Princip ultrazvukového testování

Kratší než běžné zvukové vlny, vlnové délky ultrazvuku dělají dobrý směr, ale také přes neprůhledný materiál, tato vlastnost byla široce používána při ultrazvukovém testování, tloušťce, měření vzdálenosti, dálkovém ovládání a technologii ultrazvukových zobrazovacích zařízení. Ultrazvukové zobrazování je technologie, která využívá ultrazvuku k zobrazení vnitřního obrazu neprůhledných objektů. Z měniče ultrazvukové akustické čočky zaměřené na neprůhledný vzorek byla ultrazvukem nesená ze vzorku procházena jako součást informace (jako je schopnost odrazu, absorpce a rozptyl zvukových vln), akustická čočka konverguje na piezoelektrický přijímač, elektrický signálový zesilovač, pomocí skenovacího systému může být na displeji zobrazen neprůhledný obraz vzorku. Přístroj se nazývá ultrazvukový mikroskop. Ultrazvuková zobrazovací technologie byla široce používána při lékařských vyšetřeních, při výrobě mikroelektronických přístrojů používaných pro kontrolu na velkém měřítku integrovaného obvodu, slouží k zobrazování slitin různých kompozic v oblasti vědy o materiálech a hranicích zrna atd. Akustická holografie je ultrazvukový interferenční princip záznamu a reprodukce trojrozměrného obrazu opačné akustické zobrazovací technologie, jeho princip a optická holografie jsou v podstatě stejné, jen záznamové prostředky odlišné (viz holografie). Se stejnou motivací zdroje ultrazvukového signálu byly dva snímače umístěny v kapalině a spustili dva koherentní ultrazvukové paprsky: paprsek skrz předmět, který se zkoumá poté, co se stal vlnou, spoustou referenční vlny. Objektová vlna a koherentní superpozice akustického hologramu referenční vlny, vytvořené na povrchu kapaliny, s akustickým hologramem s laserovým paprskem, s použitím laserového odrazu na akustickém holografickém difrakčním efektu a zpětné získávání věcí zpravidla s kamerou a televizními přijímači pro pozorování v reálném čase .

Význam ultrazvukového čištění

Ultrazvukový čisticí účinek je víc než lidská sluchová vlna v kapalině. Když je ultrazvuková propagace v pracím prostředku, vzhledem k zvukové sondáži je podélná vlna, podélná vlna podporující roli média může způsobit změnu tlaku kapaliny, což vede k mnoha malým vakuovým bublinám, označovaným jako "kavitační účinek". Při otryskávání bublinkovou kompresí může dojít k silnému nárazu, může být při fixaci předmětů rozptýlených v rohové špíně a zvýšit efekt praní, kvůli délce ultrazvukové frekvence takanami, silné pronikající síle, takže má trhlinu nebo skrytá komplexní struktura čištění, může dosáhnout úžasného efektu praní

Ultrazvukové čištění je založeno na kavitaci, tj. V čisticí tekutině v rychlé tvorbě četných bublin a rychlého implozí. Výsledný šok odfiltruje nečistoty z vnitřního a vnějšího povrchu obrobku ponořeného do čisticího roztoku. S nárůstem ultrazvukové frekvence se zvyšuje počet bublin a náraz na trhání je oslabený. Vysokofrekvenční ultrazvuk je proto obzvláště vhodný pro čištění malých nečistot bez přerušení povrchu obrobku. Rozšíření kavitačních bublinek a bublin v burze (impuls) jsou vytvořeny aplikací vysokofrekvenčních (ultrazvukových) zvuků vysokou intenzitou na kapaliny. Jakýkoli ultrazvukový čisticí systém proto musí mít tři základní prvky: čisticí kapalinu v nádrži, převádí elektrickou energii na mechanickou energii vysokofrekvenčního elektrického převodníku signálu a ultrazvukového generátoru.

Převodníky a generátory

Nejdůležitější částí ultrazvukového systému čištění je převodník. Existují dva druhy měničů, jeden je magnetický převodník, který je vyroben z niklu nebo slitiny niklu. Piezoelektrický snímač z titanátu zirkoničitanu olovnatého nebo jiné keramiky.

Když je piezoelektrický materiál umístěn do elektrického pole s různým napětím, deformuje se. To se nazývá "piezoelektrický efekt". Magnetické snímače jsou naopak vyrobeny z materiálů, které se deformují v měnícím se magnetickém poli. Bez ohledu na druh měniče je nejzákladnějším faktorem obvykle intenzita kavitačního účinku.

Ultrazvukové vlny, stejně jako jiné zvukové vlny, jsou sérií tlakových bodů, vlna, která se stlačí a rozšiřuje střídavě (jak je znázorněno níže). Je-li zvuková energie dostatečně silná, kapalina je vytlačena v expanzním stádiu vlny a vytváří se bubliny. Ve stlačeném stavu vlny tyto bubliny okamžitě prasknou nebo implodují v kapalině, což vytváří velmi účinnou sílu nárazu, zvláště vhodnou pro čištění. Tento proces se nazývá kavitace. Zvuková vlna komprese a expanze jsou analyzována teoreticky, výbuch kavitační bubliny vyvolá tlak více než 10000 psi a vysokou teplotu 11000 ° C a v okamžiku výbuchu rychle vyzařuje vnější záření. Energie uvolněná jednou kavitační bublinou je velmi malá, ale každou sekundu v okamžiku výbuchu vznikají miliony kavitačních bublin, kumulativní efekt bude velmi silný, způsobí silný dopad znečištění povrchového povrchu obrobku, to jsou všechny vlastnosti ultrazvukové čištění. Pokud je ultrazvuková energie dostatečně velká, kavitace nastane všude v čisticím roztoku, takže ultrazvuk může účinně vyčistit malé trhliny a otvory. Kavitace také podporuje chemické reakce a urychluje rozpouštění povrchových membrán. Avšak pouze v určité oblasti tlaku kapaliny je nižší než tlak plynu uvnitř bublinových zápalů, což v oblasti vyvolá fenomén kavitace, takže generovaný snímačem ultrazvukové vlnové amplitudy je dostatečně velký, aby uspokojil tento stav. Minimální výkon potřebný k vytvoření kavitace se nazývá kavitativní kritický bod. Různé kapaliny mají různé kritické body kavitace, takže ultrazvuková energie musí překročit kritický bod pro dosažení čisticího účinku. To znamená, že kavitační bubliny mohou být vyrobeny pouze tehdy, když energie překračuje kritický bod pro ultrazvukové čištění.

Význam frekvence

Hluk se vytváří, když je pracovní frekvence nízká (v rozsahu lidského sluchu). Pokud je kmitočet nižší než 20 kHz, pracovní hluk se nejen stane velmi vysokým, ale může překročit limit bezpečnosti hluku stanovený zákonem o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci nebo jinými předpisy. V aplikacích, kde je vyžadován vysoký výkon k odstranění nečistot bez ohledu na poškození povrchu obrobku, je obvykle zvolena nižší čisticí frekvence v rozmezí od 20 kHz do 30 kHz. Frekvence čištění v rámci tohoto kmitočtového rozsahu se často používá k čištění velkých, těžkých nebo vysokohustotních materiálů. 20 kHz magnetický snímač a 25 kHz piezoelektrický snímač Kavitace Relativní pevnost až 40 kHz frekvence jsou běžně používány k čištění menších, sofistikovanějších částí nebo k odstranění drobných částic. Vysoké frekvence se používají také v aplikacích, kde není poškozen povrch obrobku. Použití vysokých frekvencí zlepšuje čistící výkon několika způsoby. Jak se frekvence zvyšuje, počet bublinek kavitace se zvětšuje lineárně a vytváří intenzivnější rázové vlny, které jim umožňují proniknout do menších mezer. Pokud je výkon stále konstantní a bubliny kavitace se snižují, energie uvolněná kavitačními bublinami se odpovídajícím způsobem sníží, což účinně snižuje poškození povrchu obrobku. Další výhodou vysokých frekvencí je, že redukují viskózní hraniční vrstvu (efekt Bernoulliho), což umožňuje ultrazvuku detekovat extrémně malé částice. Tato situace je podobná situaci malých hornin ve spodní části průsvitného proudu, když klesá hladina vody v toku. Společnost nabízí řadu středních frekvencí 40 kHz, 80 kHz, 120 kHz a 170 kHz. Při čištění extrémně malých částic lze zvolit výrobky s frekvencí 350kHz. Společnost nedávno spustila systém MicroCoustics pro takové příležitosti na frekvenci 400kHz.