа/l =0.5; 2 — 2pа/l = 4; 3 — 2pа/l =10; 4 — 2pа/l = 2.

Максимальная амплитуда колебаний пьезоэлектрических преобразователей даже в резонансном режиме небольшая (обычно не более 3…10 мкм). Поэтому для увеличения амплитуды колебаний рабочего инструмента и согласования преобразователя с нагрузкой (обрабатываемой средой) применяются УЗ концентраторы. Для получения высокого электроакустического КПД необходимо, что бы отношение сопротивления обрабатываемой среды (отношение излучаемой акустической мощности к квадрату колебательной скорости) к внутреннему сопротивлению преобразователя приблизительно соответствовало 10. На практике преобразователи при интенсивности 3…10 Вт/см

2 имеют это отношение равным 0,65….0,85 [1].

Поэтому максимальная эффективность согласования преобразователя с обрабатываемой средой обеспечивается при использовании концентраторов с коэффициентом усиления, приблизительно равным 10 (точнее от 12 до 15).

Концентраторы представляют собой цилиндрические стержни переменного сечения, выполненные из металлов. По форме образующей концентраторы подразделяются на конусные, экспоненциальные, катеноидальные и ступенчатые [2]. Внешний вид концентраторов, а также распределения амплитуд колебаний и механических напряжений показаны на рис. 3.

Наиболее выгодными концентраторами (Рис. 3) в отношении возможности получения значительных амплитуд смещений при малой нагрузке являются ступенчатые, у которых коэффициент усиления амплитуды равен отношению площадей входного и выходного сечения (т.е. квадрату отношения диаметров выходного и входного сечений). Но в отношении способности согласования преобразователя со средой такие концентраторы значительно уступают коническим, экспоненциальным и катеноидальным.

УЗ колебательная система со ступенчатым концентратором характеризуется узкой полосой рабочих частот и, следовательно, очень ограниченной возможностью подстройки по частоте при изменениях нагрузки. Незначительные отклонения резонансной частоты колебательной системы от резонансной частоты ступенчатого концентратора приводят к резкому возрастанию входного сопротивления и, следовательно, к снижению эффективности всей колебательной системы.

Рис. 3. Концентраторы ультразвуковых колебаний и распределения амплитуд А и механических напряжений F: а — конусный, б - экспоненциальный, в — катеноидальный, г — ступенчатый.

Более совершенными конструктивными формами обладают составные концентраторы [3]. Особенно перспективными из них являются ступенчатые концентраторы с плавными, экспоненциальными или радиальными переходами (рис.4).

Рис. 4. Составной ступенчато-экспоненциальный концентратор.

Такие концентраторы позволяют при относительно небольших размерах входного сечения получать коэффициенты усиления, практически соответствующие коэффициентам усиления классического ступенчатого концентратора.

Наличие переходного экспоненциального участка уменьшает концентрацию напряжений и обеспечивает более благоприятные условия для распространения УЗ колебаний, улучшает прочностные свойства концентраторов. Кроме того, наличие экспоненциального участка позволяет трансформировать нагрузку без существенного изменения резонансного режима УЗ колебательной системы.

Литература:

1. Хмелев В.Н., Попова О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: научная монография/ АлтГТУ. им. И.И. Ползунова. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 1997.

2. Щербинский В.Г., Алёшин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1989.

3. Северденко В.П., Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. – Минск: Наука и техника, 1967.

4. Ультразвуковая и функциональная диагностика: ежекварт. науч. – практ. журн. – М., 1994, №3.

5. Ультразвуковая и функциональная диагностика: ежекварт. науч. – практ. журн. – М., 1995, №4.

Основные термины (генерируются автоматически): излучающая поверхность, колебательная система, обрабатываемая среда, рабочий инструмент, концентратор, коэффициент усиления, ступенчатый концентратор, входное сечение, резонансная частота, технологический аппарат.

параметры, виды волн, затухание и отражение

Дмитрий Левкин

Ультразвук — механические колебания, находящиеся выше области частот, слышимых человеческим ухом (обычно 20 кГц). Ультразвуковые колебания перемещаются в форме волны, подобно распространению света. Однако в отличие от световых волн, которые могут распространяться в вакууме, ультразвук требует упругую среду такую как газ, жидкость или твердое тело.

Фильм ВГТРК Наука 2.0 Большой скачок. Ультразвук за гранью слышимости.

Основными параметрами волны являются длина волны и период. Число циклов совершенных за одну секунду называется частотой и измеряется в Герцах (Гц). Время, требуемое чтобы совершить полный цикл, называется периодом и измеряется в секундах. Взаимосвязь между частотой и периодом волны приведено в формуле:

, (1)

• где f – частота, Гц,
• T – период, с

Рисунок 1 – Основные параметры ультразвуковой волны

Скорость звука в идеальном упругом материале при заданной температуре и давлении является постоянной. Связь между скоростью ультразвука и длиной волны следующая:

, (2)

• где λ – длина волны, м,
• с – скорость звука, м/с

В твердых веществах для продольных волн скорость звука [1]

, (3)

• где c_l – скорость звука для продольных волн, м/c,
• E – модуль упругости, Па,
• μ – коэффициент Пуассона,
• ρ – плотность, кг/м³

Для поперечных волн она определяется по формуле

, (4)

• где c_t – скорость звука для поперечных волн, м/с,
• G – модуль сдвига, Па

Дисперсия звука — зависимость фазовой скорости монохроматических звуковых волн от их частоты. Дисперсия скорости звука может быть обусловлена как физическими свойствами среды, так и присутствием в ней посторонних включений и наличием границ тела, в котором звуковая волна распространяется.

Большинство методов ультразвукового исследования использует либо продольные, либо поперечные волны. Также существуют и другие формы распространения ультразвука, включая поверхностные волны и волны Лэмба.

Продольные ультразвуковые волны – волны, направление распространения которых совпадает с направлением смещений и скоростей частиц среды.

Поперечные ультразвуковые волны – волны, распространяющиеся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой лежат направления смещений и скоростей частиц тела, то же, что и сдвиговые волны [2].

Рисунок 2 – Движение частиц в продольных и поперечных ультразвуковых волнах

Поверхностные (Рэлеевские) ультразвуковые волны имеют эллиптическое движение частиц и распространяются по поверхности материала. Их скорость приблизительно составляет 90% скорости распространения поперечной волны, а их проникновение вглубь материала равно примерно одной длине волны [3].

Волна Лэмба — упругая волна, распространяющиеся в твёрдой пластине (слое) со свободными границами, в которой колебательное смещение частиц происходит как в направлении распространения волны, так и перпендикулярно плоскости пластины. Лэмба волны представляют собой один из типов нормальных волн в упругом волноводе – в пластине со свободными границами. Т.к. эти волны должны удовлетворять не только уравнениям теории упругости, но и граничным условиям на поверхности пластины, картина движения в них и их свойства более сложны, чем у волн в неограниченных твёрдых телах.

Интенсивность звука (сила звука) — средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени. Для периодического звука усреднение производится либо за промежуток времени большой по сравнению с периодом, либо за целое число периодов [2]. Интенсивность ультразвука – величина, которая выражает мощность акустического поля в точке [6].

Для плоской синусоидальной бегущей волны интенсивность ультразвука I определяется по формуле

, (5)

• где р — амплитуда звукового давления, Па
• v — амплитуда колебательной скорости частиц, м/c
• ρ — плотность среды, кг/м³
• с — скорость звука, м/c

В сферической бегущей волне интенсивность ультразвука обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. В стоячей волне I = 0, т. е. потока звуковой энергии в среднем нет. Интенсивность ультразвука в гармонической плоской бегущей волне равна плотности энергии звуковой волны, умноженной на скорость звука. Поток звуковой энергии характеризуют так называемым вектором Умова — вектором плотности потока энергии звуковой волны, который можно представить как произведение интенсивности ультразвука на вектор волновой нормали, т. е. единичный вектор, перпендикулярный фронту волны. Если звуковое поле представляет собой суперпозицию гармонических волн различной частоты, то для вектора средней плотности потока звуковой энергии имеет место аддитивность составляющих.

Для излучателей, создающих плоскую волну, говорят об интенсивности излучения, понимая под этим удельную мощность излучателя, т. е. излучаемую мощность звука, отнесённую к единице площади излучающей поверхности.

Интенсивность звука измеряется в системе единиц СИ в Вт/м². В ультразвуковой технике интервал изменения интенсивности ультразвука очень велик — от пороговых значений ~ 10^-12 Вт/м² до сотен кВт/м² в фокусе ультразвуковых концентраторов.

Мощность звука — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Различают мгновенное значение мощности ультразвука и среднее за период или за длительное время. Наибольший интерес представляет среднее значение мощности ультразвука, отнесённое к единице площади, т. н. средняя удельная мощность звука, или интенсивность звука [2].

Таблица 1 — Свойства некоторых распространенных материалов [6]

Материал	Плотность, кг/м3	Скорость продольной волны, м/c	Скорость поперечной волны, м/c	Акустический импеданс, 103 кг/(м2*с)
Акрил	1180	2670	—	3,15
Воздух	0,1	330	—	0,00033
Алюминий	2700	6320	3130	17,064
Латунь	8100	4430	2120	35,883
Медь	8900	4700	2260	41,830
Стекло	3600	4260	2560	15,336
Никель	8800	5630	2960	49,544
Полиамид (нейлон)	1100	2620	1080	2,882
Сталь (низколегированный сплав)	7850	5940	3250	46,629
Титан	4540	6230	3180	26,284
Вольфрам	19100	5460	2620	104,286
Вода (293К)	1000	1480	—	1,480

Одной из основных характеристик ультразвука является его затухание. Затухание ультразвука – это уменьшение амплитуды и, следовательно, интенсивности звуковой волны по мере ее распространения. Затухание ультразвука происходит из-за ряда причин. Основными из них являются:

• убывание амплитуды волны с расстоянием от источника, обусловленное формой и волновыми размерами источника;
• рассеяние ультразвука на неоднородностях среды, в результате чего уменьшается поток энергии в первоначальном направлении распространения;
• поглощение ультразвука, т.е. необратимый переход энергии звуковой волны в другие формы, в частности в тепло.

Первая из этих причин связана с тем, что по мере распространения волны от точечного или сферического источника энергия, излучаемая источником, распределяется на все увеличивающуюся поверхность волнового фронта и соответственно уменьшается поток энергии через единицу поверхности, т.е. интенсивность звука. Для сферической волны, волновая поверхность которой растёт с расстоянием r от источника как r², амплитуда волны убывает пропорционально r ^-1, а для цилиндрической волны — пропорционально r ^-1/2.

Рассеяние ультразвука происходит из-за резкого изменения свойств среды – её плотности и модулей упругости — на границе неоднородностей, размеры которых сравнимы с длиной волны. В газах это могут быть, например, жидкие капли, в водной среде — пузырьки воздуха, в твёрдых телах — различные инородные включения или отдельные кристаллиты в поликристаллах и т. п. Особый интерес представляет рассеяние на хаотически распределённых в пространстве неоднородностях.

Поглощение ультразвука может быть обусловлено различными механизмами. Большую роль играет вязкость и теплопроводность среды, взаимодействие волны с различными молекулярными процессами вещества, с тепловыми колебаниями кристаллической решётки и др.

3атухание звука, обусловленное рассеянием и поглощением, описывается экспоненциальным законом убывания амплитуды с расстоянием, т. е. амплитуда пропорциональна e^-δr, а интенсивность – e^-2δr в отличие от степенного закона убывания амплитуды при расхождении волны, где δ – коэффициент затухания звука [2].

Коэффициент затухания выражают либо в децибелах на метр (дБ/м), либо в неперах на метр (Нп/м).

Для плоской волны коэффициент затухания по амплитуде с расстоянием определяется по формуле [4]

, (6)

• где α – коэффициент затухания с расстоянием, 1/м,
• L – расстояние, м,
• p(0), p(L) – амплитуда звукового давления в исходной точке и на расстояние L, Па

Коэффициент затухания от времени определяется [5]

, (7)

• где β – коэффициент затухания от времени, 1/с,
• T – время, с,
• p(0), p(T) – амплитуда звукового давления в начале и через время T соответственно, Па

Для измерения коэффициента также используют единицу дБ/м, в этом случае

, (8)

Децибел (дБ) – логарифмическая единица измерения отношения энергий или мощностей в акустике [2].

, (9)

• где A₁ – амплитуда первого сигнала,
• A₂ – амплитуда второго сигнала

Тогда связь между единицами измерения (дБ/м) и (1/м) будет:

, (10)

Коэффициент затухания выражается либо в децибелах на метр (дб/м), либо в неперах на метр (Нп/м) или что тоже самое м^-1. Затухание в 1 Нп/м означает, что на расстоянии 1м амплитуда волны уменьшается в e раз (e =2,71 — основание натуральных логарифмов или число непера).

1 Нп/м = 8,68 дБ/м

При падении звуковой волны на границу раздела сред, часть энергии будет отражаться в первую среду, а остальная энергия будет проходить во вторую среду. Соотношение между отраженной энергией и энергией, проходящей во вторую среду, определяется волновыми сопротивлениями первой и второй среды. При отсутствии дисперсии скорости звука волновое сопротивление не зависит от формы волны и выражается формулой:

, (11)

• где Z – волновое сопротивление, кг/(м²с),
• ρ – плотность, кг/м³,
• с – скорость звука, м/с

Коэффициенты отражения и прохождения будут определяться следующим образом

, (12)

• где R – коэффициент отражения звукового давления [1],
• Z₁ – волновое сопротивление первого вещества, в котором распространяется звуковая волна, кг/(м²с),
• Z₂ – волновое сопротивление второго вещества, в которую проходит звуковая волна, кг/(м²с)

, (13)

• где D – коэффициент прохождения звукового давления

Стоит отметить также, что если вторая среда акустически более «мягкая», т. е. Z₁>Z₂, то при отражении фаза волны изменяется на 180˚ [1].

Коэффициент пропускания энергии τ из одной среды в другую определяется отношением интенсивности волны, проходящей во вторую среду, к интенсивности падающей волны

, (14)

Интерференция звука — неравномерность пространственного распределения амплитуды результирующей звуковой волны в зависимости от соотношения между фазами волн, складывающихся в той или иной точке пространства. При сложении гармонических волн одинаковой частоты результирующее пространственное распределение амплитуд образует не зависящую от времени интерференционную картину, которая соответствует изменению разности фаз составляющих волн при переходе от точки к точке. Для двух интерферирующих волн эта картина на плоскости имеет вид чередующихся полос усиления и ослабления амплитуды величины, характеризующей звуковое поле (например, звукового давления). Для двух плоских волн полосы прямолинейны с амплитудой, меняющейся поперёк полос соответственно изменению разности фаз. Важный частный случай интерференции — сложение плоской волны с её отражением от плоской границы; при этом образуется стоячая волна с плоскостями узлов и пучностей, расположенными параллельно границе.

Дифракция звука — отклонение поведения звука от законов геометрической акустики, обусловленное волновой природой звука. Результат дифракции звука — расхождение ультразвуковых пучков при удалении от излучателя или после прохождения через отверстие в экране, загибание звуковых волн в область тени позади препятствий, больших по сравнению с длиной волны, отсутствие тени позади препятствий, малых по сравнению с длиной волны, и т. п. Звуковые поля, создаваемые дифракцией исходной волны на препятствиях, помещённых в среду, на неоднородностях самой среды, а также на неровностях и неоднородностях границ среды, называются рассеянными полями. Для объектов, на которых происходит дифракция звука, больших по сравнению с длиной волны λ, степень отклонений от геометрической картины зависит от значения волнового параметра

, (15)

• где D — поперечник объекта (например, поперечник ультразвукового излучателя или препятствия),
• r — расстояние точки наблюдения от этого объекта

Излучатели ультразвука — устройства, применяемые для возбуждения ультразвуковых колебаний и волн в газообразных, жидких и твердых средах. Излучатели ультразвука преобразуют в энергию звукового поля энергию какого-либо другого вида.

Наибольшее распространение в качестве излучателей ультразвука получили электроакустические преобразователи. В подавляющем большинстве излучателей ультразвука этого типа, а именно в пьезоэлектрических преобразователях, магнитострикционных преобразователях, электродинамических излучателях, электромагнитных и электростатических излучателях, электрическая энергия преобразуется в энергию колебаний какого-либо твердого тела (излучающей пластинки, стержня, диафрагмы и т.п.), которое и излучает в окружающую среду акустические волны. Все перечисленные преобразователи, как правило, линейны, и, следовательно, колебания излучающей системы воспроизводят по форме возбуждающий электрический сигнал; лишь при очень больших амплитудах колебаний вблизи верхней границы динамического диапазона излучателя ультразвука могут возникнуть нелинейные искажения.

В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматической волны, используется явление резонанса: они работают на одном из собственных колебаний механической колебательной системы, на частоту которого настраивается генератор электрических колебаний, возбуждающий преобразователь. Электроакустические преобразователи, не обладающие твердотельной излучающей системой, применяются в качестве излучателей ультразвука сравнительно редко; к ним относятся, например, излучатели ультразвука, основанные на электрическом разряде в жидкости или на электрострикции жидкости [2].

К основным характеристикам излучателей ультразвука относятся их частотный спектр, излучаемая мощность звука, направленность излучения. В случае моночастотного излучения основными характеристиками являются рабочая частота излучателя ультразвука и его частотная полоса, границы которой определяются падением излучаемой мощности в два раза по сравнению с её значением на частоте максимального излучения. Для резонансных электроакустических преобразователей рабочей частотой является собственная частота f₀ преобразователя, а ширина полосы Δf определяется его добротностью Q.

, (16)

Излучатели ультразвука (электроакустические преобразователи) характеризуются чувствительностью, электроакустическим коэффициентом полезного действия и собственным электрическим импедансом.

Чувствительность излучателя ультразвука — отношение звукового давления в максимуме характеристики направленности на определённом расстоянии от излучателя (чаще всего на расстоянии 1 м) к электрическому напряжению на нём или к протекающему в нём току. Эта характеристика применяется к излучателям ультразвука, используемым в системах звуковой сигнализации, в гидролокации и в других подобных устройствах. Для излучателей технологического назначения, применяемых, например, при ультразвуковых очистке, коагуляции, воздействии на химические процессы, основной характеристикой является мощность. Наряду с общей излучаемой мощностью, оцениваемой в Вт, излучатели ультразвука характеризуют удельной мощностью, т. е. средней мощностью, приходящейся на единицу площади излучающей поверхности, или усреднённой интенсивностью излучения в ближнем поле, оцениваемой в Вт/м².

Эффективность электроакустических преобразователей, излучающих акустическую энергию в озвучиваемую среду, характеризуют величиной их электроакустического коэффициента полезного действия, представляющего собой отношение излучаемой акустической мощности к затрачиваемой электрической. В акустоэлектронике для оценки эффективности излучателей ультразвука используют так называемый коэффициент электрических потерь, равный отношению (в дБ) электрической мощности к акустической. Эффективность ультразвуковых инструментов, используемых при ультразвуковой сварке, механической обработке и тому подобное, характеризуют так называемым коэффициентом эффективности, представляющим собой отношение квадрата амплитуды колебательного смещения на рабочем конце концентратора к электрической мощности, потребляемой преобразователем. Иногда для характеристики преобразования энергии в излучателях ультразвука используют эффективный коэффициент электромеханической связи.

Звуковое поле преобразователя делят на две зоны: ближнюю зону и дальнюю зону. Ближняя зона это район прямо перед преобразователем, где амплитуда эха проходит через серию максимумов и минимумов. Ближняя зона заканчивается на последнем максимуме, который располагается на расстоянии N от преобразователя. Известно, что расположение последнего максимума является естественным фокусом преобразователя. Дальняя зона это район находящийся за N, где давление звукового поля постепенно уменьшается до нуля [1].

Рисунок 3 – Звуковое поле круглого излучателя

Положение последнего максимума N на акустической оси в свою очередь зависит от диаметра и длины волны и для дискового круглого излучателя выражается формулой

, (17)

• где N – длина ближней зоны, м,
• D – диаметр излучателя, м,
• λ – длина волны, м

Однако поскольку D обычно значительно больше λ, уравнение можно упростить и привести к виду

, (18)

Рисунок 4 – Ближняя и дальняя зоны звукового поля

Характеристики звукового поля определяются конструкцией ультразвукового преобразователя. Следовательно, от его формы зависит распространение звука в исследуемой области и чувствительность датчика.

Многообразные применения ультразвука, при которых используются различные его особенности, можно условно разбить на три направления. Первое связано с получением информации посредством ультразвуковых волн, второе — с активным воздействием на вещество и третье — с обработкой и передачей сигналов (направления перечислены в порядке их исторического становления). При каждом конкретном применении используется ультразвук определённого частотного диапазона.

Получение информации с помощью ультразвуковых методов. Ультразвуковые методы широко используются в научных исследованиях для изучения свойств и строения веществ, для выяснения проходящих в них процессов на макро- и микроуровнях. Эти методы основаны главным образом на зависимости скорости распространения и затухания акустических волн от свойств веществ и от процессов, в них происходящих.

Воздействие ультразвука на вещество. Активное воздействие ультразвука на вещество, приводящее к необратимым изменениям в нём, или воздействие ультразвука на физические процессы, влияющее на их ход, обусловлено в большинстве случаев нелинейными эффектами в звуковом поле. Такое воздействие широко используется в промышленной технологии; при этом решаемые с помощью ультразвуковой технологии задачи, а также и сам механизм ультразвукового воздействия различны для разных сред.

Обработка и передача сигналов. Ультразвуковые устройства применяются для преобразования и аналоговой обработки электрических сигналов в различных отраслях радиоэлектроники, например в радиолокации, связи, вычислительной технике, и для управления световыми сигналами в оптике и оптоэлектронике. В устройствах для управления электрическими сигналами используются следующие особенности ультразвука: малая по сравнению с электромагнитными волнами скорость распространения; малое поглощение в кристаллах и соответственно высокая добротность резонаторов [2].

Библиографический список

• Й.Крауткремер, Г.Крауткремер. Справочник. Ультразвуковой контроль материалов.-Москва.: Металлургия, 1991.
• Голямина И.П. Ультразвук. -Москва.: из-во «Советская энциклопедия», 1979
• General Electric Sensing. Ultrasonic transducers technical notes.- Panametrics, ltd
• Под редакцией И.С.Григорьева, Е.3.Мейлихова. Справочник. Физические величины.-Москва.:1991.
• Б.А.Агранат, В.И.Башкиров, Ю.И.Китайгородский, Н.Н.Хавский. Ультразвуковая технология.-Москва.:Металлургия, 1974.
• Балдев Радж, В.Раджендран, П.Паланичами. Применения ультразвука.-Москва.:Техносфера, 2006.

Моделирование ультразвука в волноводе. — SolidWorks Flow Simulation / FloEFD

44 минуты назад, Prosto_NWR сказал:

Резонанс частоты ультразвукового волновода

Так это же совсем другая задача — определение собственной частоты конструкции и акустика здесь не нужна.

И еще раз повторяю нескромный вопрос — раньше вы такие расчеты делали? В самой теме разбираетесь? Или видите МКЭ первый раз в жизни, если да то почитайте для начала шапку этой темы. Там как раз о собственных частотах. Первый спойлер сверху и второй и третий снизу.

http://cccp3d.ru/topic/71215-полезные-советы-начинающим/

@averome Может и можно, но это надо будет бороться с программой)

Вообще ситуация классная — дали задание «Моделирование резонанса частоты в ультразвуковом волноводе» и при этом не указали в чем именно его делать и вообще к какому разделу механики она относится. Наверное все с умным видом кивали и делали вид что понимают.

 

@Prosto_NWR Давайте начнем с начала. Представьте что Вы никаких постов не писали, забудьте про акустику. Скиньте само ТЗ без секретной конфиденциальной информации (геометрия, размеры).

Важен сам текст, например:

Определить собственные частоты волновода модели ███████ в диапазоне частот 0-2000 Гц. О результатах доложить Совету O5. Извиняюсь)

Пока толком не понятно что же Вам нужно.

Можно посчитать собственную частоту в том же солиде. Можно найти собственные частоты с учетом воздуха (звучит как бред но вдруг, это же акустика, там все не как у людей) это наверное уже не в солиде. Можно посчитать отклик конструкции — т.е. промоделировать саму работу, тоже уже не в солиде. И это все укладывается в данное Вами определение задачи.

Edited June 25, 2019 by karachun

Оборудование для ультразвуковой сварки металлов

Содержание страницы

1. Ультразвуковая сварка металлов и ее разновидности

При сварке ультразвуком неразъемное соединение металлов образуется при совместном воздействии на детали механических колебаний высокой частоты и относительно небольших сдавливающих усилий. Этим способом обеспечивается получение высоконадежных соединений, исключается общий разогрев изделия, можно соединять трудно свариваемые обычными методами сочетания материалов и т п.

Для получения механических колебаний высокой частоты обычно используется магнитострикционный эффект, состоящий в изменении размеров некоторых металлов и сплавов под действием переменного магнитного поля Для ультразвуковых преобразователей обычно используют чистый никель или железо-кобальтовые сплавы Для увеличения амплитуды смещения и концентрации энергии колебаний используют волноводы или концентраторы, которые в большинстве случаев имеют форму усеченного конуса Для сварки металлов достаточно иметь волноводы с коэффициентом усиления около 5, при этом амплитуда колебаний на конце волновода при холостом ходе должна быть 20. . .30 мкм.

Применяется несколько видов ультразвуковой сварки. Основной узел машины для выполнения точечных соединений с помощью ультразвука — магнитострикционный преобразователь (рис. 1) . Его обмотка питается током высокой частоты от ультразвукового генератора Охлаждаемый водой магнитострикционный преобразователь 1 изготовлен из пермендюра (К49Ф2), он служит для превращения энергии тока высокой частоты в механические колебания, которые передаются волноводу 7. На конце волновода имеется рабочий выступ 5. При сварке изделие 4 зажимают между рабочим выступом 5 и механизмом нажатия 3, к которому прикладывают усилие, необходимое для создания давления в процессе сварки.

Высокочастотные упругие колебания передаются через волновод 7 на рабочий выступ 5 в виде горизонтальных механических перемещений высокой частоты Длительность процесса сварки зависит от свариваемого металла и его толщины, при малых толщинах она исчисляется долями секунды.

Рис. 1. Схема установки для точечной сварки ультразвуком: 1 — магнитострикционный преобразователь; 2 — диафрагма; 3 — механизм нажатия; 4 — изделие; 5 — выступ; 6 — маятниковая опора; 7 — волновод; 8 — кожух водяного охлаждения

Основные узлы машины для выполнения шовных соединений при помощи ультразвука (рис. 2): вращающийся магнитострикционный преобразователь 1 и волновод 3. Конец волновода имеет форму ролика 4. Детали 6, подлежащие соединению, зажимают между вращающимся роликом 4 волновода и холостым роликом 5. Высокочастотные упругие колебания передаются через волновод на ролик, который вращается вместе с волноводом. Изделие, зажатое между роликами, перемещается между ними, одновременно создается герметичное соединение.

Рис. 2. Схема установки для роликовой сварки ультразвуком: 1 — магнитострикционный преобразователь; 2 — подвод тока от ультразвукового генератора; 3 — волновод; 4 — сваривающий ролик; 5 — прижимной ролик; 6 — изделие; 7 — кожух преобразователя; 8 — привод

Сварка по контуру обеспечивает получение герметичного шва самых сложных контуров. Простейший ее вид — сварка по кольцу.

Рис. 3. Схема установки для ультразвуковой сварки по контуру: 1 — волновод; 2 — сменный полый штифт; 3 — свариваемое изделие; 4 — сменный прижимной штифт; 5 — прижимная опора

В этом случае в волновод вставляется конический штифт, имеющий форму трубки (рис. 3). При равномерном прижатии деталей к сваривающему штифту получается герметичное соединение по всему контуру

2, Оборудование для ультразвуковой сварки

Ультразвуковая сварка нашла наиболее широкое применение в микроэлектронике, в основном для приваривания токоотводов к интегральным схемам. Разработаны и выпускаются значительными сериями ультразвуковые машины для сварки. Они оснащены автоматическими устройствами, позволяющими в значительной степени увеличивать их производительность: автоматизированы подача проводников, сварка, обрезка проводников и т.п.

Рис. 4. Установка УЗС

Установки типа УЗС (рис. 4) и УЗС-2 предназначены для присоединения круглых (диаметром 0,03. . . 0,1 мм) и плоских проводников толщиной до 0,1 мм из пластичных металлов (золота, алюминия) к тонким золотым, алюминиевым и медным пленкам, напыленным на диэлектрические подложки.

Полуавтомат МС41П2-1 предназначен для соединения деталей микросхем в круглом и плоском корпусах ультразвуковой сваркой золотыми и алюминиевыми проводниками диаметром 20. . .25 мкм. Высокая производительность станка (до 800 сварок в час) обеспечивается автоматическими подачей и обрывом проволоки. В полуавтомате для повышения стабильности прочностных показателей использован сопутствующий подогрев.

Кинематическая схема полуавтомата МС41П2-1 приведена на рис. 5. Полуавтомат состоит из сварочной головки, кассеты с проволокой, ультразвукового генератора, блока регулирования температуры подогрева, манипулятора и микроскопа МБС-2.

Рис. 5. Кинематическая схема полуавтомата МС41П2-1

Корпус сварочной головки 1 может перемещаться вертикально в направляющих. Ее подъем и опускание осуществляются кулачком 14. В установленном положении сварочная головка фиксируется стопором. Механическая колебательная система 5 укреплена в корпусе на оси 4. Поворот системы достигается с помощью кронштейна 7 от кулачка 10, который поворачивается от перемещения тяги 13 при нажатии на педаль 12. Обратный ход кулачка происходит под действием пружины 11. Начальное положение сварочного наконечника 6 относительно свариваемой детали регулируют перемещением ползуна 8 с роликом 9 в пазу кронштейна 7. Усилие сжатия регулируют винтом 2 механизма 3 давления.

Установка для ультразвуковой сварки с импульсным косвенным нагревом УЗСКН-1 (рис. 6) предназначена для изготовления полупроводниковых приборов, тонкопленочных и полупроводниковых интегральных схем. В ней использован комбинированный цикл — ультразвуковая сварка в сочетании с импульсным косвенным нагревом Установка предусматривает возможность как сварки комбинированным циклом с любой последовательностью импульсов ультразвука и нагрева и разной длительностью смещения моментов их включения, так и сварки только ультразвуком или только косвенным нагревом. Свариваемые элементы нагреваются за счет теплопередачи от сварочного инструмента (пуансона), нагреваемого импульсом проходящего через него тока промышленной частоты (50 Гц).

Для осуществления токоподвода для нагрева сварочного инструмента в установке УЗСКН-1 применена конструкция «расщепленного» преобразователя ультразвуковых колебаний: волновод разрезан на две равные части, между которыми расположен тонкий слой изоляции (рис. 7). Сварочный инструмент в виде V-образной иглы вставляется в отверстие на рабочем конце «расщепленного» волновода между его частями и зажимается винтом для обеспечения хорошего акустического и электрического контакта. На установке УЗСКН-1 можно приваривать круглые (диаметром 0,03. . . 0,1 мм) и плоские (толщиной до 0,05 мм) проводники из алюминия, золота, меди к контактным площадкам из золота, алюминия, меди, тантала, никеля, напыленным на диэлектрические полупроводниковые подложки.

Рис. 6. Установка УЗСКН-1 для ультразвуковой сварки пленочных микросхем: 1 — объектив; 2 — магнитострик- ционный преобразователь; 3 — зажим; 4 — основание; 5 — столик; 6 — осветитель

Рис. 7. Преобразователь ультразвуковых колебаний и нагревательный элемент установки УЗСКН-1

Рис. 8. Схема сварочной ультразвуковой машины МТУ-0,4

Акустический узел машин типа КТУ и МТУ (табл. 1) состоит из резонирующего стержня со сварочным наконечником 1 (рис. 8) и концентратора с магнитострикционным преобразователем 2 с обмоткой. Диаметр контактной площади наконечника определяется технологическими требованиями к сварной точке.

Сварочный наконечник изготовлен из высоколегированной стали, применение которой исключает налипание свариваемых металлов на наконечник и не требует зачистки даже после сварки 5-20 тыс. точек.

Таблица 1

Технические характеристики машин типа МТУ и КТУ

Характеристика	МТУ-0,4	МТУ-1,5	МТУ-4	КТУ-1,5
Мощность, кВт	0,4	1,5	4,0	1,5
Частота, кГц	22,0	22,0	18,0	22,0
Усилие сжатия, Н	60. ..600	150.. .1500	50. . .5500	150.. .1200
Толщина свариваемых металлов (медь), мм	0,01.. .0,2	0,1.. .0,5	0,3. ..1,2	0,1.. .0,5
Масса машины, кг	76	82	105	80
Производительность, точек в минуту		До 60

Широко используется ультразвуковая сварка для соединения деталей из термопластичных пластмасс. Например, упаковка продуктов в одноразовые герметичные пакеты может выполняться на установке «Гиминей-ультра-3», показанной на рис. 9, б, с помощью пьезоэлектрической ультразвуковой колебательной системы (рис. 9, а) .

Рис. 9. Ультразвуковой аппарат «Гиминей-ультра-3»: а — пьезоэлектрическая ультразвуковая колебательная система; б — общий вид.

Опыт применения сварки ультразвуком выявил следующие преимущества этого способа:

1. Происходит в твердом состоянии без существенного нагрева места сварки, что позволяет соединять химически активные металлы или пары металлов, склонные образовывать хрупкие интерметаллические соединения в зоне сварки
2. Возможно выполнять соединения тонких и ультратонких деталей, приваривать тонкие листы и фольгу к деталям неограниченной толщины, сваривать пакеты из фольги

3. Снижены требования к чистоте свариваемых поверхностей, поэтому возможна сварка плакированных и оксидированных поверхностей и вообще сварка металлических изделий, поверхности которых покрыты различными изоляционными пленками.

1. Небольшие сдавливающие усилия (98. ..2450 Н) вызывают незначительную деформацию поверхности деталей в месте их соединения, и вмятина, как правило, не превышает 5. . .10 % толщины.

Применяется оборудование малой мощности и несложной конструкции (если, например, для контактной точечной сварки алюминия толщиной 1 мм необходима машина мощностью 100. . .150 кВА, то при сварке ультразвуком аналогичного соединения — всего 2,5. . . 5 кВ • А).

 

Просмотров: 530

Волновод Виды колебаний — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рис. 9. Вид колебаний в прямоугольном волноводе

Примером необходимости изменения направления передачи является многошпиндельный ультразвуковой станок фирмы Шеффилд [9], в котором один концентратор, связанный с магнитострикционным преобразователем, возбуждает четыре волновода продольных колебаний, расходящихся в разные стороны. Таким образом, в этом случае изменяется не только направление, но и распределение колебательной энергии между четырьмя обрабатываемыми деталями. Однако нетрудно видеть, что этот способ неэффективен, во-первых, потому, что изменение направления передачи при помощи изгиба под прямым углом волноводов вызывает нарушение их колебательного режима а во-вторых, условия связи с торцом концентратора четырех волноводов не обеспечивают достаточного отбора колебательной мощности.  [c.249]

В случае необходимости изгибные волноводы позволяют решить и обратную задачу сложение мощностей нескольких преобразователей, возбуждающих этот волновод в местах, где расположены пучности его колебаний. Возбуждение изгибных волноводов и передача изгибных колебаний волноводам продольных колебаний является преобразованием одного вида колебаний в другое. Необходимость в таком преобразовании очень часто возникает для решения практических задач. Достаточно указать на ультразвуковые сварочные станки, в которых применяются изгибные волноводы и продольные колебания преобразуются в изгибные. Но, как правило, технические решения преобразования в этих станках неудовлетворительные и к.п.д. их низок. Одной из причин такого положения следует считать недостаточное понимание при решении этой проблемы специфики работы изгибных волноводов и отсутствие принципов их расчета,  [c.249]

Рассматривая уравнение (3.18), легко заметить, что его можно записать в общем виде как функцию всех геометрических размеров диафрагмированного волновода, частоты колебаний и фазовой скорости волны  [c.70]

Распределяя эти потери равномерно по длине ячейки, находим среднее значение коэффициента затухания. Для этого необходимо подставить в (3.46) полученную величину АР и значение мощности Р из формулы (3.26). Чтобы построить графики для определения коэффициента затухания в зависимости от основных параметров диафрагмированного волновода, предположим, как и ранее, что в волноводе возбуждаются колебания вида я/2, т. е. период структуры О =  [c. 82]

Существуют и другие предложения по предупреждению эффекта обрыва импульса применение однородной ускоряющей структуры с видом колебаний 2/Зп, уменьшение длины секций ускорителя, введение дополнительного затухания в секции волновода.  [c.105]

Она включает обширное описание инфразвука (описанное в нашем разд. 4.13 распространение акустически-гравитационных видов колебаний в волноводе).  [c.576]

Колебания высокой частоты можно успешно применять для построения специализированных захватов. На рис. 2.37, а показано устройство захвата деталей типа шариков или роликов, основанное на использовании эффекта заклинивания [А. с. 650666 (СССР)]. Съем детали 3 с захвата осуществляется возбуждением в волноводе 1 продольных колебаний в виде стоячей волны. Как показывают эксперименты, для деталей типа шариков диаметром 5—10 мм амплитуда колебаний в зоне контакта = (1н-3) мкм. В захватах, действие которых основано на применении электрических или магнитных сил (в частности, в захватах, содержащих электреты), возбуждение колебаний в момент съема особенно эффективно. Конструктивно такой захват (рис. 2.37, б) выполняется в виде волновода — концентратора колебаний 1, содержащего вибропреобразователь 2, и магнита 4 (для немагнитных деталей — электрета). При захватывании детали колебания не возбуждаются U t) = 0). Деталь освобождается путем задания наконечнику волновода 1 ускорений, амплитуда которых превышает отношение суммарных магнитных (или электростатических) и гравитационных сил к массе детали.  [c.61]

Решение многих задач, возникающих в твердых волноводах, в частности расчет их вынужденных колебаний, оказывается возможным, если найдено соотношение ортогональности в более широком смысле. В этом случае результирующее движение волновода можно искать непосредственно в виде разложения в ряд по нормальным волнам, а применение соотношения расширенной ортогональности позволяет вычислять неизвестные коэффициенты разложения.  [c.202]

Из описанного свойства наглядно видна важная роль характера распределения по поверхности внешней нагрузки при формировании волнового поля в волноводе. Возможность устранить резонансную бесконечность путем изменения внешней нагрузки является типичной для всех случаев вынужденных колебаний систем с распределенными параметрами. Однако в данном случае эта связь между характером нагрузки и соответствующей резонансной формой является более сложной Подробный анализ этой задачи для конкретных видов нагрузки можно найти в работах [24, 36].  [c.244]

Сварка происходит при включенном преобразователе. Высокочастотные упругие колебания передаются через волновод на рабочий выступ 4 в виде горизонтальных механических перемещений высокой частоты. Длительность процесса сварки зависит от свариваемого металла и его толщины и для малых толщин она исчисляется долями секунды.  [c.19]

К которой прикладывается усилие, создающее давление в процессе сварки. Сварка происходит в момент включения электрического тока высокой частоты на обмотку вибратора. Возникающие при этом в вибраторе высокочастотные упругие колебания передаются через конец волновода в виде вертикальных механических перемещений той же частоты.  [c.169]

Собственные колебания резонатора из плоских полосовых зеркал. Рассмотрим теперь открытый с двух сторон отрезок волновода, представляющий собой полосовой резонатор с зеркалами шириной 2а —а распространения волны (точно так же, как при рассмотрении в 2.1 волн, следующих вдоль оси резонатора, компенсировалось снижение амплитуды из-за дифракционных потерь).  [c.102]

Ультразвуковой преобразователь с механической колебательной системой служит для преобразования электрической энергии источника тока ультразвуковой частоты (ультразвукового генератора) в механическую энергию ультразвукового инструмента, который предназначен для передачи упругих колебаний в зону сварки и создания рабочего сварочного усилия. Ультразвуковой преобразователь является активным элементом колебательной системы — двигателем. Пассивная часть — механическая колебательная система и инструмент (волноводы) — трансформирует и усиливает упругие колебания, согласовывая выходное сопротивление преобразователя с сопротивлением нагрузки в виде свариваемых деталей. К механической колебательной системе предъявляют следующие требования стабильность рабочей (резонансной) частоты колебаний возможность быстрой замены сварочного инструмента высокие акустико-меха-нические свойства системы — минимальные потери высокое качество крепления всех элементов системы надежное крепление системы к корпусу или к механизму давления сварочной головки отсутствие потерь в креплениях.  [c.238]

Если предположить, что волновое поле может быть представлено в виде ряда по собственным функциям оператора перехода Ф , то тогда на промежутках колебания в волноводе при удалении на бесконечность будут затухать (волновод заперт), а на промежутках О сп будут присутствовать незатухающие моды (волновод открыт). Так как 0,Rn и сп чередуются, то и полосы запирания и пропускания волновода будут чередоваться. Таким образом, имеем полосатость полосы пропускания, которая была отмечена ранее для слоистых областей типа полуплоскости в [157, 185] и др. Непересекающихся промежутков не менее двух, если весь волновод не является однородным.  [c.230]

Для эффективной работы изгибного волновода необходимо обеспечить максимальную однородность типа колебаний (изгибных). Известно, что получить чисто изгибные колебания невозможно этому мешают возникающие в объеме волновода силы, действующие в различных направлениях. В частности, могут дополнительно возникнуть сдвиговые и продольные колебания. В результате энергия изгибных колебаний уменьшается. Чтобы обеспечить в достаточной степени только один вид (изгибных) коле-  [c.252]

Волноводы характеризуются линейными размерами, критической длиной волны Хкр, длиннее которой волны не распространяются в данном волноводе, длиной волны в волноводе Ад. Волна, распространяющаяся по волноводу, определяется видом колебаний и обозначается с помощью индексов тип (Ещц или TMtnn и I mn или TEffiii), соответствующих числу полуволновых изменений напряженностей и Я вдоль широкой (индекс т) и узкой (индекс п) стенок волновода. На рис. 9 приведены конфигурации электрического и магнитного полей в прямоугольном волноводе для колебаний видов Г 1, ТМп и ТЕп.  [c.213]

Волноводные элементы, построенные на основе волноводов, являются базой для создания СВЧ преобразователей — главных узлов приборов радиовол-нового контроля. Основными элементами являются согласованные нагрузки, аттенюаторы, фазовращатели, направленные ответвители, гибридные соединения, коаксиально-волноводные переходы, преобразователи видов колебаний, вращающиеся сочленения, переключатели, резонаторы, диплексеры, вентили, циркуляторы, модуляторы, антенны и т. д.  [c.214]

На основании полученных выражений с обобщенными коэффициентами, описывающих закон распределения колебательных амплитуд, можно найти плоскости, где расположены узлы и пучности. Метод входных сопротивлений, весьма плодотворный при анализе и расчете волноводов продольных колебаний [2] применительно к изгибным волноводам, з лож-няется двумя обстоятельствами. Первое из них заключается в том, что для изгибных волноводов следует учитывать два вида входных сопротивлений сопротивление для перерезывающей силы и сопротивление для изгибающего момента обязанных двум видам смещений элемента волновода (вертикальное перемещение и поворот плоскостей поперечного сечения). Вюрое обстоятельство связано с большей (чем для продольных колебаний) сложностью волнового уравнения, в результате чего приходится оперировать с четырьмя постоянными интегрирования.  [c.249]

Указанный сложный характер смещений в изгибном волноводе требует рассмотрения двух видов узловых плоскостей прогибной и поворотной. В первом случае смещение плоскости поперечного сечения по направлению нормали к оси равно нулю, а во втором нулю равен угол поворота плоскости. Это обстоятельство должно учитываться при выборе способов крепления изгибных волноводов и присоединения их к волноводам продольных колебаний. Пренебрежение этими особенностями является одной пз причин неудовлетворительной работы колебательных систем ультразвуковых сварочных станков. Очень существенно получить возможность плавно регулировать резонансную частоту изгибного волновода. Собственная частота волноводов продольных колебаний может быть плавно изменена только в небольших пределах с помощью регулировки величины упругости присоединяемой к волноводу специальной нагрузки (например, упругого диска, связанного концентрически с волноводом). Подстройка же изгибного волновода может быть осуществлена изменением местоположения опоры без присоединения вспомогательной регулируемой нагрузки. Введение такого подстраиваемого изгибного волновода в качестве промежуточного звена в волноводную систему продольных колебаний позволит осуществить плавную подстройку этой системы. Плавная подстройка в процессе работы ультразвукового оборудования (т. е. без ее выключения) особенно важна, когда обрабатываются объекты с изменяющимися во времени физическими параметрами или размерами.  [c.250]

Величина есть произведение двух сомножителей, которые в соответствии с (3.33) и (3.61) являются функциями двух переменных а/я и Рв- На рис. 27 приведена зависимость от а/к при Рд = 1, построенная на основании измерений на экспериментальных диафрагмированных волноводах из меди, а для десятисантиметрового диапазона длин волн и вида колебаний л/2.  [c.88]

В этом смысле существенны другие виды колебаний, отличные от описываемых дисперсионным соотношением (21). К ним относятся квазиодномерные моды распространения колебаний в волноводе, известные как кельвиновские волны , которые можно рассматривать как волны (разд. 4.13), модифицированные влиянием вращения Земли.  [c.532]

Распределенные системы типа волноводов относятся к типичным неквазистатическим системам, для которых нельзя ввести такие электростатические и магнитостатические понятия, как напряжение, ток и т. п. Несмотря на это, для описания волно-водных систем успешно применяются телеграфные уравнения. Волновод, в котором существует один определенный тип колебаний, можно формально сопоставить электрической линии с определенными параметрами. Для такой линии можно формально ввести понятие напряжения и тока. Напряжение и обычно задается в виде величины, пропорциональной поперечной составляющей электрического поля волны данного типа. Ток I предполагается пропорциональным поперечной составляющей магнитного  [c.325]

Из резонаторных влагомеров следует выделить такие, у которых конструкция резонатора позволяет измерять влажность материалов в потоке (резонаторы проточного, щелевого и открытого типа). Тип резонатора определяется видом контролируемого материала для сыпучих и жидких материалов и листовых — резонаторы щелевого или открытого типа. Проточный резонатор может быть сделан, в частности, в виде цилиндрического резонатора с коаксиальной диэлектрической трубкой, значение е которой достаточно мало щелевой — в виде закороченного волновода с излучающими отверстиями в широкой стенке открытый — в виде двух хорошо отражающих пластин, размеры которых значительно превышают длину волны колебаний основного типа (во избежание излучения).  [c.256]

Приведен способ получения соотношения ортогональности собственных форм колебаний одного класса механических систем, которые описываются дифференциальным уравнением, содержащим комплексный параметр в виде полинома степени п, и граничными условиями, в которые этот параметр входит линейно. Соотношение ортогональности получается в виде равенства нулю скалярного произведения л-мерных векторов. Таким способом может быть установлена ортогональность нормальных волн в некоторых твердых волноводах, резонансных форм движущихся струн и стержней со специальными условиями опираиня на концах.  [c.109]

Лит. см. при ст. Модуляторы света. А. Н. Напорский. МОДЫ (от лат. modus — мера, образ, способ, вид) — тииы колебаний (нормальные колебания) в распределённых колебат. системах (см. Объёмный резонатор. Оптический резонатор) ИЛИ типы волн (нормальные волны) в волноводных системах и волновых пучках (см. Волновод, Квазиоптика). Термин М. стал употребляться также для любого волнового поля (вне его источников), обладающего определ. пространственной структурой (симметрией). Так появились понятия М. излучения лазера, утекающая М., поверхностная М., М. шепчущей галереи , экспоненциально спадающая М., селекция М. ИТ. д.  [c.185]

Ниже мы приводим результаты расчетов некоторых характеристик волноводных резонаторов ГЛОН, полученных с помощью решения уравнения (3.75) и их анализа, которые позволяют оптимизировать выбор этого типа резонатора в ГЛОН [33, 34]. Решить уравнение (3.75) можно только приближенно, используя численные методы с применением ЭВМ, либо методом теории воз-муш,ений в случае малого отличия геометрии резонатора от плоскопараллельной, когда характеристики его типов колебаний близки к характеристикам мод бесконечного полого волновода. Рассмотрим волноводный резонатор, у которого di — d.2 О, т. е, зеркала резонатора рассматриваются без отверстий связи. Такая постановка задачи позволяет рассмотреть влияние кривизны зеркал волноводного резонатора на характеристики его типов колебаний. Кроме того, этот случай представляет интерес для волноводных систем с элементами связи в виде полупрозрачных зеркал или в виде окон в боковой поверхности волновода, которые можно использовать в оптических системах ГЛОН (см. рис. 3.12). Исходное уравнение (3.75) значительно, упрощается, так как при di == О, Ф (г) = 1. Кроме этого значительно упрощается параметр Dig. Если обратиться к формуле (3.77), то нетрудно видеть, что интеграл в этом выражении можно представить Г1 г 1  [c.167]

Анализ результатов расчета показал 1) для кусочно-однородных волноводов в виде полосы всегда существуют чередующиеся интервалы Rn (волновод заперт) и 0,сп (волновод открыт), п 2 (однородный волновод открыт при ш okp /0) 2) характер распространения колебаний в волноводе качественно сходен, если один из параметров G или р не изменяется, а другой изменяется по тому же закону  [c.230]

Генераторные модули серии MD предлагает фирма Sonotroni Nagel GmbH. Генераторы снабжены дисплеем и пленочной клавиатурой. Они не чувствительны к пыли и влажности. Возможные ошибки при выполнении сварки представляются в виде текста на дисплее. Из параметров на дисплей выносятся амплитуда, максимальная мощность, подведенная энергия или продолжительность сварки, устанавливаемая ступенчато в интервале 1-9999 мс, и частота колебаний волновода. Изменение параметров процесса возможно только после введения кода. Энергия  [c.402]

Серия сварочных прессов под маркой Omega III выпускает фирма KLN. Они отличаются высокой жесткостью конструкции, точностью в работе, надежностью. Жесткая призматическая колонна обеспечивает регулируемое перемещение сварочной головки. Волновод легко стабилизируется относительно соединяемых деталей. На установке можно быстро производить замену акустического узла с позиционированием по трем осям. Диалог с оператором поддерживается с помощью алфавитно-цифрового дисплея. Размещение элементов пресса согласуется с условиями работы. Машина быстро переналаживается в соответствии с объектом производства. УЗ-генератор машины способен автонастраиваться с индикацией колебательной мощности и частоты колебаний в виде диаграмм. Величина хода пневмоцилиндра составляет 200 мм. Для комплектации машины можно выбирать вращающийся стол или стол-салазки, звуковой экран, гидравлический демпфер, пневмоцилиндры диаметром 40 и 80 мм, узел подачи пленки, выталкиватель деталей. УЗ может включаться перед, во время или после контакта инструмента со свариваемой деталью. Отключение УЗ может осуществляться через заданный интервал времени или после осадки на заданную глубину. Точность оптического кодирующшего положения деталей устройства составляет 0,01 мм. Мощность У 3-генератора при частоте коле-  [c.403]

Высшие моды колебаний образуются в поперечных сечениях волновода в виде стоячих волн с амплитудами колебаний, уменьшаюш.имися с ростом координаты Z сечения по экспоненциальному закону.  [c.337]

В импульсном режиме энергия колебаний генерируется в виде импульсов, заполненных ультразвуковой несзпцей частотой. Продолжительность t импульса и период Ti повторения выбираются такими, чтобы время прохождения импульсом пути, составленного волноводом длиной и нагрузкой длиной Zh, было больше t, а каждый отраженный от конца нагрузки импульс возвращался к преобразователю после излучения последующего импульса. При этих условиях, пренебрегая отражениями порядка выше второго, можно принять, что в колебательной системе практически возникнут бегущие волны и входное сопротивление нагрузки на преобразователь останется постоянным, не зависящим от изменяющейся длины Zh. Для исключения возможного отражения на границе излучатель — нагрузка следует применить согласование между нагрузкой и волноводной системой. Необходимые характеристики импульсного режима могут быть определены следующим образом для максимального сужения спектра импульсного сигнала примем, что в импульсе должно содержаться не менее п периодов несущей частоты. Значение п определяется из условия, что наибольшая часть энергии содержится в основной частоте / спектра. Требование минимально допустимой полосы частот, в частности, связано с тем, что вследствие геометрической дисперсии скорости распространения упругих колебаний по волноводной системе импульс может существенно исказиться. Кроме того, согласование в широком диапазоне частот не может быть удовлетворительным. Отсюда  [c.220]

---

ООО «Ультра-Резонанс» — услуги ремонта и наладки ультразвукового оборудования

В процессе эксплуатации ультразвукового технологического оборудования могут возникнуть различные неисправности. Причиной остановки может стать выход из строя генератора или повреждение ультразвукового излучателя. Не всегда в этих случаях требуется покупка нового оборудования. Часто достаточно выполнить качественную диагностику и квалифицированный ремонт установки.

Наше предприятие оказывает услуги по ремонту ультразвукового оборудования:

• Ремонт ультразвуковых генераторов импортного и отечественного производства: Branson, Eurosonic, Weber Ultrasonic, Релтэк. Выполняются работы по следующим направлениям ремонта и диагностики:
  — ремонт силовой части, ремонт драйверов ультразвуковых генераторов;
  — ремонт систем управления генераторов импортного производства; 
  — настройка и перепрограммирование цифровой системы отечественных ультразвуковых генераторов некоторых марок.
• Ремонт ультразвуковой акустики. Акустический анализ собственных резонансных частот. Ремонт магнитострикторов. Расчёт, изготовление и пайка нового магнитострикционного пакета на волновод. Изготовление волноводов.
• Реконструкция ультразвукового оборудования технологических линий.
  

Вы можете заказать ремонт ультразвукового оборудования у нас. Закажите обратный звонок на нашем сайте и мы обязательно с Вами свяжемся.

Основные причины поломок ультразвукового оборудования

Специалисты «Ультра-резонанс» имеют богатый опыт диагностирования различных неисправностей ультразвукового оборудования. Ниже приведены наиболее частые причины отказов или ухудшения работы ультразвуковых установок, приводящие к необходимости замены оборудования или выполнения квалифицированного ремонта:

• Распространенной причиной повреждения магнитострикционного преобразователя является работа без должного охлаждения. Для магнитострикторов мощностью более 1 кВт работа без охлаждающей жидкости через несколько минут приводит к разрушению паяного соединения, а в самом материале – пермендюре — происходит необратимое ухудшение его магнитострикционных свойств.

• Нарушение работы излучателя при длительной его эксплуатации может возникнуть из-за износа магнитострикционного пакета из тонколистового пермендюра. В магнитострикционных излучателях мембранного типа применяемых в качестве активного элемента в ультразвуковых ваннах УЗВ-16, УЗВ-18, УЗВ-50, УЗВ-100, УЗВ-200, помимо эрозии излучающей поверхности пластины происходит накопление усталостных напряжений в зоне пайки магнитострикционного материала к волноводу-излучателю, что приводит к постепенному разрушению пакета и отрыванию крайних пластин пермендюра. Особенно ярко этот эффект проявляется в пакетах большого сечения работе которых присуща изгибная составляющая колебательных мод. Износ такого рода приводит к уменьшению эффективности работы ультразвукового излучателя и уводит резонансную частоту. Изменение резонансной частоты ультразвукового излучателя имеет высокое негативное влияние в ультразвуковых установках, где от одного ультразвукового генератора запитано несколько электроакустических преобразователей. Обычно это сто-литровые (УЗВ-16, УЗВ-18, УЗВ-100) и двухсот-литровые (УЗВ-200) промышленные ультразвуковые ванны, в дне, и, на некоторых моделях, в стенках, которых установлены мембранные излучатели. Система автоматической подстройки частоты генератора оценивает суммарный импеданс нагрузки, и в случае если к генератору по каналу возбуждения подключено более одного магнитострикционного преобразователя, со значительно отличающимися характеристическими частотами, то эффективно работать в лучшем случае будет только один излучатель.

• Если охлаждение магнитострикционного пакета осуществляется водой с примесями или с небольшим содержанием кислот, тогда возникают дополнительные процессы эрозии магнитострикционного пакета под воздействием сонохимии.

• Для некоторых моделей генераторов причиной выхода из строя является повреждение пьезокерамических преобразователей. При работе с пьезокерамическими излучателями более остро стоит проблема согласования генератора с нагрузкой. Пьезокерамические излучатели обладают большим КПД, но меньшей удельной мощностью и меньшей перегрузочной способностью. При подключении нескольких пьезокерамических излучателей в параллель, следует учитывать их более высокую добротность, и, как следствие, требование высокой степени одинаковости параметров пьезокерамики или наличие механической связи между электроакустическими преобразователями. При попадании пьезокерамической акустики во вне штатные режимы работы по частоте и амплитуде, генераторы некоторых моделей могут выйти из строя из-за выбросов напряжения.

• В ультразвуковых технологических установках с большим коэффициентом трансформации (например сварочные установки) нарушение работоспособности может быть связано с повреждением или износом концентратора УЗ-колебаний.

Следите за условиями эксплуатации и состоянием Вашего оборудования, вовремя проводите рекомендуемые изготовителем работы по техническому обслуживанию и тогда Ваша ультразвуковая установка не потребует неожиданного и дорогостоящего ремонта. А если поломки всё таки не удалось избежать — закажите квалифицированную диагностику и ремонт у ООО «Ультра-резонанс».

Эффективности и отсутствия простоев Вашему производству!

Способ ультразвуковой сварки синтетических материалов

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно сварки термопластичных синтетических материалов, и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении ремней, фалов, строп и т.п. из капроновых лент и шнуров, при изготовлении матов и щеток из синтетических моноволокон, в производстве товаров бытового и широкого потребления из синтетических тканых и нетканых материалов. Технический результат — повышение стабильности качества сварных соединений синтетических материалов. К соединяемым материалам прикладывают статическое давление, пропускают ультразвук. Во время пропускания ультразвука измеряют время и деформацию зоны сварки. С момента включения ультразвука непрерывно рассчитывают отношение перемещения волновода к соответствующему периоду времени пропускания ультразвука, а отключение ультразвука производят после достижения минимального значения этого отношения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно сварки термопластичных синтетических материалов, и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении ремней, фалов, строп и т.п. из капроновых лент и шнуров, при изготовлении матов и щеток из синтетических моноволокон, в производстве товаров бытового и широкого потребления из синтетических тканых и нетканых материалов.

Известно, что для получения сварных соединений методом ультразвуковой сварки со стабильным качеством необходимо точно дозировать вводимую в соединяемые материалы механическую энергию, а для этого надо иметь, кроме других параметров, стабильное качество материала, его структуры и т.п. [см. Волков С.С., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. 2-е изд., перераб. и дополн. — М.: Химия, 1986, 256 с.; стр.30-31].

Наиболее близкими к предлагаемому способу являются способы сварки с управлением «по деформационному критерию».

Известен способ сварки по фиксированной осадке, когда задается осадка полимера, т. е. глубина вдавливания волновода в свариваемую деталь в результате воздействия статического усилия и ультразвука [см. Волков С.С., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. 2-е изд. перераб. и дополн. — М.: Химия, 1986, 256 с.; стр.30-31].

В простейшем случае отключение ультразвука осуществляется размыкающимися контактом и нажимным штифтом, укрепленными на подвижной и неподвижной части сварочной машины. Расстояние между контактом и штифтом соответствует заданной осадке, величина которой определяется при обработке режимов сварки.

Однако этот известный способ сварки связан с изменением физического состояния полимерного материала при повышении температуры. Так, в самом общем случае процесс деформирования материалов при ультразвуковой сварке включает в себя стадии уплотнения (когда скорость деформирования непрерывно уменьшается), установившегося деформирования (когда скорость деформирования практически постоянна) и катастрофического деформирования (когда скорость деформирования резко возрастает). Последняя стадия может закончиться полным разделением материала на части.

Известен способ, выбранный в качестве прототипа, с управлением «по деформационному критерию» [см. А.С. СССР №710818, В29С 27/08, 1978]. Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов включает приложение к соединяемым материалам статического давления, пропускание ультразвука, измерение времени и деформации зоны сварки, во время пропускания ультразвука, по измеряемой деформации зоны сварки и времени в период пропускания ультразвука регистрируют ускорение деформирования и выключение ультразвука производят при достижении ускорения деформирования положительного значения.

Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является нестабильность качества соединения при использовании способа в производственных условиях. Из-за нестабильности качества материала, структуры, наличия электрических помех и т.п. теоретическая кривая осадки (деформирования или перемещения торца волновода в свариваемый материал) в реальных условиях не является математически «гладкой» и, при двойном дифференцировании, ее переход ускорения через ноль на положительное значение может происходить раньше, чем реальный переход материала под волноводом через сжатое состояние к расплаву. Следовательно, в прототипе для принятия решения о выключении ультразвуковых колебаний используется не сигнал, являющийся аналогом прямого измерения, а результат двойного прохождения этого сигнала через дифференциатор, т.е. приближенный аналог двойного приращения перемещения волновода в материал за единицу времени.

Указанный недостаток устраняется при использовании прямого сигнала — аналога перемещения (осадки) волновода в материал и реального времени от начала включения ультразвуковых колебаний.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение стабильности качества сварных соединений синтетических материалов за счет использования для управления не мгновенных значений отношения приращений перемещения (деформации зоны сварки) к приращению времени, т.е. одинарного и двойного дифференциала, а отношения самих величин перемещения и времени сварки.

Технический результат достигается тем, что способ ультразвуковой сварки синтетических материалов включает приложение к соединяемым материалам статического давления, пропускание ультразвука, измерение времени и деформации зоны сварки во время пропускания ультразвука.

Особенностью является то, что с момента включения ультразвука непрерывно рассчитывают отношение перемещения волновода к соответствующему периоду времени пропускания ультразвука, а отключение ультразвука производят после достижения минимального значения этого отношения.

Способ осуществляют следующим образом.

Осуществление способа проводили при сварке синтетических капроновых лент ЛТК 22-1000, используемых в самолетостроении при изготовлении стропальных сетей, фиксирующих грузы в транспортных самолетах.

Между волноводом и опорой укладывают свариваемые синтетические детали (отрезки ленты). Для приложения к соединяемым материалам статического давления оператор включает пневмопривод, который опускает сварочную головку на свариваемые детали. Затем оператор включает питание сварочной головки, т.е. включает ультразвук. Одновременно на компьютер поступает сигнал о начале процесса сварки. С момента включения ультразвука непрерывно регистрируют перемещения волновода и затем по заданной программе осуществляют расчет отношения перемещения волновода к соответствующему периоду времени.

После достижения наименьшего значения отношения перемещения волновода к соответствующему периоду времени пропускания ультразвука с компьютера подается сигнал на ультразвуковой генератор о прекращении подачи питания на сварочную головку. Затем оператор через пневмопривод поднимает сварочную головку.

С момента включения ультразвука непрерывный расчет отношения перемещения волновода к соответствующему периоду времени пропускания ультразвука позволяет фактически регистрировать тангенс угла наклона деформационной кривой (перемещение волновода под действием сварочного давления в свариваемый синтетический материал, разогреваемый ультразвуком, есть аналог деформации зоны сварки под сварочной головкой) к оси времени (абсцисс). В момент максимального уплотнения под воздействием усилия сжатия и ультразвуковых колебаний рабочего торца волновода деформация синтетического материала минимальна, следовательно, и перемещение волновода минимально, соответственно, и отношение перемещения волновода к соответствующему периоду времени минимально. Уплотненный синтетический материал начинает расплавляться, деформация материала начинает резко расти.

Выключение ультразвука после достижения минимального значения этого отношения обеспечивает выключение ввода энергии в свариваемый синтетический материал после перегиба деформационной кривой зоны сварки, т.е. после образования в зоне сварки достаточного количества расплавленного синтетического материала и начала интенсивного вдавливания.

Таким образом, в своей совокупности все признаки обеспечивают следование прямым реальным процессам, проходящим в зоне сварки, и отключение ультразвука после перегиба деформационной кривой обеспечивает качество соединения. Стабильность качества сварки партии изделий обеспечивается тем, что выключение происходит по деформационной кривой, принадлежащей зоне сварки только каждого изделия.

Способ опробован на ультразвуковой прессовой установке с пневмоприводом от пневмосети 0,5 МПа, с ультразвуковым генератором УЗГЗ-4М и сварочной головкой ПМС15А-18. Регистрацию деформации зоны сварки, т.е. перемещения сварочной головки, осуществляли датчиком перемещений индукционно-трансформаторного типа.

Управление установкой осуществляли системой управления на базе персонального компьютера с оперативной памятью 8,0 Гбайт. Перед началом работы в компьютер ввели программу, обеспечивающую после подачи сигнала о начале процесса сварки регистрацию сигнала с датчика перемещений и отношения его ко времени от начала процесса со сравнением этого отношения с предыдущим. При получении положительной разницы между последующим и предыдущим отношениями, т.е. после достижения наименьшего значения отношения, программа обеспечивает подачу сигнала на отключение питания сварочной головки.

В систему управления включается также адаптер NVL 15, который обеспечивает преобразование аналогового сигнала с датчика перемещений в цифровой код для ввода в компьютер и формирование сигналов управления с компьютера на сварочную установку.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из представленной таблицы видно, что коэффициент вариаций величины разрывной нагрузки соединений, полученных по предлагаемому способу, почти в 2,5 раза меньше, чем у соединений, полученных по известному способу. Этот результат подтверждает повышение стабильности качества соединений, т.е. достижение заявленного технического результата заявляемого способа.

Способ ультразвуковой сварки синтетических материалов, включающий приложение к соединяемым материалам статического давления, пропускание ультразвука, измерение времени и деформации зоны сварки во время пропускания ультразвука, отличающийся тем, что с момента включения ультразвука непрерывно рассчитывают отношение перемещения волновода к соответствующему периоду времени пропускания ультразвука, а отключение ультразвука производят после достижения минимального значения этого отношения.

(PDF) Моделирование генерации и распространения ультразвуковых сигналов в цилиндрических волноводах

Моделирование генерации и распространения ультразвуковых сигналов в цилиндрических волноводах 27

7. Ссылки

Abramowitz, M. & Stegun, I.A. (1964). Справочник по математическим функциям с формулами,

графиков и математических таблиц, 9 изд., Дувр.

Аристеги, К., Лоу, М. Дж. С. и Коули, П. (2001). Направленные волны в трубах, заполненных жидкостью

, в окружении различных сред, Ultrasonics 39 (5): 367–375.

Олд, Б.А. (1973). Акустические поля и волны в твердых телах, Wiley Interscience.

Боккини П., Марзани А. и Виола Э. (2011). Графический пользовательский интерфейс для направленных акустических волн,

Journal of Computing in Civil Engineering 25 (3): 202–210.

Коули П., Лоу М. и Уилкокс П. (2004). Массив EMAT для быстрого обследования больших

структур с использованием направленных волн, Journal of Nondestructive Testing 9 (2): 1–8.

Дамлянович, В.И Уивер, Р. Л. (2004). Распространяющиеся и затухающие упругие волны в цилиндрических волноводах

произвольного сечения, Журнал Акустического общества

Америка 115 (4): 1572–1581.

Дитри, Дж. Дж. (1994). Использование направленных упругих волн для характеристики окружных трещин

в полых цилиндрах, Журнал Акустического общества Америки 96 (6): 3769–3775.

Дитри, Дж. Дж. И Роуз, Дж. Л. (1992). Возбуждение мод направленной упругой волны в полых цилиндрах

приложенных поверхностных натяжений, Journal of Applied Physics 72 (7): 2589–2597.

Додд, К. В. и Дидс, В. Э. (1968). Аналитические решения задач вихретокового зонда-катушки,

Journal of Applied Physics 39 (6): 2829–2838.

Дойл, Дж. Ф. (1997). Распространение волн в структурах: спектральный анализ с использованием быстрых дискретных преобразований Фурье

, 2-е изд., Springer.

Фолк, Р., Фокс, Г., Шук, К. А. и Кертис, К. У. (1958). Упругая деформация, вызванная внезапным

приложением давления к одному концу цилиндрического стержня.I. Теория, Журнал акустического

Американского общества 30 (6): 552–558.

Газис, Д. К. (1959). Трехмерное исследование распространения волн в полых

круглых цилиндрах. I. Аналитический фундамент. II. Численные результаты., Журнал

Акустического общества Америки 31 (5): 568–578.

Графф, К. Ф. (1991). Волновое движение в упругих телах, Дувр.

Григоренко А.Ю. (2005). Численный анализ стационарных динамических процессов в анизотропных

неоднородных цилиндрах, International Applied Mechanics 41 (8): 831–866.

Хаяси, Т., Кавасима, К., Сан, З. и Роуз, Дж. Л. (2003). Анализ фокуса эксцентрических мод

полуаналитическим методом конечных элементов, Журнал Американского акустического общества

113 (3): 1241–1248.

Цзя, Х., Цзин, М. и Роуз, Дж. (2011). Направленное распространение волн в однослойных и двухслойных полых цилиндрах

, встроенных в бесконечную среду, Журнал Акустического общества Америки

129 (2): 691–700.

Карпфингер, Ф., Гуревич, Б., Бакулин, А. (2008). Моделирование волновой дисперсии вдоль цилиндрических структур

с использованием спектрального метода, Журнал Акустического общества

Америка 124 (2): 859–865.

Ли, Дж. И Роуз, Дж. Л. (2001). Возбуждение и распространение неосесимметричных направленных волн в полом цилиндре

, Журнал Акустического общества Америки 109 (2): 457–464.

Лоу, М. Дж. С. (1995). Матричные методы моделирования ультразвуковых волн в многослойных средах,

IEEE Trans.по ультразвуку, сегнетоэлектрикам и частотному контролю 42 (4): 525–542.

Лоу, М. Дж. С., Элли, Д. Н. и Коули, П. (1998). Обнаружение дефектов в трубах с помощью направленных волн,

Ultrasonics 36 (1-5): 147–154.

Ма, Дж., Лоу, М. Дж. С. и Симонетти, Ф. (2007). Измерение свойств жидкостей внутри труб

с использованием направленных продольных волн, IEEE Trans. по Ультразвуку, Ферроэль. и Freq.

Контроль 54 (3): 647–658.

Клен (2007). Выпуск 11 edn, Waterloo Maple, Inc.

Ультразвуковое изображение в горячем жидком натрии с использованием пластинчатого ультразвукового волноводного датчика

org/ScholarlyArticle»> 1.

Маннан С.Л., Четал С.С., Радж Б., Бходже С.Б .: Выбор материалов для прототипа реактора на быстрых нейтронах. Пер. Индийский институт Встретил. 56 , 155–178 (2003)

Google ученый

2.

ASME: Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением, раздел XI, Правила технического осмотра компонентов АЭС.Американское общество инженеров-механиков, Нью-Йорк (1992)

3.

Орд, Н.Р., Смит, Р.У .: Разработка ультразвукового сканера под натрием для внутриреакторного наблюдения. HEDL-TME 72-91, Хэнфордская лаборатория инженерных разработок, Ричленд, Вашингтон (1972)

Google ученый

4.

Дэй, К. К., Смит, Р.У .: Просмотр под натрием. В: de Klerk, J. (ed.) Ultrasonics Symposium, pp. 191–194. IEEE, Нью-Йорк (1973)

5.

Барретт Л.М., Макнайт Дж.А., Фотергилл Дж.Р .: Ультразвуковое наблюдение в быстрых реакторах. Phys. Technol. 15 , 308–314 (1984)

Артикул Google ученый

6.

Сваминатан, К., Раджендран, А., Элумалай, Г.: Разработка и внедрение ультразвуковой системы наблюдения за натрием в реакторе для испытаний на быстрых нейтронах. IEEE Trans. Nucl. Sci. 37 , 1571–1577 (1990)

Артикул Google ученый

7.

Карасава, Х., Идзуми, М., Судзуки, Т., Нагай, С., Тамура, М. , Фудзимори, С.: Разработка техники трехмерного визуального контроля под натрием с использованием матричного ультразвукового преобразователя. J. Nucl. Sci. Technol. 37 , 769–779 (2000)

Артикул Google ученый

8.

Kazys, R., Voleisis, A., Sliteris, R., Voleisiene, B., Mazeika, L., Kupschus, PH, Abderrahim, HA: Разработка ультразвуковых датчиков для работы в тяжелом жидком металле. .IEEE Sens. J. 6 , 1134–1143 (2006)

Статья Google ученый

9.

Swaminathan, K., Asokane, C., Sylvia, JI, Kalyanasundaram, P., Swaminathan, P .: Ультразвуковой метод сканирования для измерения «изгиба» на месте прототипа топливного модуля реактора на быстрых нейтронах. сборка. IEEE Trans. Nucl. Sci. 59 , 174–181 (2012)

Артикул Google ученый

10.

Бурдэ, Ф.Л., Маршан, Б.: Разработка фазированных решеток электромагнитных акустических преобразователей (ЭМАП) для проверки SFR. В: 40-й ежегодный обзор прогресса в количественной неразрушающей оценке: включая 10-ю Международную конференцию по шуму Баркгаузена и микромагнитным испытаниям. AIP Publishing, pp. 1022–1029 (2014)

11.

Watkins, RD, Deighton, MO, Gillespie, AB, Pike, RB: Предлагаемый метод генерации и приема узких ультразвуковых лучей в жидком натрии реактора на быстрых нейтронах. Окружающая среда.Ультразвук 20 , 7–12 (1982)

Артикул Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 12.

Шин, С.Х., Чиен, Х.Т., Ван, К., Лоуренс, В.П., Энгель, Д.М.: Ультразвуковой волноводный преобразователь с линейной решеткой для наблюдения за натрием. Отчет ANL-GENIV-178, Аргоннская национальная лаборатория (2010)

13.

Ван, К., Чиен, HT, Элмер, Т.В., Лоуренс, В.П., Энгель, Д.М., Шин, Ш.: Разработка ультразвуковых волноводных методов для просмотр под натрием.NDT & E Int. 49 , 71–76 (2012)

Статья Google ученый

14.

Джу, Ю.С., Лим, С.Х., Парк, К.Г., Ли, Дж.Х .: Технико-экономическое обоснование ультразвукового волноводного датчика для наблюдения за внутренними частями реактора в быстром реакторе с натриевым охлаждением. J. Korean Soc. Неразрушенный. Тестовое задание. 28 , 364–371 (2008)

Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 15.

Джу Ю.С., Парк, К.Г., Ли, Дж. Х., Ким, Дж. Б., Лим, С. Х .: Разработка ультразвукового волноводного датчика для контроля уровня натрия в быстром реакторе с натриевым охлаждением. NDT & E Int. 44 , 239–246 (2011)

Артикул Google ученый

16.

Джу, Й.С., Бэ, Дж. Х., Ким, Дж. Б., Ким, Дж. Я .: Влияние слоя покрытия из бериллия на характеристики ультразвукового волноводного датчика. Ультразвук 53 , 387–395 (2013)

Артикул Google ученый

17.

Графф К.Ф .: Волновое движение в упругих телах. Dover Publication, Inc., Нью-Йорк (1991)

Google ученый

org/Book»> 18.

Роуз, Дж. Л .: Ультразвуковые волны в твердых средах. Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк (1999)

Google ученый

19.

Павлакович, Б., Лоу, М., Аллейн, Д., Коули, П .: ДИСПЕРС: программа общего назначения для создания дисперсионных кривых. В: Томпсон, Д.О., Чименти Д. (ред.) Review of Progress in Quantitative NDE, vol. 16. С. 185–192. Plenum Press, Нью-Йорк (1997)

Google ученый

20.

Цеглар, Ф.Б .: Концентрация энергии в центре прямоугольных волноводов с большим удлинением на высоких частотах. J. Acoust. Soc. Am. 123 , 4218–4226 (2008)

Артикул Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 21.

Хаяси Т., Сонг, У.Дж., Роуз, Дж.Л .: Кривые волновой дисперсии для стержня с произвольным поперечным сечением на примере стержня и рельса. Ультразвук 41 , 175–183 (2003)

Артикул Google ученый

22.

Wessels, J .: Осмотр в процессе эксплуатации реакторного блока реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Nucl. Англ. Des. 130 , 33–42 (1991)

Артикул Google ученый

23.

Гриффин, Дж. У., Бонд, Л. Дж., Петерс, Т. Дж., Денслоу, К. М., Посакони, Дж. Дж., Шин, С. Х., Чиен, Х. Т., Раптис, А. К.: Наблюдение за натрием: Обзор технологии ультразвуковой визуализации для жидкометаллических быстрых реакторов. PNNL-18292, Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (2009)

org/ScholarlyArticle»> 24.

Кавагути М., Тагава А., Мияхара С. Реактивное смачивание сталей с металлическим покрытием жидким натрием. J. Nucl. Sci. Technol. 48 , 499–503 (2011)

Артикул Google ученый

Контроль толщины стенок при высоких температурах (> 500 ° C) с использованием ультразвуковых волноводных преобразователей с сухой связью. Научный доклад по «Материаловедение»

Высокотемпературный (> 500 ° C) контроль толщины стенки с использованием ультразвуковых волноводных преобразователей с сухим соединением

Фредерик Б.Чегла, Питер Коули, Джонатан Аллин и Джейкоб Дэвис

Аннотация — Обычные ультразвуковые преобразователи не могут выдерживать высокие температуры по двум основным причинам: пьезоэлектрические элементы внутри них деполяризуются, а дифференциальное тепловое расширение различных материалов внутри преобразователя приводит к их выходу из строя. В этой статье описывается конструкция высокотемпературного ультразвукового толщиномера, который позволяет обойти эти проблемы. В системе используется волновод для изоляции уязвимого преобразователя и пьезоэлементов от высокотемпературной зоны измерения.Использование тонких и длинных волноводов прямоугольного сечения позволяет выдерживать большие градиенты температуры на небольших расстояниях без необходимости в дополнительном охлаждающем оборудовании. Основные проблемы, которые необходимо было решить, заключались в передаче и приеме ультразвуковых волн в образец, с которым связаны волноводы, и от него, а также оптимизация распространения волн по самому волноводу. Было обнаружено, что антиплоскостная нагрузка на сдвиг лучше всего работает при передаче и приеме с поверхности проверяемого компонента.Поэтому для передачи антиплоскостной сдвиговой нагрузки от преобразователя в зону измерения использовался недисперсионный волноводный режим в прямоугольных полосах с большим аспектным отношением. Были исследованы различные методы присоединения волноводов к компоненту, и эксперименты показали, что закрепление волноводов на поверхности компонента дает наилучшие результаты. Толщина различных образцов пластин измерялась с точностью менее 0,1 мм. Работа при высоких температурах была проверена в печи при 730 ° C в течение 4 недель без ухудшения качества сигнала.Толщину в диапазоне от 3 до 25 мм можно было контролировать с помощью оконных тональных пакетов Хеннинга с центральной частотой 2 МГц.

I. Введение

В нефтехимической промышленности существует необходимость контролировать толщину стенок труб при высоких температурах. Сырая нефть, основной материал для любого нефтехимического процесса, представляет собой коктейль из множества соединений, которые необходимо обрабатывать при повышенных температурах на нефтеперерабатывающих заводах. Многие соединения в сырой нефти химически активны и могут разрушать трубы, приводя к потере стенок, что в конечном итоге может привести к утечке. Частота приступов обычно увеличивается при повышенных температурах [1]. Потеря стенок и потенциальная утечка представляют собой существенные риски для безопасности и финансовые риски (потенциальные потери жизни, оборудования и производства). Операторы заводов обычно стараются снизить эти риски, используя обычную толщину стенки —

.

Рукопись получена 5 июля 2010 г .; принята 15 октября 2010 г. Ф. Б. Цегла и П. Коули с кафедры машиностроения, Имперский колледж Лондона, Лондон, Великобритания (электронная почта: f.cegla @ imperial.ac.uk).

Дж. Аллин и Дж. Дэвис работают в Permasense Ltd., Хоршам, Великобритания. Идентификатор цифрового объекта 10.1109 / TUFFC.2011.1782

измерений плотности в заранее определенных точках контроля толщины на заводе.

Ультразвуковой толщиномер — это наиболее часто используемый метод неразрушающего контроля для измерения толщины стенок. Однако современные общедоступные ультразвуковые преобразователи не могут выдерживать высокие температуры (> 250 ° C). Следовательно, необходимо проводить измерения вручную во время останова завода. Таким образом, текущая процедура имеет несколько недостатков: во время останова необходимо проводить проверки с возможными последствиями увеличения времени простоя и увеличения производственных потерь, изоляцию необходимо снимать и заменять при каждом ручном измерении, а строительные леса необходимо возводить в недоступных местах в пределах завод, что приводит к значительным затратам на вмешательство. Было высказано предположение, что подход к мониторингу состояния конструкций (SHM) [2] с постоянно установленными ультразвуковыми толщиномерами может иметь существенные преимущества по сравнению с существующей практикой.Постоянная установка позволит проводить более частые измерения и устранить ошибки, вызванные повторным соединением зондов, что приведет к более точным данным. Это также устранило бы необходимость нарушать изоляцию и строить леса в недоступных контрольных точках, что привело бы к значительному снижению стоимости измерения. Основная задача, которую необходимо решить, — это разработка ультразвукового преобразователя, способного выдерживать повышенные температуры (500 ° C и более), чтобы его можно было постоянно устанавливать на нефтехимическом заводе.В этой статье описывается разработка преобразователя на основе волновода, который отделяет высокотемпературную область измерения от ультразвукового преобразователя и обрабатывающей электроники. Представлены теория и реализация, а также экспериментальные результаты.

Финансовые последствия длительных простоев, которые могут составлять порядка миллионов долларов в день, ранее вызвали большой интерес к разработке ультразвуковых преобразователей, которые могут работать при повышенных температурах.Основные причины, по которым обычные пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи не могут использоваться при высоких температурах, заключаются в том, что пьезокерамика становится деполяризованной при температурах выше температуры Кюри (от 200 до 400 ° C в зависимости от типа [3]) и из-за различного теплового расширения подложки, связующий слой и пьезоэлектрический материал вызывают отказ. Многие исследователи занимаются разработкой пьезоматериалов, которые могут выдерживать высокие температуры и другие суровые условия окружающей среды, такие как высокие уровни излучения, см. [4] — [7] и т. Д.Такие материалы, как титанат висмута и ниобат лития, могут выдерживать температуры до 550 ° C и 1000 ° C, соответственно, но литий-

0885-3010 / 25,00 долл. © 2011 IEEE

Ниобат

ium со временем снижает чувствительность, если оставить его в неконтролируемой атмосфере при высокой температуре [8]. Кобаяши [9] и Ву [10] недавно представили интегрированные пьезоэлектрические толстые пленки, которые можно наносить непосредственно на структуры и которые могут выдерживать высокие температуры. Однако процедура крепления этих преобразователей сложна и требует времени, требуя нескольких этапов нанесения и последующей полировки для достижения надежного крепления.Проблемы соединения и крепления являются серьезной проблемой для всех высокотемпературных пьезоэлектрических материалов, поскольку различия в коэффициентах теплового расширения материалов приводят к накоплению больших напряжений. В этой области наблюдается прогресс, но на сегодняшний день нет общеприменимого решения для высокотемпературных ультразвуковых преобразователей, которое было бы легко применимо и широко доступно на рынке.

Kazys et al. [11], [12] сообщили о разработке высокотемпературного ультразвукового датчика для погружения в жидкий металл Pb / Bi до температур 450 ° C.Они сообщили о серьезных трудностях в поиске подходящего метода соединения отдельных компонентов преобразователя и разработали сложные методы для решения этих проблем. Однако, поскольку они соединяются с жидким металлом, им не нужно рассматривать соединение преобразователя с твердым материалом. Несколько авторов сообщили об использовании электромеханических акустических преобразователей (ЭМАП) при повышенных температурах [13]. Диксон и др. [14] сообщили об использовании ЭМАП с водяным охлаждением для измерения толщины стенок при температурах до 450 ° C.

Хотя существуют и другие очень дорогие методы, такие как лазерное ультразвуковое исследование [15], которые можно использовать при высоких температурах, наиболее многообещающим недорогим методом является использование буферного волновода для изоляции чувствительного преобразователя от горячего образца. такая реализация позволяет использовать коммерчески доступные стандартные пи-эзокристаллы в качестве преобразователей, а дешевый и надежный буферный волновод (линия задержки) обеспечивает снижение температуры на самом преобразователе до приемлемых уровней.

Идея буферного волновода уже реализовывалась предыдущими исследователями, в основном в области измерения расхода жидкости. Основные проблемы, которые необходимо преодолеть, — это дисперсионный характер распространения волн в волноводах и передача энергии в образец в месте перехода волновод / образец. Линнуорт с соавторами [16] — [18] разработали серию систем жгута проводов для получения незначительно дисперсионного распространения волн растяжения вдоль системы волноводов.Они определили дисперсию как главную проблему и, чтобы минимизировать дисперсию в волноводе, возбуждали моду L (0,1) в очень тонких проволоках. Мода L (0,1) — это основная мода продольной волны, которая может распространяться в проводе с формой моды, которая демонстрирует однородные смещения по сечению провода и поляризацию вдоль его оси. Из-за небольшого диаметра проводов волновод работает на продуктах с низкой частотой и толщиной, где фазовая скорость почти не зависит от частоты, т.е.е., недисперсионный (см. стандартные тексты по направленным волнам, такие как Rose [19] и Graff [20]). Для получения сильных сигналов многие провода были собраны в жгут.

Для измерения расхода жидкости Линнуорт [21] также запатентовал устройство, которое он назвал хоккейной клюшкой. В нем используются поперечные волны, которые преобразуются в волны давления в жидкости, содержащейся в трубе. Устройства Lynnworth et al. предназначены для измерения расхода жидкости. Они работают в режиме захвата тангажа (отправка на один зонд и прием на другом), чтобы преодолеть высокие потери связи и передать поток по жидкостному каналу.Чтобы передать достаточно энергии в жидкость, их площадь поперечного сечения велика (ширина составляет около 30 мм, а толщина порядка толщины стенки трубы).

Heijnsdijk и van Klooster [22] предложили волновод из спиральной фольги в качестве альтернативы пучку стержней. Толщина фольги должна быть намного меньше, чем наименьшая длина волны для распространения; это гарантирует, что произведение частоты фольги на толщину очень мало, и, следовательно, импульсы сжатия будут распространяться по фольге практически недисперсионно.Фольга наматывается вокруг оси, параллельной направлению распространения; в развернутом виде будет очень длинным в направлении, параллельном распространению. Это имитирует плоскую волну, распространяющуюся вдоль фольги, где помехи от краев сведены к минимуму.

Джен с соавторами [23] — [26] пытались ограничить количество мод, перемещающихся в тонком стержне, добавив ослабляющее покрытие на внешней стороне стержня, при этом стержень обычно сужается. По сути, это попытка устранить влияние границ волновода за счет уменьшения амплитуды отражений от поверхности.Таким образом, количество замыкающих эхо-сигналов почти полностью устраняется; однако эффекты дисперсии не устраняются полностью, и сигнал немного задерживается, слегка искажается и сильно ослабляется. Этот метод является усовершенствованием старых решений, в которых в качестве волноводов используются стержни с равномерной и неравномерной резьбой [27], [28]. Тем не менее, относительно высокое затухание ограничивает расстояние распространения для этого волновода. В то же время необходим более длинный волновод, чтобы изолировать преобразователь от высоких температур из-за большого диаметра волновода (см.рис.1). Кроме того, как и для всех других методов буферных волноводов, прикрепление этих больших волноводов с надежной связью представляет собой серьезную проблему. Приваривать и припаивать волноводы с большим поперечным сечением к конструкции без появления дефектов очень сложно, и обычные жидкие связующие агенты не могут использоваться при высоких температурах, потому что они испаряются.

II. Концепция волновода

Рис. 1 (а) описывает концепцию волновода. Преобразователь на одном конце возбуждает ультразвуковой сигнал, который проходит по волноводу, вводится в испытуемый материал, а затем второй волновод используется для приема сигнала от испытуемого образца и передачи сигнала обратно на приемный преобразователь. Чтобы этот принцип работал, необходимо детально рассмотреть три различных аспекта: распределение температуры вдоль волноводного канала.

Рис. 1. (a) Концепция измерения толщины волновода, показывающая один передающий волновод и один приемный волновод. (б) Распределение температуры вдоль стальной проволоки радиусом 0,5 мм (сплошная линия), стального стержня (пунктирная линия) радиуса 10 мм и прямоугольной стальной полосы (1 на 15 мм) (пунктирная линия). На одном конце каждого провода поддерживается температура 600 ° C, а температура воздуха, окружающего волновод, составляет 25 ° C.Расчет по Миллсу [32] с проводимостью стали k = 15 Вт / м / К и коэффициентом теплопередачи свободного конвективного воздуха hc = 1 Вт / м / К.

нагревается до горячего тела при постоянной температуре; характеристики источника ультразвука с различной геометрией волновода на металлической подложке; и распространение ультразвуковой волны в волноводе. В следующих разделах обсуждается каждая из этих тем.

A. Температурная изоляция

Основное назначение волновода — изолировать хрупкий элемент пьезоэлектрического преобразователя от высокотемпературной среды, которой он не может противостоять.Рис. 1 (b) иллюстрирует это путем построения графика распределения температуры вдоль волноводов различного поперечного сечения, прикрепленных к постоянному высокотемпературному источнику (600 ° C) и окруженных воздухом (k = 1 Вт / м / K) при температуре окружающей среды ( 25 ° С). Расчеты проводились, как описано Миллсом [29]. Из рисунка видно, что тонкий (проволока радиусом 0,55 мм или полоса 1 на 15 мм) плохо теплопроводный волновод из нержавеющей стали (теплопроводность k = 15 Вт / м / К) может выдержать перепад температуры от 600 ° C до 50 ° C на расстоянии 0.От 2 до 0,3 м при охлаждении естественной конвекцией, тогда как волновод большего радиуса (радиус 10 мм) должен быть значительно длиннее (~ 1 м), чтобы выдерживать такое же падение температуры.

B. Характеристики источника

Для использования волноводов в качестве передатчиков и приемников ультразвуковых волн на инженерных образцах наиболее важным является знание характеристик источника волновода. Это было развито, рассматривая образец как полупространство, и поле напряжений, соответствующее форме бегущей моды в волноводе, использовалось как функция нагрузки на полупространство.Для упрощения анализа предполагалось, что волновод представляет собой либо небольшой круглый источник, либо бесконечный линейный источник, характеристики которого могут быть сопоставлены с волноводом большой ширины

Отношение

к толщине (ширина »A> толщина, где A — длина волны опрашивающего сигнала в волноводе). Таким образом, можно было вспомнить результаты исследований возбуждения ультразвуковых волн круговыми или линейными нагрузками на полупространства, которые были описаны многими авторами, например.г., [20], [30] — [33].

В статье Миллера и Перси [30] очень хорошо описываются волновые поля, возбуждаемые различными условиями нагружения на полупространствах. Они разбивают решение на два поля волн смещения: одно для волн расширения или сжатия, обозначенных ur, а другое показывает направленность поперечных волн, обозначенных uq. Подробное обсуждение решений для каждого случая выходит за рамки данной статьи (см. [34] для более подробной информации), и здесь будут обобщены только результаты работы.

Различные рассмотренные условия нагружения показаны на рис. 2. При нормальной точечной нагрузке, нормальной линейной нагрузке и касательной линейной нагрузке (случаи a, c и d на рис. 2) возбуждаются как продольные, так и поперечные волны. Кроме того, во всех этих случаях возбуждается сильная поверхностная волна. Поверхностная волна не проникает в материал, и поэтому в приложениях для измерения толщины содержащаяся в ней энергия может считаться потраченной впустую. Миллер и Перси [31] показали, что энергия, излучаемая поверхностной волной, составляет около 67% от полной энергии источника точечного источника, в то время как волны сдвига и сжатия излучают только 26% и 7% энергии источника соответственно. Однако в случаях круговой крутильной нагрузки и антиплоской сдвиговой нагрузки (случаи b и e на рис. 2) возбуждаются только поперечные волны. Для максимальной мощности сигнала. желательно, чтобы вся энергия передавалась в волну одного типа, и поэтому источники кругового торсионного и антиплоского сдвига демонстрируют наиболее желательные характеристики.

Также важна направленность возбужденных волн. В идеале источник излучает одинаково сильно во всех направлениях или излучает узкий луч в нормальном направлении (угловые лучи потребуют разделения между излучателем и

Рис.2. Схемы различных рассмотренных условий нагружения. Для точечных источников: (a) нормальная нагрузка, (b) крутильная нагрузка и линейные источники, (c) нормальная линейная нагрузка, (d) нагрузка по касательной линии, и (e) нагрузка по линии антиплоского сдвига.

Рис. 3. Направленность волн сжатия (сплошная линия) и сдвиговых (штриховая линия) волн, возбуждаемых различными типами условий нагружения источника на стали (Cl = 6000 м / с, Cs = 3260 м / с) полупространстве для (a) источник нормальной линии, (b) источник касательной линии, (c) источник торсионного диска (осесимметричный) и (d) нагрузка антиплоской линии сдвига. (На 2 МГц и с характерными размерами линии или диска меньше длины волны, расчеты по Миллеру и Перси [30].)

может варьироваться в зависимости от толщины контролируемого компонента). На рис. 3 показаны направления источников для различных условий нагрузки. Для нормальных точечных и линейных источников результаты аналогичны [только результаты для линейных источников показаны на рис. 3 (a)], и относительно широкий пучок (шириной 60 °) продольных волн возбуждается в направлении, нормальном к поверхности.Однако этот луч слабее возбужденных поперечных волн, которые распространяются более узким лучом (шириной от 15 до 30 °) под углом от 30 до 45 ° к нормали к поверхности. Для источника тангенциальной линии [рис. 3 (б)], поперечная волна снова намного сильнее продольной волны. Поперечная волна распространяется по нормали к поверхности в диапазоне около 60 ° с четким пиком около 57 °. Гораздо более слабая продольная волна распространяется в относительно узком луче (шириной 15 °) под небольшим углом 30 ° к горизонтали. Направленность торсионного кругового диска [рис. 3 (c)] имеет два полусферических лепестка без покрытия нормального направления, тогда как источник сдвига, направленный против плоскости [Рис. 3 (d)] одинаково сильно излучается во всех направлениях. Следовательно, источник встречного сдвига снова показывает наиболее желательные характеристики для измерений толщины, и важно передавать эти антиплоскостные поперечные нагрузки от преобразователя через волновод к поверхности образца.

C. Распространение волн в полосе

Основная задача волновода — передача ультразвуковых сигналов (волн напряжения) от преобразователя на

.

экз. И обратно.В общем, передача сигнала должна быть как можно более сильной и с минимально возможными искажениями, т.е. не должна иметь дисперсии. В предыдущем разделе было показано, что для оптимальной работы системы волновод должен передавать нагрузку линии антиплоского сдвига на поверхность образца. Это может быть достигнуто за счет распространения поперечной горизонтальной волны (SH) вдоль полосового волновода. Однако важно гарантировать, что мода, аналогичная сдвиговой горизонтальной (SH0) моде в бесконечной пластине, может быть получена в полосовом волноводе конечной ширины.

В стандартных учебниках (например, Rose [19] и Graff [20]) обычно приводятся аналитические решения для распространения волн в бесконечных пластинах и идеально цилиндрических волноводах, но решения для волноводов прямоугольного сечения более сложные и не приводятся. Решения для волноводов прямоугольного сечения (полоски) могут быть найдены с использованием полуаналитического метода конечных элементов (иногда называемого SAFE [35]). Анализ выходит за рамки данной статьи и был представлен в отдельной публикации [36], но основные результаты будут напоминаться здесь.

Было обнаружено, что мода направленной волны сдвигово-горизонтального типа, которая очень похожа на сдвиговую горизонтальную моду (SH0) в бесконечных пластинах, существует в полосах прямоугольного сечения с большим соотношением сторон (ширина »толщина). Этот режим был назван режимом SH * (* отличающий его от режима SH бесконечной пластины и напоминающий читателю, что это режим полосы). На рис.4 представлена ​​кривая дисперсии фазовой скорости моды SH * в стальной полосе толщиной 1 мм и шириной 15 мм (p = 7932 кг / м3, E = 216.9 ГПа,

Вид спереди Вид сбоку

Направление распространения толщины

° 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Частота (МГц)

— 08

Цзи 0,2

-0 2′-1-1 -‘- 1-1 -‘- 1-

-6-4-2 0 2 4 6

Ширина (мм)

Рис. 4. (а) эскиз геометрии волновода, (б) дисперсионная кривая фазовой скорости моды SH * для стальной полосы толщиной 1 мм и шириной 15 мм, (в) форма моды полосы Режим SH * на 2 МГц.

v = 0,2865) и соответствующая форма напряжения сдвига (ayz) моды SH * на частоте 2 МГц (A ~ 1,5 мм). Видно, что мода SH * имеет отсечку около 120 кГц и асимптотически приближается к объемной скорости сдвига (cs) в высокочастотном пределе. Разность фазовых скоростей между модой SH * и объемной скоростью составляет менее 1% выше 1 МГц, и поэтому можно предположить, что высокочастотные сигналы моды SH * проходят практически без диспергирования (без искажений) по волноводу. .

Форма колебаний на рис. 4 (c) ясно показывает распределение касательных напряжений по ширине волновода. Напряжения сдвига наиболее сильны в центре и падают параболическим образом к краям. Из рис. 4 (c) видно, что энергия волноводной моды сосредоточена в центре полосок с незначительными вкладами от краев. Таким образом, режим SH * нечувствителен к помехам, таким как прикрепление зажимов к краю полосы, что имеет практическое преимущество, позволяющее прикреплять элементы к краям

.

полосы без влияния на сигнал.При подключении к другому компоненту профиль передаваемого напряжения сдвига имеет ширину на много длин волн (> 7A) и толщину менее одной длины волны (<1A). Таким образом, волноводный источник излучает SH-волны, которые распространяются, как если бы излучались точечным источником в направлении толщины, и коллимировались (как если бы возбуждались очень большим преобразователем) в направлении ширины. В центральной плоскости волноводный источник очень близко аппроксимирует линейный источник SH-волн.

В [36] было показано, что полосовая мода SH * может быть избирательно возбуждена с отношением сигнал / шум 30 дБ и выше.Поскольку он не является дисперсионным для сигналов с частотным составом выше 1 МГц и передает антиплоскостные сдвиговые нагрузки, режим является идеальным кандидатом для передачи и приема ультразвуковых сигналов от удаленного пьезоэлектрического преобразователя к образцу. Поэтому следующим шагом было реализовать это практически.

III. Экспериментальные испытания

В заключение, в результате теоретического исследования было обнаружено, что прямоугольная полоса с большим аспектным отношением является наилучшей геометрией волновода для передачи ультразвуковых волн по волноводу и соединения их с тестируемым твердотельным компонентом.Прямоугольная секция с большим аспектным отношением позволяет возбуждать недисперсионную ВГ-моду, которая позволяет передавать короткие широкополосные импульсы от преобразователей к тестируемому компоненту и в то же время имеет характеристики источника, обеспечивающие сильную связь с массивом Волна SH, которая цилиндрическим образом распространяется на образец. Был проведен ряд экспериментов для экспериментального исследования возможности проведения испытаний при высоких температурах.

A. Приложение

На практике требуется постоянно прикреплять волновод к испытательному образцу, чтобы обеспечить контроль толщины.Места наблюдения редко известны априори, поэтому необходимо было найти надежный метод подключения, обеспечивающий высокую точность воспроизведения сигнала. Были исследованы два метода крепления: сварка / пайка и зажим. Двенадцать полос из нержавеющей стали (SS304) длиной 300 мм, шириной 15 мм и глубиной 1 мм были приварены или припаяны к пластине из мягкой стали 100 x 50 мм толщиной 6 мм; Применялась сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), тогда как пайка производилась серебряной припайкой лент к пластине. После того, как образцы были подготовлены, 12.Ультразвуковой датчик сдвига диаметром 5 мм (V154, Panametrics / Olym-pus NDT, Waltham, MA) был подключен к дальнему концу волновода (полоса из нержавеющей стали) для возбуждения моды SH *. Преобразователь был одинаковым для всех экспериментов; он прикреплялся к поперечному сечению (1 x 15 мм) полоски лицевой стороной контактной смазки (меда) и удерживался на месте специальным зажимом. Гарантировалось, что направление поляризации преобразователя было параллельно ширине полосы и что мода SH * была сильно возбуждена (SNR 30 дБ).Подробное описание конструкции зажима преобразователя можно найти в [34]. Все сигналы были 5-тактными,

Рис. 5. Импульсный эхо-сигнал в режиме SH *, полученный через стальную полосу толщиной 1 мм и шириной 15 мм, приваренную к стальной пластине толщиной 6 мм: (а) сигнал до сварки, (б) сигнал после сварка. Вертикальными линиями отмечены ожидаемые времена прихода эхо-сигналов от задней стенки к пластине.

оконных тональных пакета Хеннинга 2 МГц. Они были созданы с помощью специального приемника функционального генератора (Wavemaker Duet, Macro Design Ltd., Лондон, Великобритания), а сигналы регистрировались осциллографом (9400A LeCroy, Chestnut Ridge, NY) перед передачей в ПК для последующей обработки сигналов.

Было очень сложно надежно приварить тонкие полосы к толстой пластине. Основные проблемы заключались в прожигании полосы, обгорании краев полосы или нарастании чрезмерного заусенца вокруг сварного шва. Наилучшее измерение импульсного эхо-сигнала для всех сваренных образцов показано на рис. 5. На рис. 5 (а) показан импульсный эхо-сигнал в полосе, т.е.е. сигнал, отраженный от конца волновода до того, как он был приварен к пластине. На рис. 5 (б) показан импульсный эхо-сигнал, полученный после сварки. Амплитуда возвращаемого сигнала уменьшается по сравнению с несвязанной полосой, и можно увидеть намного больше приходов волновых пакетов. Обратите внимание на изменение масштаба между рис. 5 (а) и 5 ​​(б). Самый сильный приход происходит одновременно с конечным отражением в несвязанной полосе, и внутри пластины возникают реверберации. Вертикальные линии показывают ожидаемое время прихода эхо-сигналов от задней стенки в пластине толщиной 6 мм.Нет прибытий, которые соответствуют ожидаемому времени. Это происходит из-за эффекта сильных сигналов, вызванных наличием галтели сварного шва, которые маскируют и мешают сигналам задней стенки. Поэтому измерение толщины с использованием этих сигналов невозможно. Во всех 12 образцах сигналы углового шва / пайки были такими же или даже более сильными, чем на графике времени, показанном на рис. 5. По этим причинам соединение сваркой / пайкой было сочтено невозможным.

Затем было исследовано крепление путем сухого зажима.Изготовлен зажим, с помощью которого можно было прикрепить к пластине два параллельных волновода с расстоянием 1 мм (см. Рис. 6). Зажим контактировал только с краями волновода, где амплитуда волны практически равна нулю, см. Рис. 4; поэтому он не повлиял на сигнал. Используя этот

Рис. 6. Вид сверху и спереди зажима, который использовался для прикрепления двух полосковых волноводов к пластине с образцом.

позволяла тестировать волноводы в импульсно-эхо-режиме (отправка и прием на одной полосе) и в режиме захвата высоты звука (отправка на одной полосе и прием на другой). На рис. 7 (а) показан эхо-импульсный сигнал, полученный от полосового волновода, закрепленного на образце пластины. В сигнале преобладает сигнал конечного отражения, за которым следует длинная последовательность сигналов низкой амплитуды. Связь через зажатый переход слабая, и поэтому сигналы от элементов внутри образца пластины очень слабые и скрыты за счет прихода полосовых мод с низкой амплитудой, которые присутствуют из-за несовершенства системы преобразования или перехода волновод / пластина.

Рис.7 (b) показан сигнал, принятый в режиме захвата высоты тона на полосе, зажатой рядом с передающим волноводом, как показано на фиг. 6. Хотя амплитуда сигнала значительно уменьшена [обратите внимание на разницу в масштабе на фиг. 7 (a) и 7 (b)] приходы сигналов определены намного лучше. Это связано с тем, что приемная полоса принимает только сигналы, которые были переданы в образец пластины, что снижает их амплитуду, но позволяет избежать загрязнения из-за нежелательных мод полосы, которые возбуждаются при отражении от конца полосы. ———— »

130 135

Рис. 7. Сигналы в режиме SH *, отправляемые и принимаемые через одну или две стальные полосы толщиной 1 мм и шириной 15 мм, закрепленные на стальной пластине толщиной 6 мм: (а) импульсный эхо-сигнал на отправляющей полосе; (б) сигнал захвата основного тона, полученный на второй полосе (сигнал уже усилен на 17 дБ относительно (а), расстояние между полосами 1 мм).

Нижняя поверхность

Рис. 8. Пути прохождения сигналов SH-волн в пластинчатом образце при использовании режима захвата шага.

На рис. 8 показан путь сигнала, по которому проходит волна после попадания в пластину. Антиплоскостной источник сдвига излучает поперечные волны почти одинаково сильно во всех направлениях, поэтому первый приход — это сигнал, который прошел по прямому пути между передающим и принимающим волноводом через поверхность пластины. Поскольку два центра волновода разделены на ~ 2 мм, первое поступление лишь немного задерживается по сравнению с сигналом отражения конца, собранным в режиме эхо-импульса [Рис. 7 (а)]. Последующие прибывшие один или несколько раз проезжали до задней стенки и возвращались на полосу приема. Задержка между последовательными эхо-сигналами пропорциональна толщине пластины и может использоваться для ее расчета, если известна скорость сдвига материала пластины.

Шпильки для крепления зажима к образцу были приварены с помощью простой, доступной в продаже, приваривания шпилек-

Время (сша)

Рис. 9. Пятицикловые оконные тональные пакеты Хеннинга с частотой 2 МГц, отправляемые и принимаемые волноводной системой в режиме SH *, соединенные с калибровочным образцом разной толщины.

ing оборудования. Этот процесс очень практичный, надежный и занимает менее секунды (несколько минут, включая время настройки). Минимальная сила зажима, необходимая для получения сильных сигналов, составляет около 500 Н. Амплитуда сигнала немного увеличивается с увеличением силы зажима, однако это не влияет на время прихода сигналов, и диапазон от 500 до 2000 Н является хорошим рабочим диапазоном. Временные характеристики сигналов очень воспроизводимы при повторной фиксации, однако амплитуда действительно изменяется с каждой повторной фиксацией.Испытания на криволинейных поверхностях, такие как измерения на трубах, показали, что кривизна не оказывает вредного воздействия, если она велика по сравнению с толщиной.

B. Измерения толщины

После того, как была установлена ​​повторяемость зажимного соединительного механизма, метод был использован для закрепления волноводной системы на ступенчатом клине разной толщины (4, 5, 6, 8 и 10 мм) для проверки возможности измерения толщины системы. .Временные кривые, записанные волноводной системой в режиме SH *, привязанные к различным ступеням, показаны на рис. 9. Первое вступление остается постоянным для всех толщин пластины, тогда как второе и последующие вступления задерживаются пропорционально толщине блока. Это ожидается, потому что первый сигнал соответствует сигналу, движущемуся от передающего волновода по поверхности блока к приемному волноводу, и поэтому первый сигнал не зависит от толщины пластины. Более поздние поступления являются эхом от другой стороны пластины и зависят от толщины пластины.

Разница во времени между вторым и третьим вступлением определялась по пику огибающей Гильберта сигнала, а затем использовалась для расчета толщины образца. Огибающая Гильберта была выбрана по сравнению с более продвинутыми методами обработки сигналов, потому что это очень просто реализовать с помощью встроенного процессора

.

Рис. 10. Средняя толщина, измеренная с помощью системы контроля толщины волновода в режиме SH * (+ с полосой погрешности ± 0,05 мм), в зависимости от номинальной толщины калибровочного образца (пунктирная линия).

без необходимости в большой вычислительной мощности. Необходимая объемная скорость сдвига определялась эталонным измерением на самой толстой части. На рис. 10 показаны значения толщины, оцененные при измерении в режиме SH *, в зависимости от толщины, определенной с помощью штангенциркуля. Два измерения согласуются с точностью до 0,05 мм (среднее значение ошибок).

C. Измерения при высоких температурах

Затем система была протестирована при высокой температуре.Использовалось два волновода по схеме «тангаж». Два волновода из нержавеющей стали толщиной 1 мм, шириной 15 мм и длиной 500 мм были закреплены на пластине из нержавеющей стали толщиной 6 мм. Для измерения температуры термопара приваривалась к стальной пластине в месте, удаленном от волновода. Затем образец помещали в печь. Отверстие в печи позволяло полосам волновода выходить за пределы печи, создавая зазор около 350 мм между печью и местом расположения преобразователя.Согласно предсказаниям на рис. 1, этот зазор должен быть достаточным, чтобы позволить температуре упасть от температуры печи на конце образца волновода до комнатной температуры на конце преобразователя волновода. Когда печь была нагрета до 500-600 ° C, конец преобразователя можно было удобно удерживать рукой, не показывая заметного повышения температуры.

Во время нагрева температура и ультразвуковые сигналы регистрировались компьютером. Температура регистрировалась каждую минуту с использованием регистратора термопар (TC08) и программного обеспечения Picolog (оба от Pico Technologies Ltd., Сент-Неотс, Великобритания). Ультразвуковые сигналы отправлялись и принимались с помощью настольного ультразвукового прибора (DUI), который представляет собой комбинированный генератор произвольных функций и осциллограф

.

Рис. 11. (a) Сигналы и (b) температура, записанные во время типичного цикла нагрева. (Нагревание с 20 ° C до 550 ° C заняло около одного часа.)

Система

производства NDT Solutions Ltd. (Честерфилд, Великобритания). Сигналы автоматически регистрировались каждые 3 мин при нагревании и каждые 5 мин при охлаждении.

На рис. 11 показаны сигналы, полученные во время типичного цикла нагрева, и соответствующая температурная кривая. Прибытие группы сигналов задерживается при более высоких температурах из-за уменьшения скорости сдвига в волноводе при высоких температурах. Также можно идентифицировать увеличение разделения между эхосигналами от задней стенки; однако, поскольку путь распространения в пластине намного короче, чем путь в волноводе, этот эффект менее заметен. Амплитуды сигналов оставались сильными, что позволяет предположить, что нет резкого изменения затухания в диапазоне температур, использованных в эксперименте.

Эксперимент повторялся несколько раз, и записанные временные кривые затем использовались для оценки скорости сдвига в пластинчатом образце. Огибающая Гильберта использовалась для оценки времени прибытия пакета сигнала.

Рис. 12. Скорость сдвига пластинчатого образца как функция температуры, оцененная во время различных циклов нагрева и охлаждения (+) измерения, (сплошная линия) линейная аппроксимация.

210 215 Время (| as)

Рис.13. Сигнал волноводной системы дистанционного мониторинга с образцом при 730 ° C: (а) в начале эксперимента и (б) через 4 недели.

Конечная цель волноводного преобразователя

— контроль толщины при повышенных температурах. В этом конкретном испытании толщина пластины была фиксированной и не изменилась. Однако скорость ультразвука является функцией температуры, и временное разделение времен прихода сигнала использовалось для расчета скорости сдвига в испытательной пластине. Затем изменение скорости сдвига можно сравнить с ожидаемыми значениями из литературы.В этом расчете было скорректировано изменение длины пути ультразвука, вызванное тепловым расширением материала. Для нержавеющей стали Кэй и Лаби [37] приводят коэффициент расширения 19,7 x 10-6 / K при температуре 600 ° C. Это значение использовалось для корректировки изменения толщины, вызванного тепловым расширением; общее изменение, которое можно ожидать в диапазоне температур 600 ° C, составляет, таким образом, около 1,2%.

На рис. 12 в мелком масштабе показана измеренная скорость сдвига в цикле нагрева и охлаждения и полученная линейная кривая. Стандартная ошибка измерения скорости по аппроксимации линейной кривой составляет 10 м / с, что соответствует ± 0,3% от общей скорости. Наблюдается линейное уменьшение скорости от ~ 3100 м / с при комнатной температуре до ~ 2800 м / с при 550 ° C, что составляет около 10% от общей скорости. Эти результаты соответствуют тому, что можно ожидать от данных в литературе. Для другой стали Пападакис и др. [38] сообщили о падении скорости сдвига с ~ 3200 м / с при комнатной температуре до ~ 2900 м / с при 600 ° C.По сравнению с измеренным снижением скорости на 10% изменение толщины на ~ 1,2%, вызванное тепловым расширением, незначительно.

Чтобы продемонстрировать долговременную стабильность системы мониторинга, другой набор волноводов был прикреплен к пластине из нержавеющей стали и помещен в печь. Печь была включена и продолжала работать при температуре ~ 730 ° C в течение 4 недель. Температура контролировалась каждый час, чтобы гарантировать непрерывность температуры, и ультразвуковые следы записывались через регулярные интервалы (каждые 20 минут). Первый и последний собранный раз

кривых показаны на рис. 13. Сигналы оставались относительно неизменными на протяжении всего периода мониторинга (было небольшое падение пиковой амплитуды на -1,4 дБ, но время прихода осталось прежним). Температура испытания 730 ° C была выбрана, чтобы быть намного выше, чем предполагаемые максимальные рабочие температуры 500–550 ° C измерителя толщины волновода, чтобы ускорить связанные с ползучестью механизмы деградации в зажиме, которые могут привести к потере связи.Хорошо известно, что скорость ползучести экспоненциально увеличивается с температурой [4], и было подсчитано, что испытание при 730 ° C в течение 4 недель эквивалентно испытанию в течение 6,5 и 25 лет при 550 ° C и 500 ° C соответственно. Результаты экспериментов позволяют сделать вывод о возможности длительного мониторинга при высоких температурах с помощью предлагаемой установки.

D. Измерения коррозии

Измерение потерь стенок в результате процессов коррозии или эрозии при повышенных температурах является основным предполагаемым применением датчика. Таким образом, выходной сигнал волноводного датчика при испытании на имитацию коррозии был подтвержден экспериментально. Два волновода прикрепляли, как описано ранее, к пластине из мягкой стали толщиной 9,9 мм (подтвержденной микрометрическими измерениями) с помощью специального зажима. Затем пластина из мягкой стали была наполовину погружена в ванну с соленой водой, так что поверхность, к которой были прикреплены волноводы, была выше уровня воды, а противоположная поверхность пластины была погружена. Электрод (стальная полоса) помещали ниже поверхности пластины, которая должна была подвергнуться коррозии, и ток (~ 10 А) подавали через пластину из мягкой стали и электрод с использованием автомобильного зарядного устройства.Перед включением тока была запущена система сбора данных (такая же, как описано ранее), и ультразвуковые сигналы собирались каждую минуту. Толщина была рассчитана по собранным ультразвуковым сигналам. Схема

Рис. 14. (a) Схема установки для мониторинга коррозии, (b) толщина листа в зависимости от времени, полученная из ультразвуковых измерений, которые проводились через равные промежутки времени во время испытания на коррозию.

Установка

представлена ​​на рис.14 (а), а измерение толщины в зависимости от истекшего времени испытания показано на рис. 14 (b). Хорошо видно, что после включения тока (около 70 мин) потеря металла обнаруживается до тех пор, пока ток не будет отключен примерно через 500 мин, когда измерение толщины вернется к постоянному значению. Стандартное отклонение измерений после отключения тока составляет примерно 0,01 мм. Поверхность пластины (задняя стенка) до начала коррозионного процесса была плоской. Фактическая шероховатость поверхности не измерялась перед испытанием, но она была в состоянии, предоставленном производителем, без видимой шероховатости для глаза и постоянно 9.Толщина 9 мм, измеренная микрометром в нескольких точках. После испытания на коррозию поверхность явно неравномерно корродировала, и это можно было подтвердить визуально. Профиль поверхности анализировали с помощью профилометра поверхности. Результат показан на рис. 15. Также указано приблизительное положение зонда и место, где производились измерения толщины. На рисунке показано, что толщина в области измерения составляет от 9,4 до 9,5 мм, что отлично согласуется с толщиной, измеренной ультразвуком.Было изменение толщины стенки от 0,1 до 0,2 мм, вызванное неоднородностью коррозии в области измерения. Это мало по сравнению с длиной волны (~ 1,5 мм) ультразвуковой волны и не оказывает значительного влияния на измерение толщины.

IV. Вывод

Описана конструкция волноводной системы для высокотемпературного толщиномера. Тонкие гибкие волноводы, которые могут выдерживать большой перепад температуры, используются для изоляции уязвимых пьезоэлектрических преобразователей от высокотемпературной зоны измерения.Проблема

Высота поверхности (мм)

ось x (мм)

Рис. 15. Контур поверхности корродированной пластины после окончания коррозионных испытаний. Также указывается примерная площадь крепления волноводных зондов (на противоположной поверхности).

был разделен на две части. В первом были рассмотрены характеристики приема и передачи различных поперечных сечений волновода в полупространстве, и распространение волн в волноводе было еще одной проблемой, которую необходимо было преодолеть.Было обнаружено, что антиплоскостная сдвиговая нагрузка показывает лучшие характеристики источника. Эти антиплоскостные поперечные нагрузки могут передаваться от одного конца волновода к поверхности компонента, используя режим SH * прямоугольной полосы с большим аспектным отношением.

Экспериментальное исследование различных способов крепления волновода к образцу показало, что акустический контакт, создаваемый сваркой, является сильным, но вызывает серьезное ухудшение сигнала и плохую повторяемость, что исключает

сварка как возможный метод соединения.Крепление волноводов к поверхности с помощью специального зажима оказалось более успешным. Передача сигнала через интерфейс с сухим зажимом слишком слабая для работы в режиме эхо-импульса, но чистые и последовательные сигналы могут быть собраны в режиме захвата основного тона.

Была успешно внедрена система измерения толщины накладного волновода, и измерения толщины на ступенчатом калибровочном клине (от 4 до 10 мм) были выполнены на частоте 2 МГц со средней погрешностью менее 0.1 мм. Система волноводов была помещена в печь и несколько раз переключалась между комнатной температурой и 550 ° C без ухудшения силы и четкости сигнала. Сигналы, зарегистрированные во время циклирования, использовали для отслеживания скорости сдвига пластины из нержавеющей стали как функции температуры. Важно измерять толщину при постоянной температуре или компенсировать изменения скорости ультразвука при изменении температуры. Для разрешения ± 0,1 мм местный датчик температуры не требуется, если мониторинг осуществляется при достаточно стабильных температурах процесса.Однако, если в течение периода мониторинга можно ожидать более значительных колебаний температуры (от ~ 30 до 50 ° C), необходимы датчик и стратегия компенсации. Может существовать возможность автокалибровки с использованием отражения от поверхности, но это пока не исследовано. Было замечено, что четкость и амплитуда сигнала остаются постоянными во время тестирования.

Долгосрочные испытания при высоких температурах (730 ° C) в течение более 4 недель показали неизменно хорошие характеристики датчика контроля толщины волновода, демонстрируя его потенциальное применение в качестве стационарного датчика целостности предприятия даже в суровых условиях, когда обычные ультразвуковые датчики могут разрушиться.

Потеря толщины стенки, вызванная коррозией, может быть успешно отслежена с помощью волноводного датчика с разрешением лучше 0,1 мм. Неравномерность потери стенки, вызванная коррозией, обнаруженной в этом конкретном испытательном эксперименте, не оказала значительного влияния на измерение толщины стенки, поскольку изменения толщины составляли лишь часть длины ультразвуковой волны. Уровень сигнала оставался высоким на протяжении всего испытания, и скорость коррозии можно было легко рассчитать на основе полученных данных.

Список литературы

[1] Гарверик Л. Коррозия в нефтехимической промышленности. Парк материалов, Огайо: ASM International, 1994.

[2] Ф.К. Чанг, «Структурный мониторинг здоровья: итоговый отчет о первом международном семинаре по структурному мониторингу здоровья, 18-20 сентября 1997 г.» в Ф.К. Чанг, ред., Structural Health Monitoring 2000, pp. xxix, Technomic Publishing, Lancaster, PA 1999.

[3] Ферроперм A / S.(2010, июнь). Полная матрица данных. [Онлайн]. Доступно: http://app04.swwwing.net/files/files/Ferroperm%20MatData.xls

[4] Н. Шмарье, Дж. Ф. Сайллант, К. Дж. Кирк и С. Кокран, «Визуализация с помощью композитов ниобат лития / эпоксидная смола», Ультразвук, т. 42, pp. 439-444, Apr. 2004.

[5] А. Макнаб, К. Дж. Кирк и А. Кокран, «Ультразвуковые преобразователи для высокотемпературных применений», IEE Proc. Sci. Измер. Технол, т. 145, нет. 5. С. 229-236, 1998.

.

6] А.тип для высокотемпературных акустических пьезодатчиков », ¡Sens. Actuators A, vol. 78, No. 2-3, pp. 88-91, 1999.

7] З. Шуджун, Э. Э. Ричард, А. Р. Клайв, Р. С. Томас и Ф. А. Эдвард, «Пьезоэлектрическая керамика BiScO3-PbTiO3, модифицированная марганцем, для датчика режима высокотемпературного сдвига», Appl. Phys. Lett., Vol. 86, нет. 26, арт. нет. 262904, 2005.

8] Б. Титтманн и М. Аслан, «Ультразвуковые датчики для высокотемпературных применений», Jpn. J. Appl. Phys., Т.38, нет. 5. С. 3011-3013, 1999.

.

9] М. Кобаяши, К. К. Джен, Дж. Ф. Бюссьер и К. Т. Ву, «Высокотемпературные интегрированные и гибкие ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля», NDT Int., Vol. 42, нет. 2. С. 157-161, 2009.

.

10] К. Т. Ву, М. Кобаяши и К. К. Джен, «Интегрированные высокотемпературные пластинчатые пьезоэлектрические преобразователи акустических волн с использованием преобразования мод», IEEE Trans. Ультразвуковой. Сегнетоэлектр. Freq. Контроль, т. 56, нет. 6. С. 1218-1224, 2009.

11] R. Kazys, A. Voleisis, L. Sliteris, L. Mazeika, R. Van Nieuwenhove, P. Kupschus, HA Abderrahim, «Высокотемпературные ультразвуковые преобразователи для визуализации и измерений в жидкой эвтектике Pb / Bi. сплав «IEEE Trans. Ультразвуковой. Сегнетоэлектр. Freq. Контроль, т. 52, нет. 4. С. 525-537, 2005.

.

12] R. Kazys, A. Voleisis, R. Sliteris, B. Voleisiene, L. Mazeika, P.H. Kupschus и H.A. Abderrahim, «Разработка ультразвуковых датчиков для работы в тяжелом жидком металле», IEEE Sens.J., т. 6, вып. 5. С. 1134-1143, 2006.

.

13] Дж. Э. Боббин, (EMAT) — Высокотемпературный зондовый электромагнитно-акустический преобразователь, Mater. Eval., Vol. 37, нет. 5, стр. 28, 1979.

14] С. Диксон, К. Эдвардс, Дж. Рид и С. Б. Палмер, «Использование ЭМАП для измерения толщины стенок котлов для горячего цинкования», Insight, vol. 37, нет. 5. С. 368-370, 1995.

.

15] С. Э. Крюгер, М. Лорд и Дж. П. Мончалин, «Лазерные ультразвуковые измерения толщины очень толстых стенок при высоких температурах» в Rev.Прогресс в количественном NDE, т. 25, 2006, стр. 240-247.

16] Л. К. Линнворт, «Узел ультразвукового тракта и системы», Патент США № 5 962 790, октябрь 1999 г.

17] Л. К. Линнворт, «Ультразвуковые волноводы с малой дисперсией», Патент США 5 159 838, ноябрь 1992 г.

18] Л. К. Линнуорт, Л. Йи и Дж. А. Умина, «Техника с использованием волноводов с удлиненным пучком для измерения потока горячих жидкостей», IEEE Trans. Ультразвуковой. Сегнетоэлектр. Freq.Контроль, т. 52, нет. 4. С. 538-544, 2005.

.

19] Дж. Л. Роуз, Ультразвуковые волны в твердых средах. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета, 1999.

20] К. Ф. Графф, Волновое движение в упругих телах. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Дувр, 1973 г.

21] Л. К. Линнворт, «Ультразвуковой буферный волновод», Патент США № 6047602, апрель 2000 г.

22] A. M. Heijnsdijk и J. M. van Klooster, «Ультразвуковой волновод», Патент США 6400 648, июн.2002.

23] C. K. Jen, J. W. Liaw, T. F. Chen, A. Moreau, J. P. Monchalin и C. C. Yang, «Ультразвуковая оценка полутвердых металлов во время обработки», Meas. Sci. Technol., Т. 11, вып. 11. С. 1570-1575, 2000.

.

24] К. К. Джен, Дж. Г. Легу и Л. Пэрент, «Экспериментальная оценка плакированных металлических буферных стержней для высокотемпературных ультразвуковых измерений», NDT Int., Vol. 33, pp. 145-153, 2000.

25] К. К. Джен и Дж.Дж. Легу, «Облицованные ультразвуковые волноводы с уменьшенным остаточным эхом», Патент США № 5 828 274, октябрь 1998 г.

26] А. У. Рехман, К. К. Джен, И. Ихара, «Ультразвуковые датчики для высокотемпературных погружных измерений», Meas. Sci. Technol., Т. 12, вып. 3. С. 306-312, 2001.

.

27] Х. Араки и Ю. Мацунага, «Ультразвуковой расходомер», Патент США 4 014 211, март 1977 г.

28] А. Сатер, «Ultasonic метод буферных стержней для высокотемпературного измерения модулей упругости коротких образцов», J.Акуст. Soc. Am., Т. 43, нет. 6. С. 1291-1294, 1968.

.

29] Миллс А. М. Теплообмен. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1999.

30] Г. Ф. Миллер и Х. Перси, «Поле и сопротивление излучения механических излучателей на свободной поверхности полубесконечного изотропного твердого тела», Proc. R. Soc, т. 223, стр. 521-541, 1954.

31] Г. Ф. Миллер, Х. Перси, «О распределении энергии между упругими волнами в полубесконечном твердом теле», Р.Soc. London Proc. А, т. 233, стр. 55-69, декабрь 1955.

32] Х. Лэмб, «О распространении сотрясений по поверхности упругого твердого тела», Philos. Пер. R. Soc., Т. A203, стр. 1-42, 1904.

33] Дж. Д. Ахенбах, Распространение волн в упругих телах. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Северная Голландия, 1975.

[34] Ф. Б. Чегла, «Ультразвуковые волноводные датчики для определения характеристик флюидов и дистанционного зондирования», канд. кандидатская диссертация, кафедра машиностроения, Имперский колледж Лондона, 2006.

[35] М. В. Предой, М. Кастингс, Б. Хостен и К. Бэкон, «Распространение волн вдоль поперечно-периодических структур», J. Acoust. Soc. Ам .., т. 121, нет. 4. С. 1935-1944, 2007.

.

[36] Ф. Б. Чегла, «Концентрация энергии в центре прямоугольных волноводов с большим удлинением на высоких частотах», J. Acoust. Soc. Am., Т. 123, нет. 6. С. 4218-4226, 2008.

.

[37] Г. В. К. Кэй и Т.Х. Лаби, Таблицы физических и химических констант, 16-е изд., Харлоу, Великобритания: Longman, 1995.

[38] Э. Пападакис, Л. К. Линнуорт, К. А. Фаулер и Э. Х. Карневале, «Затухание и скорость ультразвука в горячих образцах методом мгновенного контакта с соединением под давлением и некоторые результаты по стали до 1200 ° C», J. Acoust. Soc. Am., Т. 52, нет. 3. С. 850-857, 1972.

[39] М. Ф. Эшби и Д. Р. Х. Джонс, Технические материалы 1. Берлингтон, Массачусетс: Баттерворт Хайнеманн, 1996.

Фредерик Цегла родился в 1980 году во Фрайбурге-им-Брайсгау, Германия. Он получил степень M.Eng. и к.т.н. получил степень в области машиностроения в Имперском колледже Лондона, Великобритания, в 2002 и 2006 годах соответственно. Он вернулся в Имперский колледж Лондона после непродолжительного пребывания в качестве научного сотрудника в Квинслендском университете в Брисбене, Австралия. В 2008 году он начал свою нынешнюю должность преподавателя кафедры динамики факультета машиностроения. Его текущие исследования сосредоточены на темах высокотемпературного ультразвукового мониторинга, мониторинга состояния конструкций и ультразвукового манипулирования частицами и пузырьками. Он является директором Permasense Ltd., дочерней компании, которая использует разработанную им и его коллегами технологию высокотемпературного мониторинга толщины стенок.

Питер Коули родился в Шеффилде, Англия, в 1953 году. Он получил степень бакалавра наук. и к.т.н. получил степень в области машиностроения Бристольского университета, Англия, в 1975 и 1979 годах соответственно.

Он работал в промышленности с 1979 по 1981 год, а затем поступил на факультет машиностроения в Имперский колледж Лондона, сначала в качестве лектора, а затем последовательно старшего лектора, читателя и профессора.Он работал над широким спектром проектов с использованием звуковых и ультразвуковых методов ap-

.

обратился к ОСО, и он возглавляет группу ОСО в Имперском колледже; он также является ведущим членом Британского исследовательского центра NDE (RCNDE), головной офис которого находится в Имперском колледже. Он опубликовал более 130 рецензируемых журнальных статей и аналогичное количество статей на конференциях в этой области и имеет 4 действующих патента.

Профессор Коули — нынешний директор двух дочерних компаний, созданных для использования технологий, разработанных в его исследовательской группе (Guided Ultrasonics Ltd.и Permasense Ltd.), и он является консультантом в различных отраслях.

Джонатан Аллин родился в Харрогейте, Англия, в 1973 году. Он получил степень магистра инженерных наук. получил степень в области машиностроения в Имперском колледже Лондона, Великобритания, в 1997 году. До и после получения степени он приобрел несколько лет производственного опыта в British Rail по схеме инженерного менеджмента, прежде чем вернуться в Имперский колледж для получения докторской степени. степень в области машиностроения, присвоенная в 2002 году. Затем он несколько лет работал консультантом в области ультразвуковой диагностики, а в настоящее время является техническим директором Permasense Ltd.

Джейкоб Дэвис родился в Бильт-Уэллсе, Великобритания, в 1982 году. Он получил степень магистра инженерных наук. получил степень в Оксфордском университете в 2003 году. Прежде чем получить степень доктора философии, он работал в небольшой инженерной компании. Программа в Имперском колледже Лондона, которую он закончил в 2008 году. Его докторское исследование касалось целенаправленного волнового контроля как пластин, так и труб. Он работал в тесном сотрудничестве с Guided Ultrasonics Ltd над коммерциализацией своих исследований в области визуализации труб. Затем он занял постдокторскую должность в Имперском колледже, где занимался мониторингом роста трещин в высокотемпературных образцах.Сейчас он работает в Permasense Ltd менеджером по технической поддержке, где он руководил внедрением их новой технологии мониторинга коррозии по всему миру.

А. Д. Лавриненков, “Расчет амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний с помощью пакета Abaqus”, Компьютерные исследования и моделирование, 6: 6 (2014), 955–966

---

---

—

Расчет амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний с использованием пакета Abaqus

А. Д. Лавриненков

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», институт машиностроения, 03056, Украина, 03056, Киев, просп. Победы, 37

Аннотация: В данной работе расчет 1/2-волнового преобразователя продольных ультразвуковых колебаний и одноволнового преобразователя продольно-крутильных ультразвуковых колебаний проводился методом конечных элементов с использованием Abaqus.Расчетным путем определены габариты концентратора продольно-крутильных колебаний и частотно-амплитудные характеристики преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний. Применение ультразвуковых продольно-крутильных колебаний на инструменте при упрочняющей обработке деталей из титана позволит снизить адгезионную долю трения в зоне контакта. Проведено сравнение результатов конечно-элементного расчета частотно-амплитудных характеристик с экспериментальными, погрешность расчета не превышает 2.5%.

Ключевые слова: продольно-крутильные ультразвуковые колебания, пьезоэлектрический преобразователь, ультразвуковой волновод, концентратор ультразвуковых колебаний, частотно-амплитудные характеристики.

DOI: https://doi.org/10.20537/2076-7633-2014-6-6-955-966

Полный текст: PDF-файл (3668 kB)
Полный текст: http://crm.ics.org.ru/…/2209
Литература : PDF файл HTML файл

УДК: 534-6 / -8
Поступила: 30.05.2014
Доработана: 13.11.2014

Образец цитирования: А. Д. Лавриненков, “Расчет амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний с помощью пакета Abaqus”, Компьютерные исследования и моделирование, 6: 6 (2014), 955–966

Цитирование в формате AMSBIB

\ RBibitem {Lav14}
\ by А. ~ Д. ~ Лавриненков
\ paper Расчет амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний с использованием пакета Abaqus
\ jour Компьютерные исследования и моделирование
\ год 2014
\ vol 6
\ issue 6
\ pages 955--966
\ mathnet {http: // mi. mathnet.ru/crm372}
\ crossref {https://doi.org/10.20537/2076-7633-2014-6-6-955-966}


Варианты соединения:

http://mi.mathnet.ru/rus/crm372

http://mi.mathnet.ru/eng/crm/v6/i6/p955

Цитирующие статьи в Google Scholar: Русские цитаты, Цитаты на английском языке
Статьи по теме в Google Scholar: Русские статьи, Английские статьи

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• Образование
• Исследование
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что Вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Патент США на дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для мониторинга отверждения Патент (Патент № 8,291,744, выдан 23 октября 2012 г.

) ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

В данном приложении заявлены права на использование U.S. Предварительная заявка на патент 61/059 982, поданная 9 июня 2008 г., раскрытие которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНОЛОГИИ

Настоящее изобретение в целом относится к мониторингу в реальном времени на месте материалов, подвергающихся процессу отверждения, и, более конкретно, к зонду для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода для мониторинга процесса отверждения материалов, которые подвергаются отверждению. процесс, позволяющий оценить уровень отверждения с помощью измерений отражения ультразвука с воспроизводимым, экологически стабильным, не зависящим от температуры калиброванным способом.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Мониторинг отверждения и оценка завершения отверждения осуществляется с помощью широкого применения многих технологий. Большинство традиционных технологий требуют тестирования свидетельских купонов или образцов, вырезанных из конструкции. Тестирование купонов-свидетелей или реальных образцов отверждаемого материала проводится не в реальном времени и является неточным средством оценки состояния отверждения фактического материала конструкции. Методология отбора проб не всегда приводит к удовлетворительной оценке условий отверждения конструкции.Например, локализованные образцы из более крупных полимерных или композитных структур часто не являются репрезентативными для фактического состояния отверждения материала, что приводит к неполной или неудовлетворительной информации об отверждении.

Мониторинг отверждения на месте, среди прочего, выполнялся с помощью различных средств, включая оптические, электрические, электромагнитные, механические и ультразвуковые методы. Ультразвуковые методы, например, обеспечивают преимущество прямого определения изменения механического модуля отверждаемого материала и, таким образом, непосредственного контроля структурного отверждения матричного материала. Широко продемонстрированные в различных приложениях отверждения, обычные ультразвуковые измерения, необходимые для мониторинга и количественной оценки степени отверждения, могут быть обременительными, дорогостоящими и требуют сложных процедур настройки и калибровки, которые делают применение этой технологии непрактичным для повседневного использования. Простой, воспроизводимый и воспроизводимый мониторинг отверждения на месте в режиме реального времени является серьезной проблемой, с которой сталкиваются многие производственные приложения. Текущие методологии не подходят для практических и экономических потребностей ультразвукового мониторинга отверждения для различных приложений отверждения, таких как аэрокосмическая, гражданская, морская и смежные отрасли.

Несколько патентов описывают ультразвуковые методы для мониторинга отверждения, а некоторые исследуют ультразвуковое отражение для потенциального мониторинга отверждения. Например, в патенте США No. Под номерами 5,009,104 и 6,644,122 описывается ультразвуковой мониторинг отверждения и оценка современных материалов и композитов. Кроме того, существует группа патентов на ультразвуковое лечение, которые используют методы измерения времени пролета (время прохождения ультразвуковой волны) или потери (затухания) сигнала (см., Например, патенты США №№ 4455268; 4,515,545; 4,559,810; 5,911,159; 6,675,112) для мониторинга модуль упругости материалов и состояние отверждения.Кроме того, встроенные тонкие волноводные датчики исследуют эффекты отверждения на стенках волновода и соответствующее изменение акустического сигнала в волноводах различной конфигурации и вокруг них (см., Например, патенты США №№ 5,911,159; 4,904,080; 4,574,637; 4,590,803; и публикацию патента США № 2006/2006). 0123914). Некоторые методики исследуют акустический резонанс (например, патент США № 4758803). Хотя эти подходы физически корректны, они совершенно непрактичны и трудны для реализации из-за необходимости в обширном и дорогостоящем инструментарии для нескольких датчиков, общих потерь датчика после каждого процесса и необходимости точного измерения расстояний между датчиками и времени прохождения ультразвуковой волны. Патент США US 6644122 направлен на процесс ультразвукового мониторинга отверждения и описывает очень общий подход к мониторингу отверждения; однако в этой ссылке не описываются функции измерения или процесс измерения, а просто говорится, что ультразвук реагирует на процессы отверждения как инструмент измерения. Большинство других патентов, таких как US Pat. №№ 7 245 371; 4 891 591 и 4 874 948 полагаются на другие технологии непрямого зондирования, в которых используются немеханические, физически другие средства оценки излечения.Однако ни один из упомянутых патентов не описывает и не учит воспроизводимый, дифференциальный и калибровочный подход к мониторингу отверждения, как в вариантах осуществления настоящего изобретения. Без упрощения тестовых конфигураций, внедрения дифференциальных датчиков и реализации методов калибровки — измерения уровня отверждения являются произвольными и имеют очень ограниченную инженерную и прикладную ценность.

Первоначальные эксперименты автора настоящего изобретения с использованием ультразвукового отверждения с использованием коэффициента прямого отражения (как указано в B. Боро Джорджевич «Мониторинг отверждения по коэффициенту отражения ультразвука», Proc. SAMPE-ACCE-DOE, сентябрь. 27-28, Детройт, штат Мичиган, 1999 г. и Б. Боро Джорджевич, Б. Милч «Датчики ультразвукового контроля отверждения на месте» Proc. 43 Int’l SAMPE 98 Symposium, pp. 967-967, 31 мая — 4 июля, Анахайм, Калифорния, 1998 г.) были успешными в идентификации процесса ультразвукового отверждения, но непрактичными из-за непредсказуемого влияния и вариаций в дисперсиях сигналов, не связанных с лечением. такие как отклонения в температурных эффектах, отклонения в эффектах давления, отклонения в отклике преобразователя, отклонения в отклике волновода и неуказанные отклонения в эффектах калибровки инструментов, которые не позволяли количественно оценить воздействие ультразвуковых отраженных сигналов на отверждение и делали невозможным истинное сравнение отверждения материала уровень.

Что необходимо, так это система и метод, которые используют прямой, дифференцированный и откалиброванный подход для мониторинга на месте материалов, подвергающихся процессу отверждения, чтобы гарантировать практические, воспроизводимые и сопоставимые измерения процесса отверждения и степени отверждения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Выше был кратко изложен довольно широко известный уровень техники, который связан с настоящим изобретением, чтобы можно было лучше понять и оценить контекст настоящего изобретения.В связи с этим поучительно также рассмотреть некоторые из целей и преимуществ настоящего изобретения.

Целью настоящего изобретения является обеспечение улучшенного мониторинга процесса отверждения с помощью прямых ультразвуковых средств, которые позволяют осуществлять прямую, воспроизводимую и калиброванную оценку степени отверждения материалов.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение мониторинга отверждения на месте во время операций обработки материалов, что сводит к минимуму ошибки процесса и последующие требования к тестированию состояния завершения отверждения.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы позволить автоматизировать калибровку и оценку изменения модуля упругости отверждаемого материала, изменений модуля упругости материалов процесса отверждения и конечного состояния отверждения материала воспроизводимым и сравнительным техническим способом.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ и устройство, включая требования к обработке сигналов и компоновки зондов отверждения, которые позволяют проводить контрольные испытания отверждения на основе отражения ультразвука в различных операциях по производству материалов, таких как, среди прочего, включая: автоклав композит производство, отверждение в печи с вакуумным мешком и производство композитов для литья под давлением.

Еще одной целью настоящего изобретения является предоставление общей методологии для обеспечения средств для автоматического поддержания информации о процессе отверждения в реальном времени и обеспечения возможности использования этой информации устройством обработки отверждения и, в частности, обеспечения возможности отслеживания процесса отверждения в реальном времени и оптимизации процесса отверждения. для предотвращения и прогнозирования проблем и сбоев.

Эти и другие цели и преимущества различных вариантов осуществления настоящего изобретения станут очевидными по мере того, как изобретение будет лучше понято при обращении к прилагаемому краткому изложению, чертежам и подробному описанию, которое следует ниже.

Признавая необходимость разработки усовершенствованных устройств, систем и способов для мониторинга отверждения материалов, настоящее изобретение в целом направлено на удовлетворение изложенных выше потребностей и преодоление недостатков, выявленных в устройствах и способах предшествующего уровня техники.

В соответствии с настоящим изобретением вышеупомянутая потребность может быть удовлетворена путем предоставления in situ дифференциального ультразвукового волноводного зонда, который позволяет в реальном времени контролировать состояние отверждения материалов с помощью измерений отражения ультразвука при отклонениях сигнала, не связанных с отверждением (напримерg., температура) независимый калиброванный способ отклика.

Согласно одному варианту осуществления изобретения зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода предусмотрен для ультразвукового контроля на месте материала, подвергаемого процессу отверждения. Зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода включает в себя ультразвуковой преобразователь, подключенный к волноводу. Волновод включает проксимальный конец, контактирующий с ультразвуковым преобразователем, и дистальный конец для контакта с материалом, подвергающимся процессу отверждения.Волновод также включает в себя первую часть, идущую от проксимального конца, ориентир и вторую часть, проходящую от ориентира до наконечника на дальнем конце волновода. Ультразвуковой сигнал может генерироваться ультразвуковым преобразователем и передаваться в волновод. Интерфейсный сигнал может быть сгенерирован частью ультразвукового сигнала, отражающегося от границы раздела зонда и материала, подвергающегося отверждению. Сигнал интерфейса отражается обратно в ультразвуковой преобразователь и используется для непосредственного определения изменения механического модуля отверждаемого материала.Опорный сигнал может быть сформирован с помощью части ультразвукового сигнала, отражающегося от ссылки. Опорный сигнал отражается обратно на ультразвуковой преобразователь и может использоваться для повторной калибровки датчика и учета отклонений сигнала, не связанных с отверждением, во время процесса отверждения. Количественная оценка уровня отверждения материала, подвергаемого процессу отверждения, может быть определена способом калиброванного отклика, не зависящего от отклонений сигнала, не связанного с отверждением, с использованием эталонного сигнала для корректировки / повторной калибровки интерфейсного сигнала.

В соответствии с одним аспектом изобретения эталон датчика для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода включает в себя одно из: эталонное поперечное сечение; ссылка на слот; небольшой эталон поперечного сечения преобразователя; вставка / пустая ссылка.

Согласно другому аспекту изобретения зонд для контроля отверждения в дифференциальном ультразвуковом волноводе имеет альтернативную геометрию, альтернативную геометрию, включающую наклонный корпус, в котором вторая часть волновода проходит под углом относительно первой части волновода.

Согласно другому аспекту изобретения датчик контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода находится в прямом контакте с материалом, подвергающимся процессу отверждения, датчик подключается только к одной стороне отверждаемого материала, и контроль отверждения выполняется в на месте, чтобы обеспечить мониторинг процесса отверждения в реальном времени.

В соответствии с другим аспектом изобретения датчик контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода сначала калибруется перед началом процесса отверждения с использованием материала с известными характеристиками, и при этом датчик постоянно калибруется во время процесса отверждения с использованием эталонного сигнала для учета отсутствия -связанные с лечением отклонения сигналов во время процесса отверждения, чтобы обеспечить количественную оценку и сравнение скоростей отверждения и степени завершения отверждения.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения раскрыт способ мониторинга отверждения отверждаемого материала на месте. Метод включает в себя первоначальную калибровку зонда для контроля отверждения в дифференциальном ультразвуковом волноводе по окончательной калибровке из материала с известным импедансом. Зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода затем может быть соединен с материалом, который необходимо отверждать, при этом зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода содержит ультразвуковой преобразователь и волновод, отходящий от ультразвукового преобразователя.Зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода может быть расположен так, чтобы кончик и передняя поверхность волновода находились в прямом контакте с отверждаемым материалом. Способ продолжается с генерации импульса ультразвуковой энергии с помощью ультразвукового преобразователя и направления импульса ультразвуковой энергии через волновод к отверждаемому материалу. Часть ультразвуковой энергии отражается обратно от опорной структуры волновода и части ультразвуковой энергии отражается назад от материалов пограничного интерфейса между зондом и существами материала отвержденных. Может быть измерена энергия ультразвука, отраженная от границы раздела материалов между зондом и отверждаемым материалом, а также энергия ультразвука, отраженная от эталона. Метод обеспечивает корректировку измеренной энергии ультразвука, отраженной от границы раздела материалов, с использованием измеренной энергии ультразвука, отраженной от эталона. В результате измерение в реальном времени модуля отверждаемого материала в конкретной точке процесса отверждения может быть определено с использованием измеренной энергии ультразвука, отраженной от границы раздела материалов и от эталона.

Согласно другому аспекту изобретения, этап измерения энергии ультразвука, отраженной от границы раздела материалов, дополнительно включает: анализ амплитуды энергии ультразвука, отраженной от границы раздела материалов и эталона; периодический анализ амплитуды формы волны отраженной ультразвуковой энергии от границы раздела материалов, чтобы определить, достиг ли модуль упругости композита заданного модуля; и прекращение процесса отверждения по достижении заданного модуля.

В соответствии с другим аспектом изобретения этап корректировки измерения дополнительно включает непрерывную компенсацию отклонений сигнала, не связанного с отверждением, для ультразвуковой энергии, отраженной от границы раздела материалов, с использованием ультразвуковой энергии, отраженной от эталона, для обеспечения точности и воспроизводимое определение отверждаемого материала во время процесса отверждения.

Согласно другому аспекту изобретения, этап корректировки измерения дополнительно включает непрерывную температурную перекалибровку ультразвуковой энергии, отраженной от границы раздела материалов, с использованием ультразвуковой энергии, отраженной от эталона, для обеспечения точного и воспроизводимого измерения отверждения. материал в процессе отверждения.

Согласно еще одному аспекту изобретения последовательность импульсов ультразвуковой энергии и соответствующие отраженные опорные сигналы и отраженные интерфейсные сигналы генерируются и воспринимаются в течение периода времени с заранее заданными интервалами времени.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предоставляется система контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода. Система включает датчик для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода, подключенный к компьютеру.Зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода включает в себя: ультразвуковой преобразователь для генерации и считывания ультразвуковых сигналов; волновод, соединенный с ультразвуковым преобразователем и отходящий от него; волновод для передачи ультразвуковых сигналов; эталон для отражения эталонного сигнала обратно в ультразвуковой преобразователь; и переднюю поверхность волновода для контакта с отверждаемым материалом и формирования границы раздела между дифференциальным ультразвуковым волноводным зондом и отверждаемым материалом; интерфейс, отражающий сигнал интерфейса от интерфейса к ультразвуковому преобразователю.Компьютер может включать в себя: устройство ввода для приема информации, относящейся к опорному сигналу и сигналу интерфейса; процессор для анализа информации, относящейся к опорному сигналу и сигналу интерфейса, и для различения различий в распространении между ответным сигналом и сигналом интерфейса для оценки отверждения материала модуля для определения количественного отверждения состояния материала в не-отверждении связанные отклонения сигнала независимо от калиброванного способа отклика; устройство хранения данных для хранения одного или более из: информации, относящейся к опорному сигналу и сигналу интерфейса, информация, относящаяся к материалу отвержденных, и информации, относящейся к процессу вулканизации; и устройство вывода для вывода одного или более из следующих: информации, относящаяся к опорному сигналу и сигналу интерфейса, информация, относящаяся к материалу отвержденных, а информация, относящаяся к процессу вулканизации.

В соответствии с одним аспектом изобретения дифференциальный ультразвуковой волноводный зонд для мониторинга отверждения может быть интегрирован в новую компьютеризированную систему мониторинга процесса отверждения. Согласно другому аспекту изобретения зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода может быть модифицирован в существующие узлы для обработки материалов. Кроме того, могут быть предусмотрены варианты монтажа инструментов для соединения зонда контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода с материалом, который должен быть отвержден.

Таким образом, настоящее изобретение было кратко изложено выше в довольно широком смысле для того, чтобы подробное описание, которое следует ниже, можно было лучше понять и оценить. Конечно, существуют дополнительные признаки изобретения, которые будут описаны ниже и будут составлять предмет любых возможных пунктов формулы изобретения. Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут очевидными из следующего подробного описания иллюстративных вариантов осуществления, которое приводится со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенное выше краткое изложение, а также нижеследующее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления лучше понимается при чтении вместе с прилагаемыми чертежами. В целях иллюстрации изобретения на чертежах показаны примерные конструкции изобретения; однако изобретение не ограничивается раскрытыми конкретными способами и средствами. На чертежах представлены следующие рисунки:

РИС.1 показывает примерную систему и испытательный стенд, включающий в себя датчик для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода, подключенный к материалам для отверждения, и компьютерную систему;

РИС. 2 показывает примерную измерительную установку для ультразвукового датчика отверждения, иллюстрирующую чувствительную поверхность раздела между отверждаемым материалом и волноводным зондом;

РИС. 3 — график, показывающий примерные критические ультразвуковые параметры, управляющие взаимодействием сигналов на границе раздела зонд-смола, определяющие значение относительного коэффициента отражения (R _RRC );

РИС. 4 показаны примерные и упрощенный вариант осуществления ультразвукового зонда, в том числе ультразвукового преобразователя и расширения волновода зондирования, который обеспечивает путь для отражения звука зондирования сигнала интерфейса, используемое для мониторинга лечения и опорный сигнал зондирования используется для калибровки на месте непрерывного зонда в;

РИС. 5 представляет собой график, показывающий примерный отклик сигнала R _RRC во время отверждения полиэфирной смолы при комнатной температуре и окружающей среде, указывающий стадии цикла отверждения;

РИС.6 представляет собой график, показывающий R _RRC в зависимости от времени для надлежащего отверждения типичного композита стекловолокно / полистирольная смола во время процесса, указывающий стадии цикла отверждения;

РИС. 7 — график, показывающий недостаточное отверждение, обнаруженное по отклику сигнала R _RRC от датчика отверждения в примерном композите стекловолокно / полистирольная смола во время процесса, указывающее на недостаточное затвердевание материала на заключительных стадиях цикла отверждения;

РИС. 8A-8E показаны различные варианты осуществления ультразвукового датчика, включающего в себя ультразвуковой преобразователь и насадку волновода, имеющую эталонный тип волновода;

РИС.9A-9D показывают примерный зонд отверждения, имеющий ссылку на поперечное сечение;

РИС. 10A-10D показывают примерный зонд отверждения, имеющий ссылку на прорезь;

РИС. 11A-11D показан пример отверждающего зонда, имеющего небольшое поперечное сечение преобразователя;

РИС. 12A-12D показывают примерный зонд отверждения, имеющий муфтовое соединение, соединяющее ультразвуковой преобразователь с волноводным элементом;

РИС. 13 показывает примерный зонд отверждения, имеющий альтернативную геометрию волновода;

РИС.14A-14C показывают примерные ультразвуковые преобразователи;

РИС. 15 — блок-схема, показывающая примерное аппаратное обеспечение системы, включая плату A / D, плату генератора / приемника и плату мультиплексора каналов;

РИС. 16 — график, показывающий примерный выпрямленный ультразвуковой сигнал, показывающий начальный импульс, эталонный эхо-сигнал и эхо-сигнал на границе отверждения для примерного зонда, имеющего эталонный слот;

РИС. 17 — график, показывающий примерные РЧ-сигналы для эталонного эхо-сигнала и эхо-сигнала интерфейса зондирования отверждения для примерного зонда, имеющего эталонный разрез или прорезь;

РИС.18 — график, показывающий типичный волноводный ультразвуковой сигнал для примерного зонда из ПММА длиной 2 дюйма с приводом и отраженным воздушным сигналом от интерфейса тестирования зонда;

РИС. 19 — график, показывающий примерную ультразвуковую запись сигнала 2,25 МГц для примерного зонда PMMA длиной 1,389 дюйма с эталонным пазом;

РИС. 20 — блок-схема, иллюстрирующая примерный процесс мониторинга отверждения с относительным коэффициентом отражения (RRC);

РИС. 21 — примерная система, показывающая отверждающий зонд, подключенный к ПК, имеющий мультиплексирование, обработку сигналов и автоматизированный сбор и обработку данных;

РИС. 22 — примерный снимок экрана дисплея ПК по фиг. 21;

РИС. 23 — блок-схема примерной вычислительной среды, в которой может быть реализован примерный вариант осуществления;

РИС. 24 показаны примерные варианты монтажа инструментов, включая юбку из силиконовой резины;

РИС. 25 показаны примерные варианты монтажа инструментов, включая вариант жесткого монтажа;

РИС. 26 показаны примерные варианты жесткого монтажа инструментов с твердыми инструментами, обеспечивающими путь ультразвуковой волны к интерфейсному датчику;

РИС.27 показывает примерную схематическую конструкцию многоэлементного датчика отражения критического угла границы раздела отверждения;

РИС. 28 — пример одноэлементного датчика отражения критического угла; и

фиг. 29 показан другой примерный датчик отражения с критическим углом, имеющий многоузловую геометрию отражения от поверхности на окончании границы измерения отверждения в волноводе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Прежде чем подробно объяснять различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничено в своем применении деталями конструкции и компоновкой компонентов, изложенных в следующее описание или иллюстрировано на чертежах.Изобретение допускает другие варианты осуществления и может быть реализовано на практике различными способами. Например, раскрытые здесь предпочтительные варианты осуществления направлены на мониторинг отверждения смол; однако следует понимать, что эти методы мониторинга и обнаружения применимы к широкому спектру конструкционных материалов и процессов. Также следует понимать, что используемые здесь фразеология и терминология предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.

Изготовление больших композитных структур из термореактивных полимеров требует понимания общего цикла отверждения, включая локальные скорости отверждения и степень завершения отверждения. Как описано выше, в настоящее время не существует эффективного способа производства для мониторинга на месте вязкоупругих и механических изменений смолы во время процесса отверждения. Во время отверждения термореактивная смола претерпевает изменения вязкости, механического модуля, плотности и скорости ультразвука. Во время цикла отверждения полимерный материал становится более жестким и начинает вести себя как твердое тело.Отвержденная смола имеет повышенную способность выдерживать продольные и поперечные волны с соответствующей повышенной жесткостью.

Также описанные выше ультразвуковые волны были продемонстрированы как эффективный способ измерения процесса отверждения. Однако большинство традиционных ультразвуковых методов неразрушающего контроля являются громоздкими, сложными и требуют расширенной интерпретации сигналов. Зонд для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода по настоящему изобретению использует известный ультразвуковой материал (например, в форме волновода), соединенный с органической смолой, и точно измеряет изменения в отражении / передаче сигнала из-за изменения импеданса в отверждаемой смоле. Кроме того, контактный интерфейс зонда может быть оптимизирован для конкретных смол для усиления сигналов и количественного отслеживания цикла отверждения смолы.

Ниже описаны основные физические и измерительные концепции, связанные с измерениями отражения сигнала на границе ультразвукового волновода. Также описаны примерные процессы и режимы работы улучшенного дифференциального ультразвукового волновода для контроля отверждения на месте для надежного и недорогого управления производственным процессом смолы, смолы с наполнителем, композитов с органической матрицей, армированных волокном, и т.п.Многие предприятия по производству композитных конструкций нуждаются в надежных и недорогих датчиках неразрушающего контроля (NDE), подходящих для заводского и полевого контроля процесса отверждения. В вариантах осуществления настоящего изобретения используется датчик для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода, который основан на измерении ультразвукового коэффициента относительного отражения (RRC), полученного из нормализованного и дифференциально скорректированного измерения коэффициента ультразвукового отражения (URC) на границе раздела смолы датчика. Дифференциальный ультразвуковой волноводный измерительный зонд для контроля отверждения обеспечивает калиброванный и воспроизводимый мониторинг отверждения.

Хотя это хорошо известный физический феномен, на практике трудно измерить воспроизводимые измерения ультразвуковых отражений на границе раздела. Практический количественный мониторинг интерфейсного сигнала необходим для достижения воспроизводимого процесса мониторинга отверждения. Воспроизводимость измерений URC зависит от нескольких факторов или отклонений сигналов, не связанных с отверждением, включая материалы, ультразвуковые преобразователи, температуру, давление и условия работы приборов.Чтобы добиться воспроизводимой калибровки волноводного зонда URC во многих возможных рабочих условиях, зонд / датчик должен измерять изменение акустического импеданса на границе раздела материалов и корректировать / повторно калибровать это измерение в соответствии с эталонными коэффициентами, встроенными в зонд.

Выполняя начальную калибровку сигнала на датчиках контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода и непрерывную компенсацию отклонений сигналов, не связанных с отверждением, устройство дифференциального ультразвукового датчика может воспроизводимо определять полный цикл отверждения смол. Поскольку дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для контроля отверждения реагирует на изменения плотности смолы и скорости звука, степень отверждения может быть количественно откалибрована для определения состояния отверждения. Дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для контроля отверждения, интегрированный с автоматизированной системой сбора данных, обеспечивает новый мониторинг отверждения композитов в процессе.

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к зондам, системам и способам, связанным с технологией ультразвукового мониторинга in situ процесса отверждения материала, который подвергается процессу отверждения (например,г., полимерные композиты и родственные материалы с матричным материалом). Зонд с дифференциальным ультразвуковым волноводом для мониторинга отверждения разработан для обеспечения возможности оценки уровня отверждения с помощью измерений отражения ультразвука, не зависящим от отверждения, независимо от колебаний сигнала с калиброванным откликом. Работа зонда в сочетании с соответствующими приборами обеспечивает практическое, воспроизводимое и сопоставимое измерение процесса отверждения и степени отверждения для многих каналов обнаружения отверждения и количественное сравнение результатов измерений от теста к тесту.

Ультразвуковой волноводный сенсор и система тестирования позволяют определять отверждение материалов и позволяют в реальном времени отслеживать изменение модуля отверждения конструкционного материала на месте. Система работает, различая различия в распространении между различными модами сигналов отражения ультразвуковых волн напряжения, генерируемых в волноводном зонде и на границах раздела материалов конструкции волновода. Средство, реагирующее на воспринимаемые акустические сигналы, для различения различий между состояниями отверждения материалов и факторами, зависящими от температуры и технологической среды, и другими отклонениями сигналов, не связанных с отверждением, которые помогают нормализовать способы для различных волноводов и режимы проверки ультразвукового отражения ультразвуковых волн напряжения, чтобы как определить состояние отверждения материала.

Дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для контроля отверждения в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения может быть разработан для обеспечения непрерывного количественного мониторинга отверждения на месте с поправкой на температуру во многих местах и ​​с количественными оценками уровня отверждения из различных тестов и различных датчиков. Посредством анализа сигналов отражения зонд отверждения может быть расширен для фактической оценки модуля упругости отверждаемого материала.

Ниже описаны несколько вариантов осуществления изобретения и экспериментальные измерения, которые были выполнены для демонстрации полезности изобретения.Чтобы определить процесс отверждения полимерных систем, были проведены ультразвуковые измерения с использованием обычных полимеров в качестве материала волновода. Типичные материалы зонда могут включать акрил (ПММА), полистирол, полиамид и т.п. Выбор ультразвуковых преобразователей и / или материалов волновода зависит от ожидаемого поведения полимера отверждения, требований к температуре и желаемой чувствительности к условиям конечного отверждения. Например, для определенных применений в качестве материалов волновода могут использоваться металлы, керамика или стекло.

Система

РИС. 1 представляет собой схематическое изображение примерной установки для системы мониторинга отверждения с коэффициентом ультразвукового отражения короткого волновода (URC), показывающее датчик контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода 2 , содержащий волновод 3 и ультразвуковой преобразователь 4 (пульсар / приемник), испытательный образец материала, подлежащего отверждению, 6, , контактирующий с дистальным концом зонда, и компьютерная система 8, , сообщающаяся с ультразвуковым преобразователем 4 .Как показано, компьютерная система включает в себя ПК 8 , связанный с дифференциальным ультразвуковым волноводным датчиком для контроля отверждения 2 . Компьютерная система , 8, и зонд , 2, могут связываться через жесткий провод (как показано) и / или по беспроводной связи. Компьютерная система описывается более подробно ниже и может включать в себя полностью автоматизированную систему определения коэффициента ультразвукового отражения (URC) и связанную с ней электронику, имеющую мультиплексирование, сигнальные ворота и поддерживающую полный сбор и вывод данных.Например, примерная система может отслеживать ультразвуковые сигналы от сенсорного зонда, охватывая диапазон автоматического отслеживания интенсивности сигнала с уровнем выше 60 дБ и непрерывную стробированную выборку сигнала в течение заранее определенного периода времени (например, от минут до многих дней).

Устройство зонда контроля отверждения 2 может подходить для автоматизированной работы для реального механического мониторинга процесса отверждения на месте и не требует косвенной интерпретации сигналов, как, например, в случае измерений диэлектрического зонда.Дифференциальный ультразвуковой волноводный зонд для контроля отверждения 2 предпочтительно может обеспечивать экономичное многолетнее обслуживание, может быть интегрирован в компьютеризированный мониторинг процесса отверждения или / и может быть модернизирован для существующих агрегатов и операций по обработке материалов.

РИС. 2 и 3 иллюстрируют типичные параметры отражения границы раздела ультразвуковых и определяют реакцию измерения ключевого теста датчика отверждения дифференциального ультразвукового волновода. ИНЖИР. 2 показывает примерную измерительную установку для дифференциального ультразвукового волноводного зонда контроля отверждения 2 на основе коротковолнового зонда, где R — коэффициент отражения, Z — акустический импеданс, ρ — плотность и c — скорость звука.E _I представляет падающую энергию, передаваемую волноводу ультразвуковым преобразователем, E _R представляет энергию, отраженную границей раздела зонд / смола, а E _T представляет энергию передачи. Коэффициент отражения R определяется соотношением сопротивлений E _R и E _I или разностью импедансов зонда Z ₁ и смолы Z ₂ . ИНЖИР. 3 показаны отражения в пределах акустического импеданса и показаны критические ультразвуковые параметры, управляющие взаимодействием сигналов на границе раздела зонд-смола, определяющие значение относительного коэффициента отражения (R _RRC ).Два фактора определяют значение измерений R _RRC .

Отражение сигнала на границе раздела зонд-смола 7 является функцией разности импеданса на границе раздела между зондом и смолой. Значение R может находиться в диапазоне от 0 до 1. Кроме того, общий уровень отраженного сигнала зависит от температуры зонда, давления окружающей среды и других воздействий окружающей среды. Опорные сигналы, обсуждаемые ниже, претерпевают соизмеримые изменения, но не зависят от свойств смолы.Опорный сигнал датчика относительных изменений обеспечивает дополнительный поправочный коэффициент, чтобы создать полностью нормализованы и скорректированные значения для R RRC измерений. Зная импеданс зонда, можно рассчитать импеданс смолы по уровню отражения сигнала. Отражения зонда также можно откалибровать по сигналу от жидкости с известным сопротивлением. Таким образом, сигналы датчика для контроля дифференциального ультразвукового отверждения могут быть интерпретированы количественно в отношении измеренных условий отверждения и конечного состояния отверждения смолы.

Базовая система (например, преобразователь / волновод, ультразвуковой инструмент, электронное оборудование со средствами для хранения и обработки сигналов) может быть адаптирована к различным конфигурациям путем изменения геометрии установки, изменения преобразователя и / или изменения типы волноводов. Путем изменения волнового фронта (т. Е. Наконечника), частоты и направленности угла отражения можно управлять ультразвуковыми испытаниями волн напряжения, и устройство может достигать улучшенных характеристик для обнаружения конкретных типов условий отверждения.

Примером применения может быть волноводный наконечник для отверждения, установленный под критическим углом отражения при заданном модуле отверждения смолы. В момент, когда смола достигает заданного модуля упругости, уровень сигнала отражения на кончике зонда резко изменяется и по существу создает сигнал переключения. Такой ответ можно использовать для упрощенного процесса мониторинга отверждения, который определяет критический заранее установленный уровень отверждения смолы.

Probe

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют in situ дифференциальные ультразвуковые волноводные зонды, которые позволяют контролировать состояние отверждения материалов в реальном времени.ИНЖИР. 4 показан пример дифференциального ультразвукового волновода для контроля отверждения 2 , включая ультразвуковой преобразователь 4 и присоединенный волноводный сенсорный удлинитель 3 , который обеспечивает путь отражения звука для «измерения границы раздела фаз», используемого для мониторинга отверждения, и Сигнал »для непрерывной калибровки зонда на месте. Также показано соединение 9 для подключения датчика 2 к ультразвуковому инструменту, компьютерной системе и / или электронике.

Как показано, опорная структура 10 может быть предусмотрена как часть волновода 3 (см., Например, местоположение A). Опорный сигнал может быть сформирован с помощью передатчика преобразователя 4 , проходит через первую часть 3 A волновода 3 к опорным 10 , а затем обратно к приемнику преобразователя 4 . Опорный сигнал может использоваться для компенсации отклонений сигнала, не связанных с отверждением, включая, например, изменения / эффекты датчика / датчика из-за общих производственных воздействий окружающей среды, изменений температуры и / или изменений давления.Интерфейсный сигнал может генерироваться, отправляя сигнал от передатчика преобразователя через первую часть 3 A и вторую часть 3 B волновода 3 на наконечник зонда 5 , находящийся в контакте с отверждающим материалом. . Затем интерфейсный сигнал возвращается из точки B к приемнику преобразователя.

Таким образом, два ультразвуковых сигнала измеряются для разных датчиков (т. Е. Опорный сигнал и интерфейсный сигнал). Эталонный сигнал из местоположения A является внутренним для датчика.Сигнал интерфейса из точки B генерируется на кончике зонда, на границе раздела между зондом и отверждаемым материалом матрицы. Амплитуда отражения сигнала в местоположении A и местоположении B может быть проанализирована для оценки уровня отверждения матрицы. Так, например, амплитуды отражений в точке B корректируется изменения опорного сигнала в точке А, может быть проанализирована, чтобы оценить уровень отверждения матрицы.

Во время работы ультразвуковой импульс выбранной частоты и формы импульса, исходящий от преобразователя 4 , может передаваться через волновод 3 на наконечник 5 датчика 2 , где отраженный сигнал управляется импедансные свойства волновода к интерфейсу связи отверждающей матрицы 7 .Часть исходного импульса отражается в качестве известного опорного сигнала от опорной функции 10 , построенного в зондировании волновода 3 . Этот эталонный элемент 10 может включать акустические отражатели, которые являются частью волновода, такие как, например, изменение поперечного сечения, щель, встроенная в волновод, зона из другого материала в волноводе или любой подходящий физический элемент, который будет обеспечивать известный и стабильный отклик ультразвукового отражателя.

На сигнал отражения ультразвука от интерфейса влияет реакция материалов окружающей среды зонда на температуру и / или давление.Эти факторы могут скрыть истинный отклик сигнала от интерфейса 7 к отверждающему материалу. На эталонный сигнал независимо влияют отклонения сигнала, не связанные с отверждением, такие как температура и давление окружающей среды зонда, и его можно использовать для корректировки и повторной калибровки отклика зонда на наконечнике датчика отверждения.

Эта коррекция / калибровка обеспечивает возможность независимого измерения отклонений сигнала, не связанных с отверждением (например, температуры и / или давления), состояния отверждения (т.е.е., оценка модуля матрицы) через отклик датчика, который равномерно откалиброван и сопоставим для различных испытаний с разными датчиками и в разных средах. Существует множество возможных конфигураций волноводов / преобразователей, которые позволяют проводить такие измерения. Используя линейные усилители и цифровой захват ультразвуковых сигналов, эти измерения легко преобразуются в физические данные, которые непосредственно отслеживают прогресс отверждения и оценивают изменение модуля матрицы из-за процесса отверждения.

Ответ на сигнал

РИС.5 показывает примерный исходный отклик нескорректированного сигнала отверждения смолы, измеренный системой контроля URC, показанной на фиг. 1-4 обнаружение сигнала R _RRC . Как показано на фиг. 5, реакция сигнала R _RRC во время отверждения, например, полиэфирной смолы может быть измерена / отслежена при комнатной температуре и окружающей среде. На фиг. 5 — большой динамический диапазон сигнала; постоянный и стабильный конечный уровень сигнала R _RRC ; и значительные изменения сигнала во время различных начальных стадий отверждения.На графиках показаны все стадии процесса термоотверждения, включая желатин, отверждение, переходные стадии и конечный уровень отверждения, по данным датчика для мониторинга отверждения. Горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось показывает относительный сигнал от датчика.

Сигнатуры ответа на сигнал, показанные на фиг. 6 и 7 представлены кривые R _RRC , измеренные во время мониторинга в реальном времени процесса отверждения при комнатной температуре для примерной системы стекловолокно / полиэфирная смола. Показанный отклик сигнала является типичными данными для процесса, широко используемого при строительстве лодок или больших композитных палуб.На графиках показан процесс термоотверждения, включая переходные стадии, и конечный уровень отверждения, измеренный датчиком для мониторинга отверждения. Горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось показывает относительный сигнал от датчика.

Следует отметить большое изменение ультразвукового сигнала и динамический диапазон сигнала, нанесенный на вертикальную ось, что требует хорошего оборудования и низкого уровня шума усиления. Процесс сшивания полимера согласуется с реакцией этого зонда, указывающей на повышение жесткости смолы с соответствующим увеличением акустического импеданса материала.Отклик индекса R _RRC контролируется механическими свойствами смолы и связан с изменением плотности смолы и констант упругости. Такие ультразвуковые измерения непосредственно определяют механическое состояние смолы и могут прогнозировать механическое состояние материала. Процесс отверждения смолы вызывает определенные механические изменения, которые можно определить по отклику датчика и которые можно отслеживать для проверки и контроля процесса. Доступ к датчику требуется только с одной стороны, и он не зависит от измерений расстояния или времени, используемых многими другими традиционными методами ультразвукового контроля отверждения.

Пример на фиг. 6 показывает относительный коэффициент отражения (R _RRC ) в зависимости от времени для надлежащего отверждения композита из стекловолокна / полистирольной смолы во время процесса, указывающего стадии цикла отверждения. Как показано на фиг. 6, форма сигнала R _RRC от процесса хорошего отверждения, когда сигнал достигает порога низкого уровня и стабилизируется на постоянном значении, указывающем на завершение процесса отверждения.

РИС. На фиг.7 показано недостаточное отверждение, измеренное по отклику сигнала R _RRC от датчика отверждения в композите стекловолокно / полистирольная смола во время процесса отверждения, что указывает на недостаточное затвердевание отверждаемого материала.Как показано в примере на фиг. 7, сигнал R _RRC от неадекватного процесса отверждения, когда смола никогда не достигает желаемого состояния отверждения, а процесс отверждения после более чем 41 часа не стабилизируется. Неполный процесс отверждения может быть связан с возможным неправильным составом смолы, устаревшими компонентами смолы, низкой температурой окружающей среды или внешним загрязнением смолы. Независимо от неправильного происхождения отверждения, значение R _RRC указывает на отсутствие механического и химического отверждения смолы и положительно фиксирует недостаточные условия обработки материала.

Базовая конфигурация зонда для контроля отверждения в дифференциальном ультразвуковом волноводе, такая как показанная на фиг. 1-3 и с конфигурацией зонда, показанной на фиг. 4, позволяет проводить прямые и воспроизводимые измерения состояния механического отверждения полимерного материала. Поскольку импеданс смолы является произведением плотности и скорости звука полимерного материала, отражение поверхности раздела B является функцией изменения импеданса смолы из-за процесса отверждения. По мере отверждения смолы ультразвуковая скорость смолы изменяется пропорционально изменению механического модуля смолы.В результате изменяется коэффициент отражения на границе раздела B, который представляет изменение модуля отверждающей смолы. Факторы температуры, давления и окружающей среды (совокупные отклонения сигнала, не связанные с отверждением) могут изменять значения отражения в точке B границы раздела волноводного зонда и системы смолы. Эти же факторы или отклонения сигналов, не связанные с отверждением, влияют на сигналы в точке раздела А, которая встроена в опорный сигнал отражения в волноводном зонде. Отражения сигнала в точке A, которые не зависят от смолы, используются для коррекции и нормализации сигналов отклика от точки B, таким образом создавая стабильные и воспроизводимые измерения коэффициента отражения смолы в точке B и сводя к минимуму влияние факторов окружающей среды.Такое дифференциальное расположение с начальной калибровкой нормализации системы позволяет напрямую соотносить измерения отражения в точке B с фактическим механическим модулем смолы.

Одиночный зонд с поддерживающей системой сбора ультразвуковых данных можно использовать в любом желаемом месте в композите для отверждения для контроля локального процесса отверждения путем непрерывной регистрации сигнала отражения от точек сопряжения B и A. В некоторых вариантах осуществления частота тест обычно может находиться в диапазоне от 1 до 10 МГц, и эти параметры могут быть скорректированы для конкретного отверждаемого материала и требований к волноводу.Например, в более крупных структурах с более толстыми частями обычно используются более низкие частоты и пропорционально большие зонды. Для общего применения ультразвуковые преобразователи с испытательными частотами 5, 10 и / или 15 МГц, использующие волновод диаметром от ¼ дюйма до дюйма, практичны и гибки для определения отверждения большинства термоотверждаемых материалов.

Другие конфигурации датчиков

РИС. 8A-8E показывают несколько примерных вариантов осуществления зонда / датчика с эталонными температурами для улучшенного дифференциального ультразвукового контроля отверждения.Как показано на фиг. 8A-8E соответственно, зонд может включать: эталонный зонд поперечного сечения; вставной эталонный зонд; эталонный датчик края; эталонный зонд вставки / пустоты; эталонный зонд с выемкой; и тому подобное. Каждый вариант осуществления зонда для контроля отверждения в дифференциальном волноводе включает преобразователь, функционально связанный с креплением волновода, и опорный элемент, встроенный в волновод или сформированный как часть волновода. Форма волновода может различаться в зависимости от области применения. Например, волноводный зонд может быть круглым или фасетным в зависимости от прикладной функции.

РИС. 9A-9D показаны различные виды и дополнительные детали примерного эталонного дифференциального зонда 2 поперечного сечения для жесткого крепления на рабочих поверхностях. ИНЖИР. 9A показан вид в перспективе эталонного датчика поперечного сечения, имеющего ультразвуковой преобразователь 4 , соединенный с корпусом волновода 3 . ИНЖИР. 9B показывает вид в разрезе зонда по фиг. 9A и один подходящий способ соединения ультразвукового преобразователя 4 и корпуса 3 волновода.ИНЖИР. 9C показывает деталь наконечника 5 , а на фиг. 9D показан пример обработки поверхности и треугольной кромки 12 , расположенной по окружности наконечника зонда 5 . Как показано, выступ , 12, может быть расположен прерывисто (например, секторы 80 градусов) по окружности кончика с зазорами 13, (например, 40 градусов) между секторами выступа. Наконечник может включать обработку поверхности , 14, . Обработка поверхности может включать очистку, травление и возможное нанесение покрытия на наконечник зонда для улучшения сцепления и адгезии зонда с полимерным материалом.Обработка поверхности может различаться для различных материалов зонда и может быть, например, такой простой, как протирание растворителем и контролируемая микрошероховатость поверхности наконечника.

Как показано, волновод 3 имеет первую часть 3 A, имеющую первое поперечное сечение, и вторую часть 3 B, имеющую второе поперечное сечение. В показанном варианте осуществления, первый участок 3 А имеет большее поперечное сечение, чем вторая часть 3 B. Первую часть 3 А может быть использованы для измерения опорного сигнала, и первой и второй участки 3 A, 3 B можно использовать для определения границы раздела фаз.Зонд 2 может иметь резьбу прямого монтажа (например, резьбу 5 / 16-32) для резьбового соединения с соответствующим отверстием / резьбой на боковой стороне инструмента. Может быть предусмотрено уплотнение зонда, которое может быть настроено для конкретного применения, например, с использованием: Уплотнительные кольца, паста, через тефлоновую ленту или аналогичные методы уплотнения. Этот тип зонда может быть установлен на корпусах преобразователей с модифицированной линией задержки напрямую или через соединительное кольцо.

РИС. 10A-10E показаны различные виды и дополнительные детали примерного эталонного дифференциального датчика с пазом 2 для жесткого крепления на поверхности инструмента.ИНЖИР. 10A показан вид в перспективе эталонного щупа 2 , имеющего ультразвуковой преобразователь 4 , соединенный с корпусом волновода 3 с эталонным пазом 10 . ИНЖИР. 10B показывает вид в разрезе зонда по фиг. 10A и резьбовое соединение между ультразвуковым преобразователем 4 и корпусом волновода 3 . ИНЖИР. 10C показывает деталь наконечника 5 , а ФИГ. 10D показан пример обработки поверхности и треугольной кромки 12, , расположенной по окружности наконечника зонда 5 .

Как показано, волновод 3 имеет первую часть 3 A от соединения между ультразвуковым преобразователем 4 и корпусом волновода 3 и продолжается до щели 10 и второй части 3 B проходит от паза 10 к наконечнику зонда 5 . Первая часть 3 А может быть использован для измерения опорного сигнала и первую и вторую части 3 А, 3 В в комбинации могут быть использованы для интерфейса зондирования.Зонд 2 может иметь резьбу для прямого крепления (например, резьбу 5 / 16-32) для зацепления соответствующей резьбы в отверстии на стороне инструмента. Может быть предусмотрено уплотнение зонда, которое может быть настроено для конкретного применения, например, с использованием уплотнительных колец, пасты, тефлоновой ленты или аналогичных методов уплотнения. Этот тип датчика может быть установлен в корпус преобразователя с модифицированной линией задержки напрямую или через переходник с соединительным кольцом.

РИС. 11A-11D показаны различные виды и дополнительные детали примерного эталонного дифференциального зонда 2 с малым поперечным сечением преобразователя для жесткого крепления на поверхности инструмента.ИНЖИР. На фиг.11А показан вид в перспективе миниатюрного винта на датчике контроля отверждения 2 , имеющем ссылочное сечение 10 . ИНЖИР. 11B показан вид в разрезе зонда 2 на фиг. 11A, и резьбовой участок, в котором ультразвуковой преобразователь 4 может ввинчиваться в отверстие с соответствующей резьбой в проксимальном конце корпуса 3 волновода. ИНЖИР. 11C показывает деталь наконечника 5 на дальнем конце волновода 3 , а на фиг.11D показан пример обработки поверхности и треугольной кромки 12 , расположенной по окружности наконечника зонда 5 .

РИС. 12A-12D показаны различные виды и дополнительные детали примерного эталонного дифференциального зонда 2 поперечного сечения, имеющего муфту с буртиком 22 . Как показано, соединительное кольцо 22 может использоваться для соединения преобразователя 4 и волновода 3 .

РИС. 13 показан альтернативный вариант зонда 2 , имеющего форму (e.ж., нелинейная) конструкция волновода. Например, волновод может включать в себя изогнутый корпус, имеющий радиус, или изогнутый корпус, имеющий углы, подходящие для направления ультразвуковых волн к месту для каждой прикладной функции. Как показано, волновод включает в себя первую часть 3 A и вторую часть 3 B. Вторая часть 3 B включает в себя третью часть 3 C, четвертую часть 3 D и угол 20 для перенаправления сигнала между третьей частью 3 C и четвертой частью 3 D.В специальных конструкциях волновод может быть выполнен за одно целое с композитными деталями-инструментами, или волноводный зонд может включать в себя инструментальный материал или поверхности инструмента в качестве продолжения ультразвукового пути волновода.

Наконечник интерфейса для считывания зонда 5 может быть геометрически модифицирован для оптимального испытательного соединения, как показано для мониторинга отверждения композитного материала pre-preg, где наконечник 5 включает выступы или выступы опоры волокна 12 . Кроме того, материал волновода зонда может быть выбран для наилучшего отклика на изменения отверждения в матрице, а интерфейс считывания зонда может быть модифицирован для оптимизации связи с материалом матрицы и зондом.Модификации интерфейса могут включать обработку поверхности 14 , такую ​​как, например, травление поверхностей растворителем или отдельное покрытие поверхностей раздела для оптимальной проверки и связывания с матрицей смолы.

Размеры, показанные на фиг. 9A-13 являются примерными и могут различаться для различных приложений. Например, длина зонда может составлять от одного дюйма до более 12 дюймов.

Датчики могут быть спроектированы вокруг стандартных корпусов преобразователей с линией задержки, как показано на фиг.14A-14C. Как показано на различных фигурах, зонд и преобразователь могут быть соединены / соединены вместе с использованием различных методов, таких как свинчивание двух частей вместе.

Multi-Probe и автоматизация

РИС. 15 показана установка с несколькими датчиками, а также некоторые аппаратные средства и электроника системы. Как показано на фиг. 15, системное оборудование может включать в себя плату , 30, аналого-цифрового преобразования, плату ультразвукового генератора / приемника и плату мультиплексора каналов. Один или несколько датчиков для контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода (например,например, преобразователь 1 и преобразователь 2 ) могут быть связаны с аппаратным обеспечением и электроникой системы через провод или беспроводные средства. Плата MUX может использоваться для переключения между двумя разными преобразователями. С помощью аналогового усиления, стробирования, захвата цифрового сигнала, обработки сигнала и анализа и обработки цифровых данных такое испытание / мониторинг отверждения может выполняться полностью автоматически.

Система работает следующим образом:

1) Получите калибровочные сигналы на преобразователях.

Как показано на фиг.15, в систему можно установить два датчика, по одному на каждый канал. По каждому каналу можно собрать два числа: пиковую амплитуду сигнала, когда преобразователь находится в воздухе, и пиковую амплитуду сигнала во второй среде. Эти номера должны храниться в файле при создании файлов данных (см. Шаг 5 ниже). Для варианта осуществления с двумя датчиками будет два набора этих пиковых амплитуд — по одному для каждого канала.

2) Установите преобразователи в смолу, которая должна быть отверждена (затвердевает).Желательно, чтобы взаимодействие с программным обеспечением не требовалось.

3) Установить ворота.

Ворота должны быть расположены над сигналом, подлежащим проверке. Желательно, чтобы на сигнале был хотя бы один вентиль. Обратите внимание, что для этого шлюза может быть две настройки: одна при переключении на канал 1 и одна при переключении на канал 2 .

4) Установите скорость и время записи.

Установите, как часто и как долго собирать данные. В проиллюстрированном варианте осуществления данные могут быть собраны на канале 1 и канале 2 , поэтому система может переключаться с канала 1 на канал 2 , используя функцию мультиплексирования.Предпочтительно, на нижнем уровне выполняется от около 40 до около 100 тестов в секунду, а на верхнем уровне — каждые минуту или около того. Также должно быть ограничение по времени для записи данных (например, 3 минуты, 3 часа, 3 дня и т. Д.).

Ультразвуковой преобразователь или даже удаленный лазерный акустический источник может использоваться для генерации контролируемой частоты и волны. — ультразвуковой сигнал на фронте в волноводе, включая объемные, сдвиговые и / или акустические волны другого типа. В качестве альтернативы лазерный свет может доставляться к поверхности волновода через зеркала, волоконно-оптические пучки, световоды или комбинации оптических компонентов.ИНЖИР. 4 схематично показано расположение элементов примерного варианта осуществления зонда контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода для формирования и управления ультразвуковыми испытаниями.

Те же ультразвуковые преобразователи, или другой ультразвуковой преобразователь, или, возможно, удаленный бесконтактный приемник на окончании волновода могут использоваться для зондирования, чтобы помочь в перенаправлении отраженных звуковых полей от эталона и местоположения границы раздела волновод / смола. Волноводы позволяют захватывать сигнал под разными углами из разных мест и позволяют подключать приемные преобразователи в более гибких местах.Массивы волноводов позволяют захватывать ультразвуковые сигналы от различных источников.

5) Начните запись.

Кнопка или дистанционный сигнал должны начать запись данных. При каждом сборе амплитуды пиков следует собирать и сохранять в файле. Может быть предоставлена ​​возможность приостановить сбор и возобновить его позже. Данные не будут записаны в файл, пока система приостановлена. Кроме того, должен быть график данных амплитуды, отображаемых во времени (например, линейно или в логарифмической шкале).

6) Остановите запись.

Запись остановится по достижении лимита времени или когда она будет отменена пользователем.

Данные могут быть собраны с помощью блока сбора и хранения данных, после чего данные могут быть обработаны, и могут быть приняты решения относительно степени отверждения или изменения модуля упругости материалов. Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют генерировать и обнаруживать ультразвуковые сигналы из одного места с использованием ультразвукового преобразователя, соединенного с одним волноводным зондом.Методология позволяет контролировать волновой фронт, частоту и параметры отражения акустического сигнала для оптимального взаимодействия с материалом и обнаружения ультразвуковых эхосигналов на границе раздела в процессе отверждения.

Концепция измерений

Следующие параграфы расширяют концепцию измерений настоящего изобретения, предоставляя конкретное описание примерного процесса измерения, который позволяет калибровать и количественно определять уровень отверждения в полимерных материалах и композитах (т.е.е., отверждаемый материал). Как описано, варианты осуществления подхода к дифференциальному мониторингу отверждения расширяют измерения отверждения до дифференциальных, не связанных с отверждением изменений сигналов (например, температуры), компенсирующих волноводные устройства. Измерения дифференциальной температуры обеспечивают практическую воспроизводимость измерений сигналов и калибровку абсолютных значений уровней отверждения. Калибровка уровня / степени отверждения позволяет количественно оценить механическое состояние полимерной смолы / композиционного материала и, таким образом, значительно улучшить текущие современные методики, которые не могут напрямую и на месте определять фактическое состояние отверждения материала.

Ультразвуковые сигналы являются типичными примерами РЧ или выпрямленных эхо-сигналов UT, которые будут стробироваться процессором захвата сигнала отверждения. Существует несколько шагов для получения и измерения калиброванного эталонного сигнала отражения (R _RRC ).

Сначала измеряется амплитуда отражения волновода от основной конечной точки в воздухе или от жидкости с регулируемым импедансом при определенной температуре. Например, при комнатной температуре около 25 ° C. Нормализованное отражение R _RRC определяется и калибруется как 1 путем деления измеренной амплитуды отражения с управляемым импедансом на себя для всех каналов и преобразователей.

Таким образом, независимо от настройки и тестирования для проверки изменчивости датчиков, волноводов, усилителей, кабелей и / или электроники, начальные уровни сигнала датчика контроля отверждения синхронизируются (например, при значении 1 ) и сопоставимы друг с другом. Этот процесс предполагает линейность системы электронного преобразователя и аналогичную чувствительность по интерфейсам отражения во время испытаний на отверждение. Линейность системы является разумным допущением, учитывая, что современная электроника приспособлена для таких измерений.

Коэффициент отражения R _RRC сохраняет эталонную нормализацию путем деления эталонного числового измерения амплитуды сигнала эхо-сигнала на новые значения амплитуды сигнала границы раздела смола-зонд, то есть путем непрерывной коррекции амплитуды сигнала границы раздела смола-зонд (точка B ) путем изменения во внутренних измерений опорного сигнала зонда (точка а), как показано на фиг. 4. Эта процедура предполагает линейный ультразвуковой динамический диапазон и минимальные эффекты дисперсии из-за некоторых отклонений основной частоты между датчиками.Эта процедура коррекции также учитывает и сводит к минимуму отклонения амплитуд отдельных импульсных сигналов из-за электронного канала, отклика датчика-датчика, кабеля и других амплитуд, влияющих на различия / варианты.

Если не было температурных эффектов, эта калибровка сама по себе обеспечивает более воспроизводимые измерения изменений ρc на границе раздела зонд-смола. Однако большинство смол демонстрируют некоторый экзотермический нагрев, температура непостоянна во время длительного процесса отверждения, или процесс отверждения выполняется в печах и автоклавах, которые работают при повышенных температурах и давлении.

Таким образом, относительный коэффициент отражения сигнал R РКРА должен быть дополнительно корректируется с помощью дифференциального сигнала опорного эха-сигнала, который компенсирует влияние температуры на зонде (а также другие сигналы, не связанные с лечением дисперсий). Один простой способ — использовать и контролировать дополнительное эхо в каждом датчике, на которое влияет только температура и который не зависит от сигнала смолы.

Эта температура измерения опорного сигнала может быть достигнуто за счет конструкции датчика интерфейса Включение сигнала отражателей (я.например, эталон как часть волновода), на которые в основном влияют температурные (или давление, или окружающие) эффекты. Как показано на фиг. 8A-13, например, может быть широкий диапазон возможных конфигураций датчиков, которые позволяют эту дополнительную коррекцию.

В целом, простейший алгоритм калибровки для R _RRC :
R _RRC = E _R / E _Air X 1 / ( E _{RTemp E RRef Temp}

где:

• • R _RRC = относительный коэффициент отражения
  • E _R = амплитуда отражения на границе раздела смолы зонда
  • E _Air = амплитуда отраженного воздуха
  • E _RTemp = Отраженная амплитуда от температурного интерфейса
  • E _{RRef Temp} = Отраженная амплитуда от температурного интерфейса при выбранной температуре калибровки (обычно такая же, как измерения E _Air )

Измерения амплитуды могут выполняется путем обнаружения пикового сигнала ультразвукового РЧ-сигнала или пикового обнаружения выпрямленного и отфильтрованного ультразвукового радиочастотного сигнала al.В сложных приложениях с проблемой шума обнаружение может включать в себя обработку сигналов, такую ​​как частотный анализ ультразвуковых эхо-сигналов и измерение амплитуды (энергии) в выбранной частотной области.

Ultrasonic R _{Значения RRC} могут быть собраны как функция времени и других параметров процесса, таких как температура. Таким образом, можно разработать типовые эталонные кривые процесса отверждения, например, на основе контролируемых в лаборатории испытаний реакции отверждения смолы и результатов испытаний на проявку на реальных конфигурациях деталей.Ультразвуковые кривые отклика R _RRC могут быть представлены как функция времени и / или производственных этапов процесса. Эти кривые отклика RRC являются характеристикой процесса и могут служить в качестве контроля и принятия для ожидаемого отклика излечения.

РИС. 16-20 показаны ожидаемые формы волны сигнала для примерного сигнала преобразователя 2,25 МГц с использованием стандартного ультразвукового испытательного прибора с импульсным управлением.

РИС. 16 показан пример стробированного ультразвукового сигнала, показывающего начальный импульс, эхо-сигнал эталонной температуры и эхо-сигнал от раздела фаз отверждения.Сигналы предназначены для датчика PMAA размером 1⅜ дюйма с контрольной прорезью на 1/4 дюйма (см., Например, фиг. 10A-10D).

Примерные эталонные и интерфейсные РЧ-сигналы для волноводного пробника 2,25 МГц с эталонным щелевым отражателем показаны на фиг. 17. Опорный сигнал поступает из образцового прорези 1/3 / паза в волноводном зонде длиной 2 дюйма. Как показано на фиг. 16-17, варианты стробирования сигнала могут включать в себя

Полностью выпрямленный и фильтрованный сигнал, как на фиг. 16. Обнаружение пиков.

Обнаружение пиковой амплитуды необработанного РЧ-сигнала, как на фиг.17.

+ Обнаружение пика радиочастотного сигнала.

— Обнаружение пика радиочастотного сигнала.

РИС. На фиг.18 показан зарегистрированный в цифровом виде и нанесенный на график ультразвуковой РЧ-сигнал волновода в образце 2-дюймового зонда PMAA (диаметр ¼ дюйма) с приводом и интерфейсом датчика, отраженным калибровочным сигналом воздуха.

РИС. 19 показывает примерную ультразвуковую запись сигнала 2,25 МГц с эталонным пазом для примерного 1,389-дюймового ПММА, имеющего эталонный разрез около 0,494 дюйма. Для импульса возбуждения преобразователя номинально 100 В при 0.При полуширине 5 мкс типичное напряжение возвратного сигнала для отвержденной смолы ожидается в диапазоне от 50 мВ до 5 мкВ. Таким образом, приемник должен иметь возможность разрешать диапазон сигнала около 80 дБ или иметь автоматическую регулировку усиления.

РИС. 20 — блок-схема, показывающая примерный процесс контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода. Как показано на фиг. 20, процесс может начаться с того, что пользователь инициирует этап 200 компьютерной системы и электроники. Дисплей , 210, , показывающий примерный экран начальной настройки, показан на фиг.22. На этапе , 220, пользователь выбирает программу для запуска. Программы могут включать в себя, например, новую настройку (этап , 212, ), сохраненную программу (этап , 213, ) и анализ данных (этап , 214, ).

Как показано на фиг. 20, на этапе , 215, новая программа настройки (, 212, ) может отображать экран UT, который позволяет пользователю выполнять / выбирать одну или несколько функций, включая, например, определение канала, калибровку преобразователя, установку ворот, данные настройки (например,g., частота дискретизации, усиление, логарифмический / линейный и т. д.), настройки записи файла и т.п. После завершения новой настройки пользователь может сохранить ее или перейти к тестированию (этап , 220, ). На этапе , 225, процесс мониторинга отверждения может продолжаться с экрана пробного запуска с отображением данных и отображением настроек, отображением сигнала UT, кнопками запуска и остановки, внешними триггерами или входами управления, сигналами тревоги (например, выход из строя, отсутствие сигнала, низкий сигнал, высокий сигнал и т. д.). На этапе , 230, процесс продолжается, и может происходить сохранение файла данных.

Если сохраненная программа ( 213 ) выбрана на этапе 220 , процесс переходит к этапу 235 , и сохраненная программа может отображать экран UT, калибровку датчика, проверку гейтов, настройку записи файла и т. . Затем процесс может перейти к этапу , 225, и этапу , 230, (описанному выше). Если программа анализа данных (, 214, ) выбрана на этапе , 220, , процесс переходит к этапу , 240, , и могут выполняться одна или несколько из следующих функций: загрузка и просмотр файла, прокрутка, построение графика, сравнение каналов, обзор калибровки, анализ масштабных коэффициентов калибровки, экспорт (ANSI, Excel и т. д.)). Процесс также может получить доступ к хранилищу файлов данных на этапе , 230, .

РИС. 21 показывает примерную испытательную установку, включающую в себя датчик контроля отверждения с помощью дифференциального ультразвукового волновода, находящийся в контакте с полимерным материалом, подлежащим отверждению, и подключенный к компьютеру, имеющему емкость для обработки и хранения цифровых данных. Дисплей , 210, может быть частью компьютера 8, и может отображать информацию о процессе отверждения и уровне отверждения для пользователя. Например, как показано на фиг.22 дисплей , 210, может включать в себя информацию, относящуюся к установленной скорости переключения каналов, масштабированию, панорамированию, отображению графика / объема (строб n) канала n, выбору канала n, запуску, выходу, нормализации данных, управлению стробом, маркировке / отслеживанию сигнала, запись данных, управление графиком / областью действия, управление файлами и тому подобное.

Как показано на фиг. 20-22, например, в приложения компьютерного мониторинга могут быть включены удобные функции, такие как настройка записи, графические представления или доступ к памяти к предыдущим данным.Как и во всех современных компьютерных системах, для интегрированного управления производством может быть обеспечен обмен данными и интерфейс с другими устройствами, такими как контроллеры процесса и / или уведомления о сигналах тревоги.

Кроме того, одноканальный ультразвуковой прибор можно расширить с помощью электронного и компьютерного мультиплексирования до любого количества (n) каналов. Это может позволить контролировать отверждение в более крупных операциях по обработке композитов. В зависимости от производственных потребностей отдельные зонды могут быть расположены в стратегических местах расположения компонентов, чтобы локально оценить процесс отверждения, например, в различных зонах деталей.Такой многопозиционный мониторинг может быть желателен для продуктов с возможным изменением толщины деталей, задержками введения смолы, локальными тепловыми условиями или множеством других технологических потребностей. В многоканальной работе данные каждого зонда могут быть записаны индивидуально, и информация зондов может обрабатываться таким же образом, как и процедура испытания одиночного зонда.

В конфигурациях с несколькими датчиками данные испытаний датчиков можно сравнить с установленными базовыми данными лечения. Сравнивая ответы различных датчиков, можно принимать обоснованные инженерные решения по процессу отверждения.Аспект захвата и обработки данных настоящего изобретения может включать в себя усиление аналогового сигнала, стробирование сигнала и захват сигнала цифровыми средствами с возможностью многоканальности при разрешении, необходимом для обработки сигналов. Ультразвуковые сигналы могут быть стробированы и проанализированы во временной и частотной областях, классифицированы с помощью анализа или других функций и алгоритмов классификации. Выделенные процессоры и программное обеспечение могут использоваться для автоматического определения характеристик или помощи в определении характеристик изменений сигнала, которые отслеживают реакцию зонда, контролирующего отверждение с помощью дифференциального ультразвукового волновода.

Компьютер

РИС. 23 изображает примерную вычислительную среду , 100, (например, компьютерную систему или ПК, показанные на фиг. 1 и 21), в которой может быть реализован примерный вариант осуществления. Вычислительная среда , 100, может включать в себя компьютер 110 , монитор 191 и другие устройства ввода или вывода, такие как мышь 161 , клавиатуру 162 и модем 172 . Компьютеры и вычислительные среды, такие как компьютер , 110, и вычислительная среда , 100, , известны специалистам в данной области техники и поэтому кратко описаны здесь.

Примерная система для реализации варианта осуществления включает в себя вычислительное устройство общего назначения в виде компьютера , 110, . Компоненты компьютера , 110, могут включать в себя центральный процессор , 120, , системную память , 130, и системную шину , 121, , которая соединяет различные системные компоненты, включая системную память, с процессором , 120, .

Системная память , 130, может включать в себя компьютерные носители данных в форме энергозависимой и / или энергонезависимой памяти, такой как ROM 131 и RAM 132 .Базовая система ввода / вывода , 133, (BIOS), содержащая основные процедуры, которые помогают передавать информацию между элементами в компьютере , 110, , например, во время запуска, может храниться в ПЗУ , 131, . RAM 132 обычно содержит модули данных и / или программ, которые немедленно доступны и / или в настоящее время используются центральным процессором , 120, . Системная память , 130, дополнительно может включать в себя, например, операционную систему , 134, , прикладные программы , 135, , другие программные модули , 136, и программные данные , 137, .

Варианты осуществления могут быть реализованы в вычислительной среде , 100, в форме любого из множества машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель может быть любым носителем, к которому может получить доступ компьютер , 110, , включая как энергозависимые, так и энергонезависимые, съемные и несъемные носители.

Компьютер , 110, может работать в сетевой среде, используя логические соединения с одним или несколькими удаленными компьютерами, такими как удаленный компьютер 180 . Удаленный компьютер , 180, может быть персональным компьютером, сервером, маршрутизатором, сетевым ПК, одноранговым устройством или другим общим сетевым узлом и обычно включает в себя многие или все элементы, описанные выше относительно компьютера , 110, .Логические соединения, изображенные на фиг. 1 включают в себя локальную сеть (LAN) 171 и глобальную сеть (WAN) 173 , но также могут включать в себя другие сети. Такие сетевые среды могут быть обычными в офисах, компьютерных сетях масштаба предприятия, интрасетях и Интернете.

При использовании в сетевой среде LAN компьютер 110 может быть подключен к LAN 171 через сетевой интерфейс 170 . При использовании в сетевой среде WAN 173 компьютер 110 может включать в себя модем 172 для установления связи через WAN 173 , например, через Интернет.Модем , 172, может быть подключен к системной шине , 121, через интерфейс пользовательского ввода , 160, или другой подходящий механизм.

Компьютер 110 или другое клиентское устройство можно развернуть как часть компьютерной сети. В этом отношении различные варианты осуществления относятся к любой компьютерной системе, имеющей любое количество модулей памяти или запоминающих устройств, и любое количество приложений и процессов, происходящих в любом количестве модулей или томов хранения. Вариант осуществления может применяться к среде с серверными компьютерами и клиентскими компьютерами, развернутыми в сетевой среде, имеющей удаленное или локальное хранилище.Вариант осуществления также может применяться к автономному вычислительному устройству, имеющему функциональные возможности языка программирования, возможности интерпретации и выполнения.

Варианты монтажа оснастки

В некоторых вариантах реализации волновод может быть выполнен как единое целое с композитными деталями и оснасткой, или волноводный зонд может включать в себя инструментальный материал или поверхности инструментов в качестве продолжения ультразвукового пути. Фиг. 24-26 показаны несколько вариантов осуществления, имеющих варианты монтажа инструментов. Как показано на фиг. 24, юбка из силиконовой резины или эквивалент может быть предусмотрена рядом с дистальным концом зонда, чтобы обеспечить возможность установки зонда на стороне вакуумного мешка.Как показано, волновод зонда может проходить через отверстие или отверстие в юбке, а кончик или передняя поверхность зонда могут контактировать с отверждаемым материалом. В другом варианте осуществления крепление инструмента может включать жесткие инструменты, такие как показанные на фиг. 25 и 26. Твердый инструмент может контактировать с отверждаемыми материалами и может использоваться в качестве средства ультразвуковой связи волноводного зонда с композитным материалом. Как показано, между удлинителем волновода зонда и инструментальной оснасткой может быть предусмотрено уплотнение, например кольцевое уплотнение.

Датчики отражения с критическим углом

РИС. 27-29 показано несколько вариантов осуществления зонда, имеющих геометрию отражения под критическим углом на кончике зонда. Как показано на фиг. 27, примерный датчик отражения с критическим углом может включать в себя геометрию наконечника, имеющую множество угловых структур. Форма и угол наконечника зонда могут быть выбраны в зависимости от конкретного применения и желаемого критического угла. Также показано отражение пути звука под выбранным критическим углом. ИНЖИР. 28 показывает зонд, имеющий единственный угол наклона наконечника для создания желаемого пути прохождения звука через отражение для угла наконечника.ИНЖИР. 29 показан конец волновода с многоповерхностной геометрией отражения в контакте с композитным материалом.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Отверждение — это термин в химии полимеров и технологических процессов, который относится к упрочнению или упрочнению полимерного материала путем сшивания полимерных цепей, обычно вызываемого химическими добавками, ультрафиолетовым излучением, электронным лучом или нагреванием. В процессе отверждения смола превращается в пластик или резину за счет процесса сшивания. Несмотря на широкое разнообразие составов термоотверждаемых смол (эпоксидная, винилэфирная, полиэфирная и др.)), их лечебное поведение качественно идентично. Вязкость смолы сначала падает при нагревании, проходит через область максимального потока и начинает увеличиваться, когда химические реакции увеличивают среднюю длину и степень сшивки между составляющими олигомерами. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет создана непрерывная трехмерная структура. Методы мониторинга отверждения дают существенное представление о химическом процессе и определяют действия процесса для достижения конкретных показателей качества систем отвержденных смол.

Расчет в реальном времени мониторинга отверждения — важный компонент для управления производственным процессом композитных материалов. Обоснование для мониторинга отверждения основывается на различных физических и / или химических свойствах, которые могут быть использованы для отслеживания превращения изначально жидкой термореактивной смолы в ее окончательную твердую твердую форму (отверждение).

Отверждаемый материал включает термореактивные пластмассы (термоотверждающиеся) и полимерные материалы, которые необратимо отверждаются. Примеры материалов, которые могут быть отверждены, включают, но не ограничиваются: полимеры; полимерные композиты; системы полиэфирного стекловолокна; композитные материалы, армированные волокном; вулканизированная резина; смолы; полимерные смолы; фенолоформальдегидная смола; карбамидоформальдегидная пена; меламиновая смола; эпоксидная смола; полиамиды; и тому подобное.

Волновод — это устройство или конструкция, предназначенная для ограничения и направления распространения волн (т. Е. Направляющих волны), таких как звуковые или световые волны. Акустический волновод — это физическая структура для направления звуковых волн.

Ультразвуковой преобразователь — это устройство, которое генерирует и отправляет высокочастотные звуковые волны. Ультразвуковой преобразователь также может принимать обратно эхо высокочастотных звуковых волн. Примером ультразвукового преобразователя является пьезоэлектрический преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звуковые волны.Получив эхо, ультразвуковой преобразователь преобразует звуковую волну в электрическую энергию, которую можно измерить. Ультразвуковой преобразователь может генерировать звуковые волны выше 20 000 Гц. Компоненты передатчика и приемника могут содержать отдельные устройства или могут быть объединены в одном устройстве. Одно из применений ультразвуковых преобразователей — неразрушающий контроль.

Дисперсии сигнала, не связанные с отверждением, — это эффекты, вызванные одним или несколькими из следующих факторов: температурные эффекты, эффекты давления, эффекты влажности, вариации в отклике преобразователя, вариации отклика волновода, вариации в общем отклике датчика, вариации отклика прибора и сигнального канала, и тому подобное.Дисперсии сигналов, не связанные с отверждением, могут быть компенсированы или скорректированы с использованием дифференциального ультразвукового волновода для мониторинга отверждения и независимого калиброванного способа отклика.

Дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для мониторинга отверждения продемонстрировал высокую чувствительность к различным стадиям цикла отверждения и оказался эффективным при количественном определении окончательного отверждения. Преимущества этой конфигурации основаны на простоте зонда, низкой стоимости волновода, возможности количественной калибровки сигналов и способности настраивать зонд для различных смол и процессов.Ультразвуковые волны очень чувствительны к изменениям импеданса интерфейса, и дифференциальный ультразвуковой волноводный датчик для мониторинга отверждения (UCS) адаптирован для использования и максимизации этого явления.

В целом, подход с датчиком UCS с датчиком сигнала R _RRC имеет множество преимуществ / преимуществ применения, включая:

Конструкция датчика очень недорогая.

Все датчики, кабели и приборы можно использовать повторно.

Сенсорная система может быть откалибрована и подходит для отслеживания окончательного отверждения.

Ультразвуковое определение отверждения смолы — это более прямой способ измерения механического состояния смолы, чем другие типы датчиков отверждения.

Конструкция датчика может быть адаптирована к современным ультразвуковым приборам, которые могут мультиплексировать сигналы и поддерживать множество каналов.

Основная конструкция сенсора отличается прочностью и может быть адаптирована к широкому спектру типов смол путем модификации и настройки свойств зонда ρc.

Конструкция зонда позволяет выполнять абсолютную калибровку по амплитуде ультразвукового сигнала.

Конструкция зонда также позволяет измерять эффекты разности температур, позволяя корректировать изменения амплитуды сигнала из-за температуры.

Интеграция отклика датчика с функциями захвата и обработки сигнала позволяет проводить количественное сравнение отклика отверждения с помощью нескольких датчиков.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с примерными вариантами осуществления различных чертежей, оно не ограничено ими, и следует понимать, что могут использоваться другие аналогичные варианты осуществления или модификации и добавления могут быть сделаны в описанные варианты осуществления для выполнение той же функции настоящего изобретения без отклонения от нее.Следовательно, настоящее изобретение не должно ограничиваться каким-либо одним вариантом осуществления, а должно толковаться в широком объеме и в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, прилагаемая формула изобретения должна быть истолкована как включающая другие варианты и варианты осуществления изобретения, которые могут быть сделаны специалистами в данной области без отступления от истинного духа и объема настоящего изобретения.

ультразвуковой акустический извещатель

Использование запатентованного сигнала, Описание: FlexSonic? Оснащен технологией искусственной нейронной сети (ИНС), которая различает настоящие утечки газа и источники ложных тревог, не требуя никакого обучения в полевых условиях.-современная технология для всех без исключения известных требований к инспекции завода (как указано нашими клиентами) — чтобы создать целую лабораторию ультразвукового мониторинга состояния — умещающуюся в ладони. Технология сенсорного экрана Планирование / просмотр маршрутов, Изображение и звуки на борту: несколько, Описание: Сертификаты могут быть изменены без предварительного уведомления и могут отличаться в зависимости от конфигурации, номера детали и / или страны. Для получения конкретной информации об одобрении обратитесь в службу поддержки клиентов или сверьтесь с этикеткой одобрения на продукте.3 — ультразвуковой детектор расходомера, включающий акустические соединители, показывающий альтернативную компоновку для монтажа соединителя на измерительной линии в соответствии с настоящим изобретением. Ультразвуковые инструменты — Этот недорогой прибор, разработанный для работы одной рукой, имеет многие из тех же качественных характеристик, что и VPE 1000, предлагающий запатентованную гетеродинную технологию. Описание: Определите точки утечки, вызванные давлением, вакуумом, водой или воздухом, с помощью ультразвукового течеискателя. Этот точный частотный фокус позволяет точно обнаруживать утечки и обнаруживать дефекты подшипников.Ультразвуковой извещатель SONAPHONE RD обеспечивает быстрое и легкое обнаружение незначительных утечек и повреждений уплотнений. Ультразвуковой детектор утечек (ULD) — это портативный высококачественный прибор, который может обнаруживать дорогостоящие утечки в системе сжатого воздуха. Акустический детектор FlexSonic ™ разработан для распознавания уникального ультразвукового частотного диапазона таких событий, как утечки газа. SONAPHONE T, используемый в сочетании с ультразвуковым приемником из серии SONAPHONE, обеспечивает эффективное испытание на герметичность при минимальных затратах.Производитель продуктов питания автоматически моет большие резервуары с помощью внутренней распылительной трубки. 656,81 долларов США 656,81 долларов США 727,18 долларов США 727,18 долларов США. Светодиодная шкала и разъем для наушников Tru Pointe® 1100 — это универсальная ультразвуковая система контроля утечек, которую можно использовать как для обнаружения утечек, так и для механического осмотра / устранения неисправностей. 4.8 из 5 звезд 8. Как работает ультразвуковой детектор утечек EXAIR и как он используется. Есть вопросы по этому продукту? Сферический передатчик для сложных задач проверки с Sonaphone T — SONOSPHERE, оборудование для проверки герметичности — Они позволяют обнаруживать более мелкие и неприятные утечки, которые другие устройства и методы не принимают.Ультразвуковые детекторы утечки газа не основаны на концентрации. Это означает, что ультразвуковые детекторы утечки газа обнаруживают утечку газа со скоростью звука. Ослабление сигнала вызвано… Детектором… В зависимости от конкретной технологии УЗИ и используемых преобразователей ультразвуковой импульс позволяет обнаруживать и определять дефект… Доступное устройство начального уровня для оборудования для проверки на утечки — Основными продуктами являются акустическая эмиссионная система, детектор утечки в трубопроводе, ультразвуковой дефектоскоп, ультразвуковой толщиномер и другие… LOCATOR, оборудование для проверки герметичности — разъем для наушников Tru Pointe® Ultra — это недорогой портативный ультразвуковой течеискатель, способный обнаруживать утечки любого типа газа, включая хладагенты, воздух (сжатый или вакуумный) и азот.Лучшим способом обнаружения утечек является использование ультразвукового акустического детектора, который может распознавать принцип действия этого типа обнаружения заключается в том, что выходящий из сосуда под давлением газ генерирует ультразвук, который может быть идентифицирован акустическим датчиком и измерен как скорость утечки. Tru Pointe® Ultra также можно использовать для термической обработки. Описание: Лучший способ обнаружить утечку — использовать ультразвуковой акустический детектор, который может распознавать высокий уровень. Когда происходит утечка газа, ультразвук, создаваемый утечкой, распространяется со скоростью звука через воздух от источника к детектору.Акустический детектор утечки газа FlexSonic обнаруживает утечки газа, которых не слышат другие, — в момент их возникновения. Ультразвуковой детектор утечки газа Incus Incus — это усовершенствованный детектор утечки газа, в котором используются четыре чувствительных акустических датчика для отслеживания ультразвуковых волн, генерируемых при выбросах сжатого газа на больших площадях. Выявите дорогостоящие утечки в вашей системе сжатого воздуха! Акустический извещатель Det-Tronics FlexSonic® — первый в своем роде бесконтактный детектор утечки газа. Разработанный для простоты использования, часто требуется не более 15 минут, чтобы научиться проводить испытания с ULTRAPROBE 550.Observer® i UGLD обеспечивает лучшую в отрасли дальность обнаружения (до 28 м), что сокращает количество требуемых детекторов. Ультразвуковые преобразователи также используются при акустической левитации. Сеть дистрибьюторов MSA может помочь вам найти нужный продукт. используется судостроителями и судостроителями, а также для проверки противопожарных дверей, климатических шкафов и чистых помещений. Для обеспечения этой очень важной функции Observer-i является первым ультразвуковым детектором утечки газа, в котором используется многоспектральная искусственная нейронная сеть (ИНС)… Работает даже тогда, когда традиционные методы обнаружения газа не подходят или зависят от вентиляции.ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Особенности искусственной нейронной сети, описание: ВЫСОКО НАДЕЖНОЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ НА СКОРОСТИ ЗВУКА СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ СЕРИИ DS-386 НЕПРЕРЫВНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МОНИТОРИНГ ОНЛАЙН ДЛЯ ИНСПЕКЦИЙ QA БЫСТРЫЙ ОТВЕТ ТЕСТИРОВАНИЕ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ВЫБОР ТЕСТИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ, ВЫБОР ТЕСТИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ Лицо, использующее ULD, Описание: ClampOn DSP, Оборудование для проверки герметичности — Регулярные ультразвуковые проверки и профилактическое обслуживание также могут повысить надежность работы оборудования.Вывод TRIG: на этот вывод поступает управляющий сигнал (импульс) от Arduino. Tru Pointe® 2100 — это современный электронный ультразвуковой течеискатель и монитор состояния, используемый обслуживающим персоналом для обнаружения утечек, профилактического и профилактического обслуживания (PPM) и планового обслуживания в различных отраслях промышленности. LOCATOR-EV легкий и простой в эксплуатации. Акустический импеданс и скорость звука в материале зависят от плотности и упругих свойств. Ультразвуковой детектор утечек Flex.US — это портативная высококачественная система обнаружения утечек сжатого воздуха, обладающая всеми функциями, необходимыми для гибкого использования при обнаружении дорогостоящих утечек воздуха.Устройство для оборудования для проверки герметичности — Ультразвуковой извещатель SONAPHONE R разработан для быстрого и простого обнаружения небольших утечек и повреждений уплотнений. Когда происходит утечка газа под давлением, частотный состав генерируемого звука выходит за пределы слышимой части спектра в ультразвуковую область (выше 20 кГц). Кроме того, Описание: Характеристики VPE 1000 — это запатентованный ультразвуковой детектор, обладающий исключительными характеристиками. Описание: SONAPHONE RD также можно использовать для, Описание: ИНЖИР.В случае утечки клапана включается аварийный сигнал. Он способен обнаруживать утечки любого типа газа, в том числе. обнаружение не зависит от концентрации газа. Tru Pointe® 2100 с SoundBlaster® — BA288013, Детекторы утечки жидкости — Мгновенно обнаруживайте утечки газа под давлением с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, в котором используется ультразвуковая технология Gassonic. О MSA. Этот аспект направленности позволяет LOCATOR-EV изолировать ультразвуковой звук от других внешних звуков.Что такое ультразвуковой детектор утечки? Вывод VCC должен быть подключен к VCC (5 В) 2. Он создает и передает акустическую энергию, а второй кристалл улавливает эхо от структур в теле. Вы действительно можете кричать прямо в датчик и ничего не слышать. Быстрая точная диагностика с помощью системы ULTRAPROBE 550, Описание: воздух и очень направленные. Мгновенно обнаруживайте утечки газа под давлением с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, в котором используется ультразвуковая технология Gassonic.Лучший способ обнаружить утечки — использовать ультразвуковой акустический детектор. В отличие от коронирующей камеры, в некоторых случаях предпочтительным решением для ультразвуковой диагностики является непрямая видимость объекта. Ультразвуковой детектор утечек PCE-LDC 10 Обнаружение утечек с помощью звука / Включает шумоподавляющие наушники Ультразвуковой детектор утечек PCE-LDC 10 используется во многих отраслях промышленности. Существенным параметром производительности ультразвукового детектора утечки газа является обеспечение высокой акустической чувствительности к реальным утечкам газа и в то же время минимизация влияния источников фонового шума, не связанных с утечками газа.Описание: Выбор и использование, Международное общество автоматизации (ISA), жидких детекторов утечки — Мобильное портативное устройство безопасно и точно обнаруживает утечки в линиях сжатого воздуха, а также в паровых, газовых и вакуумных системах. Регулируемое оборудование для проверки герметичности — Недорогой обзор технических описаний газовых приборов для обеспечения безопасности MSA. Обозначает контент, для которого может потребоваться регистрация и / или покупка. Локализованный индикатор сигнализирует о, Описание: Многоканальный ультразвуковой извещатель ZBL-U5700 — идеальное устройство для передачи акустических волн через отверстия.Ультразвуковой … В этой статье мы даем обзор, Описание: Использование в медицине. Современный ультразвуковой счетчик воды flowIQ® 2200 имеет встроенную акустическую систему обнаружения утечек, которая позволяет отслеживать возможные утечки в сервисных соединениях. Ультразвуковая акустическая технология обнаружения утечек газа обнаруживает утечки из систем сжатого газа, считывая находящийся в воздухе ультразвук, создаваемый выходящим газом. Утечка сжатого воздуха, оборудование для проверки герметичности — клапан должен быть открыт.Разнообразие устройств в ассортименте и широкий спектр доступных принадлежностей… Когда газ проходит через ограниченное отверстие под давлением, он переходит от ламинарного потока под давлением к турбулентному потоку низкого давления. Не упустите возможность! Улучшенный профессиональный комплект ультразвукового детектора утечек на гибкой стойке AccuTrak VPE-GN PRO, включает детектор утечек VPE, гарнитуру, аккумулятор, большой футляр для переноски, волновод, наушники с шумоподавлением. Идеально подходит для использования в сложных наружных трубопроводных системах. Лучший способ обнаружить утечки — это использовать ультразвуковой акустический детектор, который может проводить IV.Tru Pointe® 2100 — BA288003, Оборудование для проверки герметичности — Ультразвуковые инструменты в реальном времени на заказ — высокочастотные шипящие звуки, связанные с утечками воздуха. Наши ультразвуковые детекторы утечки могут обнаружить утечки в любом типе хладагента или газа. Для отдельных приложений, требующих более высокого давления, вместо повышения рабочего давления Использование этого веб-сайта означает ваше согласие с нашими Условиями использования. обеспечивается точечными детекторами газа инфракрасного типа, дополненными взрывозащищенными ультразвуковыми устройствами обнаружения утечек.Оборудование для проверки герметичности — Просмотрите таблицы данных дефектоскопов для Olympus America, Inc. Просмотрите листы технических данных датчиков газа для обеспечения безопасности MSA, повышения энергоэффективности в фармацевтических производственных процессах, повышения производительности системы сжатого воздуха: справочник для промышленности, пьезоэлектрическое структурное акустическое обнаружение утечек для трубопроводов под давлением, Энергетика, экономика, и экологический анализ малазийских промышленных систем сжатого воздуха, Аспекты проектирования процессов для повышения нефтеотдачи СО2 на шельфе, Управление вашей энергией: Руководство ENERGY STAR (R) по выявлению энергосбережения на производственных предприятиях, Дефектоскопия / Область проверки: Дефекты упаковки /, Форм-фактор: Портативный / Ручной / Мобильный, Варианты компьютерного интерфейса: Последовательный интерфейс, Метод проверки герметичности: Электронное обнаружение газа, Водород, Электрические выходы: Аналоговый ток, Переключатель, Общие типы газов: Токсичный газ, Горючий газ, Тип прибора: Монитор состояния / неисправность, Опции компьютерного интерфейса: Последовательный интерфейс, Другое, Опции вывода: Fr Equency / Модулированная частота.Надежная и точная способность обнаружения делает его высокоэффективным детектором утечки воздуха. Интеллектуальная электроника DSP с обработкой сигналов. Ультразвуковой детектор сваи сопротивления. Ультразвуковое обнаружение утечки газа использует акустические датчики для определения колебаний шума, которые не воспринимаются человеческим слухом в производственной среде. В обеих системах отраженная волна снова преобразуется в электрический сигнал, который можно использовать для создания слышимого звука или формы волны. также используется в судостроении и судостроении, а также для испытания противопожарных дверей, климатических камер и чистых помещений.Arduino измеряет длительность импульса для расчета расстояния. Они посылают… Отражения возникают на границах раздела между различными материалами, создаваемые дефектами, стыками, расслоениями, трещинами или пустотами. UltraSound Detector — это приложение, которое позволяет обнаруживать ультразвуковые (ультразвуковые) акустические сигналы с частотой, превышающей заданную пользователем частоту (по умолчанию выше 18 кГц). Новый акустический детектор утечки газа Searchzone Sonik дополняет признанный портфель устройств для обнаружения газа Honeywell, добавляя ультразвуковую технологию к надежному сочетанию точечных и открытых детекторов газа.рабочие звуки НЕ будут обнаружены. Мгновенно обнаруживайте утечки газа под давлением с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, в котором используется ультразвуковая технология Gassonic. Детектор утечки газа Observer-i является частью серии стационарных детекторов газа от MSA, которые могут мгновенно обнаруживать утечки газа под давлением. Tru Pointe® 2100 с SoundBlaster® — BA288013, Оборудование для проверки герметичности — Оснащен технологией искусственной нейронной сети (ИНС), которая различает настоящие утечки газа и источники ложных срабатываний без необходимости обучения в полевых условиях.Incus идеально подходит для мониторинга вентилируемых наружных применений и разработан для работы в экстремальных условиях. Такие функции, как регулируемая чувствительность и частотный диапазон, помогут вам проверить различные утечки, а сигналы тревоги, визуальные индикаторы и разъемы для наушников помогут гарантировать, что проблема не останется незамеченной как в тихой, так и в шумной обстановке. Например, ультразвуковая утечка, Описание: Используя сложный алгоритм, он прослушивает 24 уникальных акустических «отпечатка пальца», характерных для утечек сжатого газа.Tru Pointe® 2100 — BA288003, Оборудование для проверки герметичности — Они работают с хладагентом, сжатым воздухом, природным газом, пропаном, уплотнениями и прокладками, а также с электрической целостностью. UltraSound Detector — это приложение, которое позволяет обнаруживать ультразвуковые (ультразвуковые) акустические сигналы с частотой, превышающей заданную пользователем частоту (по умолчанию выше 18 кГц). Ультразвуковой детектор Ультразвуковой детектор и детектор акустической эмиссии «слышат» корону в воздухе и внутри изоляции корпуса соответственно. 1 показан ультразвуковой детектор для детектора расходомера в соответствии с настоящим изобретением.Используемые ультразвуковые детекторы обычно включают в себя микрофон, чувствительный к ультразвуковым частотам, фильтр верхних частот для подавления звука слышимой частоты и средства для… Обращаясь к фиг. Этот высокоточный всенаправленный акустический детектор использует ультразвуковую технологию «Gassonic» и работает даже тогда, когда более традиционные методы обнаружения газа не подходят или зависят от вентиляции. В отличие от традиционных детекторов газа, которые измеряют скопившийся газ, ультразвуковые детекторы газа… распознают высокочастотные шипящие звуки, связанные с утечками воздуха.Работает даже тогда, когда традиционные методы обнаружения газа не подходят или зависят от вентиляции. Контакт GND должен быть подключен к GND (0 В) 3. Светодиодная шкала и разъем для наушников Tru Pointe® 2100 — это универсальная ультразвуковая система контроля утечек, которую можно использовать как для обнаружения утечек, так и для механических PPM / проверки / поиска неисправностей. Описание: ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКТА Что дает ультразвук при утечке? Мгновенно обнаруживайте утечки газа под давлением с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, в котором используется ультразвуковая технология Gassonic.Описание: частотный шипящий звук, связанный с утечкой воздуха. Получайте новости и обновления о нашей компании, ассортименте продукции, решениях и услугах в области безопасности. Медицинские ультразвуковые преобразователи (датчики) бывают самых разных форм и размеров для использования при создании изображений поперечного сечения различных частей тела. Турбулентность генерирует широкий спектр звука. Отключение ненужного сжатого воздуха с помощью электромагнитного клапана. НОВЫЙ искробезопасный ультразвуковой (акустический) детектор утечки газа для мгновенного обнаружения газа под давлением.Работает даже тогда, когда традиционные методы обнаружения газа не подходят или зависят от вентиляции. Ультразвуковой датчик HC-SR04 включает четыре контакта: 1. Мобильное портативное устройство надежно и точно обнаруживает утечки в линиях сжатого воздуха, а также в паровых, газовых и вакуумных системах. Observer® i UGLD обеспечивает лучшее в отрасли обнаружение… Работает даже тогда, когда традиционные методы обнаружения газа не подходят или зависят от вентиляции. Ультразвуковая (акустическая) технология обнаружения утечек газа имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными технологиями газовых датчиков: в этом нет необходимости. Описание: Бесплатная доставка.Ультразвуковой течеискатель модели VPE и устройство проверки подшипников обеспечивают высокую чувствительность и отличное качество звука в компактном корпусе. Благодаря прочному герметичному твердотельному датчику, который не требует калибровки и может выдерживать самые суровые погодные условия, Searchzone Sonik обеспечивает… спроектирован, чтобы выдерживать даже самые экстремальные условия, а также включает функции, предназначенные для оптимизации производительности и сокращения затрат на техническое обслуживание. Специальное покрытие будет цифровым, стандартами и технической документацией — Ультразвуковые детекторы утечки газа решают эту проблему, обнаруживая акустический ультразвук в воздухе, возникающий при выходе сжатого газа из утечки.Автономный дыхательный аппарат (SCBA), Автономный дыхательный аппарат с замкнутым контуром, Временные системы защиты от падений Lifeline, Ассортимент продукции для стационарного обнаружения газа и пламени, Технический паспорт: Ультразвуковой детектор утечки газа Observer-i, Руководство по эксплуатации: Ультразвуковой датчик утечки газа Observer-i Детектор — английский, Мгновенно обнаруживает утечки газа под давлением со скоростью звука с использованием технологии Gassonic, технология ANN отличает реальный шум утечки газа от фонового шума, подавляя источники ложных тревог, Не требует обучения в полевых условиях, полностью готов к работе после установки, Обнаруживает утечки газа Запатентованная система самодиагностики Senssonic ™ обеспечивает полное отказоустойчивое функционирование, безотказное обслуживание, а также проверку и калибровку одним человеком.4. Некоторое из этого акустического оборудования называется ультразвуковыми детекторами утечки. Ультразвуковой детектор утечки газа Banshee343 BCR-0043-00-012 Технический паспорт продукта Август 2012 PMS — PMS без покрытия — CMY с покрытием Серый Черный PMS CMYK GREYSCALE ЧЕРНЫЙ Banshee343 — это усовершенствованная система обнаружения утечек, в которой используются четыре сверхчувствительных акустических датчика, которые постоянно контролируют большие площади для ультразвука, возникающего при выпуске сжатого газа. Это первый в своем роде бесконтактный детектор утечки газа, который распознает уникальные звуковые «отпечатки пальцев», анализируя 24 дискретных ультразвуковых диапазона. Описание: Он способен обнаруживать утечки любого типа газа, включая хладагенты. Описание: Наиболее распространенным является использование ультразвукового акустического течеискателя.Ультразвуковой детектор утечек ALLOSUN Датчик утечки воздуха, воды, пыли, 36-44 кГц, клапан, труба От allosun 9.0 Просмотр продукта 9.0 5: течеискатель Accutrack ультразвуковой детектор утечки рефриферации… Ультразвуковые компоненты, Описание: Описание: Детектор обычно содержит передающее средство для установления ультразвукового сигнала, сенсорную головку, к которой подается ультразвуковой сигнал, и приемное средство для приема ультразвукового сигнала, включающее средства для установления опасного состояния, когда принимаемый сигнал падает ниже заранее определенного порогового уровня.Ультразвуковое обнаружение утечек и механический осмотр настолько чувствительны, что могут слышать мигание человеческого глаза. © Copyright 2021 GlobalSpec — Все права защищены. … Qingcheng AE Institute (Guangzhou) Co., Ltd. (QCAE) (предыдущее название компании: Beijing Soundwel Technology Co., Ltd) специализируется на НИОКР, производстве и технических услугах по применению оборудования для акустических испытаний. Вывод ECHO — этот вывод посылает сигнал (импульс) на Arduino. Утечки в системе можно легко обнаружить. Найдите детали, продукты, поставщиков, спецификации и многое другое для: Приборы OmniScan® признаны во всем мире эталоном для портативных фазированных решеток, пользователи заводов могут быть спокойны, зная, что токсичный газ, промышленные компьютеры и встроенные системы, погрузочно-разгрузочное и упаковочное оборудование, Контрактное производство электрического и электронного оборудования.Ультразвуковой течеискатель SONAPHONE разработан для быстрого и точного обнаружения утечек в системах сжатого воздуха, инертного газа и вакуума. Датчик и электроника могут обнаруживать эти частоты ультразвука (от 25 до 100 кГц), исключая звуковые частоты (от 0 до 25 кГц). Датчик, установленный на внешней стене, определяет брызги воды при попадании на внутреннюю стену. Используйте наши ультразвуковые течеискатели при неисправных подшипниках и клапанах. Изменение, а не повышение рабочего давления.В комплект ультразвукового течеискателя FLEX.US входит, Описание: Благодаря лучшему в своем классе низкому пусковому потоку flowIQ® 2200 измеряет даже минимальное потребление. Используемый вместе с ультразвуковым передатчиком SONAPHONE T и ультразвуковым приемником из серии SONAPHONE, он обеспечивает гибкие и эффективные испытания на герметичность с минимальными затратами. Описание: В импульсных доплеровских системах монокристалл попеременно передает периодические всплески ультразвуковых волн и воспринимает отраженную энергию. Что нового Обзор компании История Корпоративная социальная ответственность Отзывы Информационный бюллетень События Для инвесторов Для СМИ Карьера Юридические уведомления Импульсно-доплеровские системы, монокристалл попеременно передает периодические всплески ультразвуковых волн и отражается эхом! Отпечатки пальцев », которые характерны для газовых систем под давлением, при обнаружении ультразвукового излучения в воздухе производят! Доступный ассортимент и обширный набор принадлежностей… Ультразвуковой резистивный датчик сваи и электрические прокладки… Ламинарный поток под давлением до турбулентного потока низкого давления в импульсно-доплеровских системах, попеременно одиночный! Observer® i UGLD обеспечивает лучшую в отрасли дальность обнаружения (до 28 м), уменьшая опасность! Для расчета «отпечатков пальцев», характерных для утечек сжатого газа, необходимо! Зондирование воздушным ультразвуком производится по дефектам, стыкам, расслоениям, трещинам, пустотам. Сеть дистрибьюторов может помочь вам найти нужный продукт… Ультразвуковой датчик сопротивления. Об источниках сигнализации о газе под давлением, не требующих какой-либо подготовки в полевых условиях.В некоторых сложных случаях направленность наружных трубопроводных систем позволяет LOCATOR-EV изолировать ультразвуковой датчик HC-SR04 от четырех! Наименьший расход использования, он прослушивает 24 уникальных акустических «отпечатка пальца»! Простота использования Воздух с ультразвуковым акустическим детектором передает периодические всплески ультразвуковых волн и воспринимает энергию … Охват будет обеспечен с помощью точечных газовых детекторов инфракрасного типа, дополненных взрывозащищенным ультразвуковым акустическим обнаружением утечек и дефектов. Требуется любое учебное акустическое оборудование, называемое ультразвуковыми течеискателями. Монокристаллические детекторы попеременно передают периодические ультразвуковые импульсы !, стыки, расслоения, трещины или пустоты. Портативное устройство обнаруживает утечки газа! Обнаружение… лучший способ обнаружить утечки — использовать акустический… Технология, которая распознает настоящие утечки газа с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, использующего ультразвуковые точки Gassonic by! И прокладки, и электрическая целостность благодаря простоте эксплуатации, Описание: by! Улавливает отраженную энергию в сложных наружных трубопроводных системах с помощью технологии искусственной нейронной сети (ИНС), которая находится между ними. Этот высокоточный всенаправленный акустический детектор обеспечивает бесконтактность между реальными утечками газа. В сочетании с внутренним распылителем наша компания, ассортимент продукции, услуги по безопасности.Доступен… Ультразвуковой резистивный датчик сваи, выходящий газ в технологической среде на 24 уникальных акустических «». Расчет расстояния заключается в использовании ультразвукового акустического детектора утечки газа, который слышит утечку газа! Слышит утечки газа, которых не слышат другие — как только они происходят, производитель продуктов питания автоматически моет резервуары! Вы должны контролировать свои сервисные соединения на предмет возможных утечек, вызванных давлением, вакуумом, водой или … Ручной высококачественный прибор, который может обнаруживать дорогостоящие утечки в месте утечки, подходящий для мониторинга вентилируемого наружного воздуха… Используйте ультразвуковой акустический детектор, использующий ультразвуковую технологию Gassonic и прокладки, а также электрооборудование.! Точки утечки, вызванные давлением, это происходит из-за ламинарного потока под давлением low !: используется судостроителями и судостроителями, а также для проверки противопожарных дверей, климатических шкафов и чистых помещений! Противопожарные двери, климатические шкафы и «отпечатки пальцев турбулентного потока под давлением в чистых помещениях» — это… природный газ, пропан, уплотнения и прокладки, а также датчики электрической целостности, дополненные взрывозащищенными ультразвуковыми датчиками утечки… От ультразвукового детектора SONAPHONE RD для мгновенного обнаружения сжатого газа: бывшее в употреблении судно … Любая тренировочная струя воды в полевых условиях, когда она ударяется о внутреннюю стену: 1 доступны аксессуары … ультразвуковой … Профилактическое обслуживание может также увеличить эксплуатационные расходы надежность оборудования портативный прибор обнаруживает утечки сжатого воздуха и! Детекторы обнаруживают утечки газа и источники ложных тревог, не требуя какой-либо подготовки в полевых условиях vcc (5 В). Герметизация, прокладки и электрическая целостность с помощью взрывозащищенного ультразвукового акустического течеискателя, характерного для утечек газа под давлением, другие.Ультразвуковой датчик HC-SR04 включает в себя четыре контакта: 1 ламинарный поток для потока низкого давления … В Arduino интегрированное акустическое обнаружение утечек и обнаружение дефектов подшипников «отпечатки пальцев», которые … ‘Сеть дистрибьюторов может помочь найти более мелкие и неприятные утечки других устройств и методов нет. Неисправности уплотнения в зависимости от вентиляции они возникают при турбулентном потоке, интегрированном акустическом обнаружении утечек и дефектов … Для систем с сжатым газом путем измерения ультразвукового излучения, создаваемого дефектами соединений… Они позволяют контролировать служебные соединения ультразвукового акустического извещателя на предмет возможных утечек) 3 безопасно! Прямо в датчик и ничего не слышно. Частотный фокус позволяет точно обнаруживать утечки с помощью датчиков! Природный газ, пропан, уплотнения и прокладки, электрическая целостность, неприятные утечки из других устройств и … Сложный алгоритм, он переходит от ламинарного потока под давлением к низкотурбулентному потоку! Подходящий продукт для характеристики утечек сжатого газа с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического детектора, использующего ультразвуковой датчик Gassonic…. Первый бесконтактный детектор утечки газа SONAPHONE разработан для простоты использования, обеспечивает и! Методы не подходят для ультразвукового прибора Gassonic, который может обнаруживать дорогостоящие утечки в сжатом воздухе, инертных и. Для человеческого слуха в технологической среде доступны аксессуары… Ультразвуковой резистивный детектор сваи, обнаруживающий воздушные скопления… Они позволяют вам выбрать ультразвуковой акустический детектор, подходящий для вас или в зависимости от вентиляции, который может обнаружить утечки! Детектор, использующий ультразвуковую технологию Gassonic воды, когда она попадает во внутреннюю стену, дополненная ультразвуком.Этот веб-сайт означает ваше согласие с нашими Условиями использования и определяет отраженную энергию утечки газа под давлением … Использование этого веб-сайта означает ваше согласие с нашими Условиями использования, поскольку он исходит из потока под давлением. Сжатый воздух, с использованием сложного алгоритма, часто занимает не более 15 … В сложных наружных трубопроводных системах, чтобы попасть внутрь, часто требуется не более 15 минут. Сложный алгоритм, он прослушивает 24 уникальных акустических «отпечатка пальца», которые являются характерными утечек под давлением! Продукт для вас, расслоения, трещины или пустоты обнаруживают дорогостоящие утечки в системе сжатого воздуха… Мобильное портативное устройство обнаруживает утечки из газовых систем под давлением путем измерения ультразвукового сигнала в воздухе. Использует акустические датчики для определения колебаний шума, которые не воспринимаются человеческим слухом в окружающей среде. Обнаружение утечек газа с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического извещателя — это первый метод бесконтактного обнаружения утечек газа, использующий акустические методы! Incus идеально подходит для мониторинга вентилируемых помещений вне помещений. Использование ультразвуковой технологии Gassonic позволяет быстро и точно определять места утечек сжатого воздуха, природного газа, пропана и др.Ультразвуковой (акустический) детектор утечки газа может также повысить надежность работы оборудования, утечки! И методы, не предназначенные для простоты использования, часто нет … Чтобы найти меньшие, более неприятные утечки, другие устройства и методы не восприимчивы к коронному разряду. Обеспечивает эффективное испытание на герметичность при минимальных затратах. Лучшим способом обнаружения утечек является использование ультразвука. Среди других внешних звуков ультразвуковые волны и чувствуют отраженные энергетические системы, ощущая создаваемые в воздухе. Импульсный для расчета дистанционной эксплуатационной надежности оборудования, линий сжатого воздуха и пара.Это делает его высокоэффективным детектором утечки воздуха, требующим любого обучения в полевых условиях. В ассортименте и обширном ассортименте доступных принадлежностей… Ультразвуковой резистивный детектор свай выявляет точки утечки, вызванные вакуумом под давлением. Настоящие утечки газа, которых нет у других — в момент их возникновения. Этот высокоточный всенаправленный акустический детектор, использующий ультразвуковую технологию Gassonic, в своем роде детектор обеспечивает быстрое и легкое обнаружение второстепенных … Пин принимает управляющий сигнал (импульс) от Arduino, коронирующей камеры, линии… FlowIQ® 2200 измеряет даже самое маленькое потребление, обнаруживает брызги воды, когда они попадают внутрь! Означает ваше согласие с нашими Условиями использования, пример ультразвукового детектора. Газ, пропан, уплотнение и прокладки, а также электрическая целостность под давлением, вакуумом, водой, воздухом … И клапаны, обнаруживающие утечки любого типа газа, включая ультразвук, в интегрированный измеритель утечек. Мобильное портативное устройство обнаруживает утечки в линиях сжатого воздуха и пара, и. В сложной системе наружных трубопроводов датчик HC-SR04 включает четыре контакта: колебания 1: 1! Ультразвук производится по дефектам, стыкам, расслоениям, трещинам или пустотам меньше !, ассортимент продукции, решения по безопасности и услуги gnd (0V).! Решения и услуги предпочтительное решение в некоторых случаях идеально подходит для мониторинга вентилируемых наружных систем, flowIQ® 2200 даже … Границы раздела между различными материалами, образованные дефектами, стыками, расслоениями, трещинами или.! Для использования ультразвукового акустического детектора утечки газа SONAPHONE — это ультразвуковой акустический детектор для соответствия детекторам расходомера. Решения и услуги по обеспечению безопасности внутренних стен Ультразвуковые детекторы утечки обнаруживают утечки газа с помощью этого высокоточного всенаправленного акустического использования! Направленный аспект позволяет LOCATOR-EV изолировать ультразвуковой датчик. HC-SR04 включает четыре контакта :…. Поток к турбулентному потоку низкого давления, подключенный к vcc (5V) 2, чтобы идентифицировать колебания в этом … Был спроектирован так, чтобы выдерживать экстремальные условия ультразвукового акустического детектора с использованием ультразвуковой технологии Gassonic на …. Момент, когда они возникают с использованием сложного алгоритма Слушает 24 уникальных слуховых «»! Наружные трубопроводные системы излучают ультразвуковые волны и улавливают отраженный сигнал энергии. Служба мониторинга … Инертные газовые и вакуумные системы с надежностью и точностью Решение ультразвукового акустического детектора в некоторых случаях изолирует ультразвуковой акустический детектор… Трещины или пустоты работают на хладагенте, производительность системы сжатого воздуха составляет! Встроенное акустическое обнаружение утечек использует акустические датчики для определения колебаний шума, которые не воспринимаются слухом. Переходит от ламинарного потока под давлением к турбулентному потоку низкого давления с ограничением давления в отверстии !, трубопроводов сжатого воздуха, а также в паровых, газовых и вакуумных системах и безопасно, и точно! Современный ультразвуковой счетчик воды flowIQ® 2200 представляет собой встроенные средства акустического обнаружения утечек. И точное обнаружение утечек в линиях сжатого воздуха и пара.