ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY

Mục lục

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

LỜI NÓI ĐẦU 7

PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÔNG PHÁ HỦY 8

1.1 Kiểm tra không phá hủy mẫu là gì? 8

1.2 Ưu điểm 8

1.3 Các phương pháp được sử dụng trong NDT 9

1.4 Ứng dụng của phương pháp NDT 12

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 14

1.1 Giới thiệu về phương pháp siêu âm 14

1.2 Ưu điểm của phương pháp 14

1.3 Nhược điểm của phương pháp 14

1.4 Ứng dụng 14

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ HOẠT ĐỘNG CỦA PHƯƠNG PHÁP 15

2.1 Cơ sở của phương pháp 15

2.2 Những đặc điểm của sóng âm 15

2.3 Góc tới hạn của khúc xạ 17

3.1 Thiết bị xung phản xạ 19

3.1.1 Thiết bị A-scan 19

3.1.2 Thiết bị B-scan 19

3.1.3 Thiết bị C-scan 20

3.2 Điện tử thiết bị xung phản xạ 20

3.2.1 Cung cấp nguồn 20

3.2.3 Bộ thu/phát 20

3.2.2 Đầu dò 21

3.2.4 Bộ phận hiển thị và định thời gian 21

3.3 Các chức năng điều khiển 21

CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG VÀ LÝ THUYẾT CỦA ĐẦU ĐÒ 23

4.1 Giới thiệu 23

4.1.1 Hiệu ứng áp điện 23

4.1.2 Vật liệu đầu dò 23

4.1.3 Tần số 24

4.1.4 Các loại đầu dò 25

CHƯƠNG 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM 26

5.1 Kiểm tra tiếp xúc 26

5.1.1 Kỹ thuật sóng dọc 26

5.1.2 Kỹ thuật xung vọng 26

5.1.3 Kỹ thuật truyền qua 27

5.1.4 Kỹ thuật truyền chùm tia góc 27

5.1.5 Kỹ thuật sóng bề mặt 27

5.2 Kiểm tra nhúng 28

5.2.1 Kỹ thuật nhúng tiêu chuẩn 28

5.2.2 Kỹ thuật dò bánh xe 28

PHẦN 3: SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY 29

CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA 29

1.2 So sánh siêu âm mảng điều pha với siêu âm truyền thống 29

2.2 Sử dụng đơn giản 33

2.3 Khả năng của máy 33

CHƯƠNG 3: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY 35

3.1 Bộ phát xung 35

3.2 Bộ thu 35

3.3 Quét và hiển thị 36

3.4 Thông số chung 37

3.5 Các tiêu chuẩn kiểm tra được hỗ trợ/ và công nhận 38

4.1 Giới thiệu về ASME 40

4.2 Quy trình của tiêu chuẩn 40

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

NDT Non-destructive Testing Kiểm tra không phá hủy ASME Armerican Society of

Mechanical Engineer

Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Phương pháp NDT………8

Hình 1.2 Thiết bị siêu âm……… ……….9

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí chiếu chụp……… 10

Hình 1.4 Mô phỏng phương pháp chất lỏng thẩm thấu……….11

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí phương pháp dòng điện xoáy ……….12

Hình 2.1 Mô tả chung về phương pháp siêu âm……… 13

Hình 2.2 Sóng âm……… 15

Hình 2.3 Định luật snell……… 16

Hình 2.4 Sóng dọc……… 17

Hình 2.5 Sóng ngang……… 18

Hình 2.6 Sóng bề mặt……… 18

Hình 2.7 Tín hiệu hiển thị trên màn hình của thiết bị A-scan……….…………19

Hình 2.8 Hiển thị B-scan của những bất liên tục………20

Hình 2.9 Một số đầu dò……… 21

Hình 2.10 Bộ phận của đầu dò………23

Hinh 2.11 Đầu dò dạng chổi quét sơn……….25

Hinh 2.12 Đầu dò kép……….25

Hinh 2.11 Đầu dò bánh xe……… 25

Hình 2.14 Đầu dò sóng dọc ……… 26

Hình 2.15 kĩ thuật truyền qua……….27

Hình 2.16 Các thiết bị trong kiểm tra nhúng……… 28

Hình 3.1 Máy dò khuyết tật bằng siêu âm mảng điều pha – Phased Array… 29

Hình 3.2 Nhân viên đang kiểm tra mối hàn……… 30

Hình 3.3 Sonatest VEO - Máy dò khuyết tật bằng siêu âm mảng điều pha -

Phased Array……… 31

Hình 3.4 Nguyên lí hoạt động của biến tử đầu dò……….32

Hình 3.5 Yêu cầu với khối chuẩn phẳng………42

Hình 3.5 Yêu cầu với khối chuẩn ống……… 42

Hình 3.6 Appendix1 Độ tuyến tính dọc……….43

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Chúng ta đang xây dựng một nền công nghiệp hiện đại như một tiền đề đưa Việt Nam trở thành một quốc gia phát triển Một nền công nghiệp xem là mạnh, hiện đại chỉ khi chúng ta có được các sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt, kỹ thuật cao Để có được một sản phẩm có chất lượng cao nhất, kỹ thuật cao nhất ngoài các công đoạn thiết kế và gia công tốt thì vai trò của việc kiểm tra chất lượng sản phẩm là một công đoạn vô cùng quan trọng

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ chúng ta đã có rất nhiều phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm hoặc một chi tiết sản phẩm

kỹ thuật Một trong những phương pháp đó là kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp siêu âm

Phương pháp siêu âm rất hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi trong việc phát hiện các khuyết tật bên trong chi tiết Phương pháp này thường ứng dụng để: kiểm tra mối hàn, mối nối bằng đinh tán, vết nứt và khuyết tật bên trong đường ống, đo chiều dày của ống, bể chứa và vỏ tàu, kiểm tra quá trình tổn thất vật liệu

do mài mòn và ăn mòn, đo lưu lượng dòng chảy Đặc biệt phương pháp siêu âm mảng điều pha – phased array hiện nay là tiên tiến nhất công nghệ Phased array (chùm tia xiên tách pha) tạo ra một chùm tia siêu âm với các thông số có thể đặt trước tuỳ chọn: góc, khoảng hội tụ, điểm hội tụ qua các phần mềm

Báo cáo đồ án thiết kế này bao gồm:

- PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÔNG PHÁ HỦY

- PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM

- PHẦN 3: SIÊU ÂM MẢNG ĐIỀU PHA PHASED ARRAY

PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÔNG PHÁ HỦY1.1 Kiểm tra không phá hủy mẫu là gì?

- Kiểm tra không phá hủy mẫu (Non –Destructive testing – NDT) bao gồm các phương pháp dùng để thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá, chuẩn đoán và giám sát các sản phẩm, công trình công nghiệp mà không làm ảnh hưởng đến khả năng sửdụng của chúng

Hình 1.1 Phương pháp NDT

1.2 Ưu điểm

- So với lĩnh vực kiểm tra phá hủy mẫu là phá hủy mẫu cần kiểm tra làm cho vật mẫu mất đi khả năng sử dụng ban đầu của nó, hơn nữa việc kiểm tra này sẽ lấy kết quả của một hay một vài mẫu đại diện cho toàn bộ sản phẩm điều này cực kì nguy hiểm bởi vật mẫu lấy ngẫu nhiên xắc xuất không thể đại diện cho chất lượng của toàn bộ sản phẩm

- Phát hiện được các khuyết tật từ giai đoạn nguyên liệu từ tránh đầu tư đưa vàosản suất các nguyên liệu kém chất lượng dẫn đến tạo ra sản phẩm lỗi, kém chất lượng phải bỏ đi làm tăng lên chi phí sản suất

- Cải thiện quy trình sản suất bằng cách kiểm tra dây truyền sản suất trước và sau khi cải tiến từ đó có những quyết định chính xác có cơ sở

- Tăng cường sự an toàn bằng cách kiểm tra định kì thiết bị máy móc, cơ sở sản xuất để phát hiện sớm các khuyết tật hỏng hóc từ đó có những thay đổi kịp thời

- Phát hiện các sản phẩm lỗi để loại bỏ sớm giúp nâng cao uy tín với đối tác, nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm.

1.3 Các phương pháp được sử dụng trong NDT

- Siêu âm kiểm tra:

Sử dụng chùm sóng siêu âm để rọi vào trong vật cần kiểm tra và thu lại song phản xạ trên cơ sở phân tích các sóng phản xạ ta được xác định được các khuyết tật, vết nứt tách tầng … của sản phẩm

Hình 1.2 Thiết bị siêu âm

- Ưu điểm:

+Khả năng xuyên thấu cao,

+Phát hiện được các khuyết tật nhỏ, nhanh và tự động

- Nhược điểm:

+Khó kiểm tra các vật mẫu có cấu tạo phức tạp

+Hướng của khuyết tật có khả năng ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật, yêu cầu nhân viên có trình độ

- Chụp ảnh phóng xạ:

+ Dùng tia X hay tia gamma chiếu xuyên qua vật mẫu phía sau dùng một tấm phim thu nhận bức xạ dựa vào phân tích sự suy giảm của bức xạ mà ta có thông tin về sản phẩm

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí chiếu chụp.

- Ưu điểm:

+ Sử dụng trên hầu hết các vật liệu

+Kết quả có thể trực tiếp thấy và lưu trữ lại được

+Nhạy phát hiện khuyết tật thể tích

- Nhược điểm:

+ Phải tiếp xúc được với hai phía của sản phẩm

+ Khó kiểm tra được vật có hình dạng phức tạp

+ Phải đảm bảo an toàn bức xạ

- Chất lỏng thẩm thấu:

+Để phát hiện vết nứt của mối hàn, bề mặt kim loại đặc biệt các vật liệu không nhiễm từ như thép không rỉ người ta phun một lớp chất lỏng có khả năng thẩm thấu cao và dễ nhìn, nếu trên bề mặt vật liệu có vết nứt chất lỏng sẽ thẩm thấu vào đọng lại, sau đó phun thêm một lớp gọi là “chất hiện màu” làm cho chất đã ngấm vào vết nứt hiện rõ lên từ đó giúp ta nhận biết được vết nứt rất nhỏ mà bình thường mắt ta không nhận biết được

Hình 1.4 Mô phỏng phương pháp chất lỏng thẩm thấu

- Ưu điểm:

+Nhạy với vết nứt bề mặt, thiết bị vật nhũ tương đối rẻ

+ Quá trình thực hiện tương đối đơn giản

- Nhược điểm:

+ Chỉ phát hiện được các khuyết tật trên bề mặt

+ Vật liệu được kiểm tra phải không xốp, bề mặt vật liệu phải không nóng, thô, nhám

- Phương pháp dòng điện xoáy:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, đầu dò sẽ sản sinh ra dòng điện xoáy trong vật liệu dòng điện thu được mạnh hay yếu phụ thuộc vào vật liệu có

khuyết tật hay không

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí phương pháp dòng điện xoáy.

- Phương pháp NDT được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công

nghiệp như cơ khí, dầu khí, đóng tàu, hàng không, thực phẩm, …

+ Trong dầu khí NDT được sử dụng để kiểm tra chất lượng, độ an toàn, toàn vencủa ống dẫn, bồn chứa dàn khoan,…

+ Trong chế tạo máy NDT sử dụng để kiểm tra các sản phẩm đúc, nén,

kéo .đặc biệt là các mối hàn của cấu kiện

+ Trong hàng không NDT sử dụng để bảo trì và kiểm tra mức độ an toàn của máy bay dân sự cũng như quân sự

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM

Khoa học siêu âm có lịch sử lâu đời, từ thế kỷ 19, với các tên tuổi lớn như:Lamb, Rayleigh, Curie, Lippman, Lebedev, Sokolov…, Phát triển liên tục chođến ngày nay Việc chuyển ngành khoa học này thành các kỹ thuật kiểm tra siêu

âm hiện đại ứng dụng trong cuộc sống, có lẽ đã xuất phát từ yêu cầu thực tế lúcbấy giờ như là: Nỗ lực phát hiện tàu ngầm trong Chiến tranh thế giới lần I, thảmhoạ tàu Titanic va núi băng 1912,sự phát triển kỹ thuật vô tuyến điện tử và radarnhững năm 30-40 thế kỷ trước Những hệ thống dò khuyết tật siêu âm xung dộihiện đại hoàn chỉnh đầu tiên đầu tiên đã cùng được độc lập thiết kế bởi các nhàkhoa học Anh, Đức và Hoa Kỳ vào các năm 42-47: Sproul,Trost và Gotz,Firestone Từ đây, các nguyên lí chủ yếu phát hiện khuyết tật bằng kỹ thuậtxung dội là giống như ngày nay, sự phát triển mạnh xảy ra chủ yếu trong lĩnhvực : máy móc, điện tử và xử lí số liệu,…

Hình 2.1 Mô tả chung về phương pháp siêu âm.

Ngày nay độ phức tạp và chi phí cho những máy móc, thiết bị và dụng cụ đòihỏi quy trình sản xuất và kiểm tra để đảm bảo độ tin cậy lớn nhất Để thực hiện

độ tin cậy như vậy, tiêu chuẩn kiểm tra đã được thiết lập và kết quả kiểm traphải thỏa mãn tiêu chí đã được định sẵn trong các tiêu chuẩn kỹ thuật đó.Trong

số các quy trình kiểm tra NDT sẵn có, kiểm tra siêu âm là một trong nhữngphương pháp được sử dụng rộng rãi nhất.phương pháp này thường được sử dụng

để đo chiều dày hoặc để kiểm tra cấu trúc bên trong của vật liệu để tìm nhữngbất lien tục có thể như các lỗ trống hoặc các vết nứt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM

1.1 Giới thiệu về phương pháp siêu âm

Sử dụng siêu âm để phát vào trong vật liệu và ghi nhận các phản xạ của vật liệutrên cơ sở phân tích sóng phản xạ ta có thể phát hiện các khuyết tật bên trong nếu có

1.2 Ưu điểm của phương pháp

- Có độ nhạy cho phép phát hiện khuyết tật nhỏ

- Khả năng xuyên thấu cao

- Có độ chính xác trong việc phát hiện vị trí và kích thước của khuyết tật

- Cần phát hiện một phía của vật được kiểm tra

- Cho phép kiểm tra nhanh và tự động.

1.3 Nhược điểm của phương pháp

- Hình dạng của vật kiểm tra dẫn đến gây khó khăn trong việc kiểm tra

- Khó kiểm tra các vật liệu có cấu tạo bên trong phức tạp

- Cần phải sử dụng chất tiếp âm

- Đầu dò phải được tiếp xúc phù hợp với bề mặt mẫu

- Hướng của khuyết tật có ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật

- Nhân viên kiểm tra phải có nhiều kinh nghiệm

1. 4 Ứng dụng

- Kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các ống dẫn dầu, khí, hóa chất

- Kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các nồi hơi nhiệt, bồn

- Kiểm tra sự tách lớp bề dầy trong vật liệu: như vật liệu đúc, mối hàn chữ T (ống, ống dạng nhánh và tấm), mối hàn đối đầu

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ HOẠT ĐỘNG CỦA PHƯƠNG PHÁP2.1 Cơ sở của phương pháp

- Phương pháp siêu âm sử dụng sóng âm là những dao động cơ học có khả năngtruyền qua các môi trường rắn, lỏng, khí Sóng này truyền trong môi trường cho trước với những vận tốc riêng, theo hướng có thể đoán trước khi tới mặt phân cách giữa các môi trường chúng sẽ phản xạ hay truyền qua theo những nguyên tắc khác nhau, dựa vào phân tích các sóng phản xạ ta có được các thông tin về vật mẫu

Hình 2.2 Sóng âm.

2.2 Những đặc điểm của sóng âm

- Tần số âm là tần số dao động của nguồn âm, trong kiểm tra đo đạc tần số âm dao động với tần số trong khoảng từ 500 Khz đến 10Mhz Kí hiệu là f, đơn vị Hz

- Vận tốc âm là vận tốc của sóng âm lan truyền trong môi trường với những vậntốc khác nhau nó phụ thuộc vào mật độ của môi trường và độ đàn hồi của môi trường, sóng âm không thể lan truyền trong chân không Kí hiệu v, đơn vị m/s

- Chu kỳ là thời gian để sóng âm đi được 1 bước sóng

- Bước sóng là quãng đường sóng âm đi được trong 1 chu kỳ trong môi trường

mà nó truyền qua Kí hiệuλ giữa chu kỳ và vận tốc có liên hệ

+ Năng lượng âm truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác sẽ đổi hướng theo định luật khúc xạ của Snell.ta có công thức: (2)

I: là góc giữa tia sáng đi từ môi trường 1 tới mặt phẳng phân cách và pháp

tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường

r :là góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách ra môi trường 2 và pháp tuyến của

mặt phẳng phân cách hai môi trường

n1: là chiết suất môi trường 1

n2: là chiết suất môi trường 2

Hình 2.3 Định luật snell.

2.3 Góc tới hạn của khúc xạ

- Chùm âm đi qua môi trường như nước hoặc plastic khúc xạ khi đi vào môi trường thứ hai với một góc tới Đối với góc tới nhỏ, chùm âm khúc xạ và chuyểnđổi dạng sóng, và kết quả là kết hợp cả sóng dọc và sóng ngang Vùng giữa góc tới vuông góc và góc tới hạn thứ nhất không hữu ích cho kiểm tra siêu âm như vùng sau góc tới hạn thứ nhất vì lúc đó chỉ có sóng ngang được tạo ra

- Góc tới hạn thứ nhất:

+ Khi góc tới tăng lên, góc tới hạn thứ nhất đạt tới khi góc khúc xạ chùm âm sóng dọc đạt 90 độ, ở điểm đó chỉ có sóng ngang tồn tại trong môi trường thứ hai Khi lựa chọn đầu dò góc sóng ngang, hoặc khi điều chỉnh đầu dò nhúng ở góc tới để tao sóng ngang thì cần xem xét hai điều kiện.

+ Thứ nhất: sóng dọc khúc xạ phải phản xạ toàn phần như vậy chùm âm thâm nhập chỉ giới hạn là sóng ngang

+ Thứ hai: Sóng ngang khúc xạ phải đi vào chi tiết kiểm tra theo yêu cầu của tiêu chuẩn kiểm tra,trong kiểm tra bằng phương pháp nhúng, góc tới hạn thứ nhất được tín đảm bảo rằng chùm âm đi vào chi tiết kiểm tra

+ Khi góc tới tiếp tục tăng lên, góc tới hạn thứ hai đạt tới khi góc chùm âm sóng ngang khúc xạ 90 độ, ở điểm này, các sóng ngang phản xạ và trong trường hợp kiểm tra tiếp xúc với chi tiết kiểm tra ở trong môi trường không khí thì sẽ tạo ra sóng bề mặt, trong kiểm tra nhúng, môi trường lỏng nhớ rằng sóng bề mặt đã được tạo ra trong kiểm tra thí nghiệm trên chi tiết kiểm tra ngâm trong chất lỏng

2.4 Các loại sóng âm

Hình 2.4 sóng dọc

- Sóng dọc hay còn gọi là sóng nén được đặc trưng bởi sự dao động của các hạt cùng hướng với phương truyền sóng

hình 2.6 sóng bề mặt

- Sóng dạng tấm hay còn gọi là sóng Lamb là một dạng dao động phức tạp trong các tấm mỏng có chiều dày vật liệu nhỏ hơn bước sóng và dạng sóng nàytruyền trong toàn bộ tiết diện của môi trường

-Sóng âm có thể được chuyển từ dạng này sang dạng khác Thông thường sóng ngang được tạo ra trong vật liệu kiểm tra bằng cách truyền sóng dọc vào vật liệudưới một góc đã chọn trước

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ DÙNG TRONG SIÊU ÂM

3.1 Thiết bị xung phản xạ

Hệ thống kiểm tra siêu âm phải kể đến một trong ba loại: A-scan B-scan, scan, nó chủ yếu lien quan đến hiển thị trên màn hình của thiết bị siêu âm được

C-sử dụng, chúng có chung mạch điện tử cơ bản sự khác nhau chủ yếu là thông tin

ra biểu diễn trên màn hình

Tất cả máy Scan làm việc với cùng một nguyên lí phản xạ ánh sáng hoặc truyềndẫn Hình ảnh được đặt úp xuống bên trong Scanner nó có bao gồm nguồn sáng chiếu vào hình ảnh và những thiết bị cảm biến để thu nhận ánh sáng phản xạ từ nguồn sáng tới hình ảnh Trong tường hợp máy ảnh kỹ thuật số, nguồn sáng là mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo Khi thiết bị scan lần đầu tiên được giới thiệu, nhiều nhà sản xuất dùng bóng đèn huỳnh quang làm nguồn sáng

Hình 2.8 Hiển thị B-scan của những bất liên tục

3.1.3 Thiết bị C-scan

- Hiển thị thông thường khác của dữ liệu kiểm tra siêu âm sử dụng hình chiếu bằng được gọi là C-scan Trong phương pháp này, đầu dò quét đều trên khắp khu vực kiểm tra thường sử dụng thiết bị định vị cơ học tự động Tín hiệu thu được được chuyển qua sự thay đổi màu hoặc mật độ thang đo xám

- Được tạo từ dữ liệu A-scan, hình chiếu bằng của chi tiết kiểm tra được tạo ra

sử dụng chỉ tiêu tín hiệu dựa trên chiều cao xung và thời gian xung để xác định màu và mật độ thang xám ở mỗi vị trí

- Hình dạng thu được liên quan với kích cỡ và hình dạng của bề mặt phảnxạ trong chi tiết kiểm tra và giải đoán dễ dàng bằng trực giác

3.2 Điện tử thiết bị xung phản xạ

- Thiết bị xung phản xạ có mạch điện tử tương tự và cung cấp các chức năng thông thường cơ bản, tên của các mạch thay đổi từ thiết bị phải cung cấp yếu tố cần thiết tùy thuộc vào nhà chế tạo tuy nhiên mỗi thiết bị phải cung cấp các yếu

3.2.2 Đầu dò

- Đầu dò là thiết bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, đầu dò siêu âm bao gồm đĩa áp điện mỏng, đôi khi được gọi là biến tử hoặc tinh thể và giá đỡ của nó, đĩa đó chuyển đổi năng lượng điện sang sóng âm và đưa dao độngvào chi tiết kiểm tra, nó cũng thu nhận dao động âm phản xạ trong chi tiết kiểm tra và chuyển đổichúng thành tín hiệu điện cho khuếch đại và hiển thị

Hình 2.9 Một số đầu dò

3.2.4 Bộ phận hiển thị và định thời gian

- Thiết bị định giờ là nguồn của tất cả những tín hiệu nhịp độ phát xung, và đôi khi dược gọi là bộ tạo nhịp

3.3 Các chức năng điều khiển

- Bộ điều khiển được cung cấp các mạch khác nhau của thiết bị như cung cấp nguồn, bộ phát/xung, bộ định thời và hiển thị

- Điều khiển khuếch đại: điều chỉnh lượng khuếch đại tín hiệu trở về từ đầu dò trước khi hiển thị trên màn hình

- Điều khiển dạng đầu dò: Bộ chuyển đổi xác định nếu thiết bị sẽ điều khiển và hiển thị hoạt động của một hay hai đầu dò, khi chuyển chế độ một đầu dò, thiết

bị sẽ phát và thu nhóm tín hiệu năng lượng điện ngắn qua cáp đồng trục vào đầu

dò đơn Khi chuyển chế độ kép, thiết bị phát tín hiệu ở một đầu thu tín hiệu ở một đầu

- Điều khiển dải thô, dải tinh và trễ:

+ Cung cấp phương tiện tác động lên màn hình để điều chỉnh hiển thị theo trục ngang thường biểu diễn thời gian, quãng đường, …

+ Điều khiển dải thô, tinh: Cho phép thực hiện một phần cơ bản của quá trình chuẩn hóa

- Thiết bị bàn phím: Cho phép điều chỉnh tất cả các chức năng cần thiết cho chuẩn hóa thiết bị để chuẩn bị cho kiểm tra thực tế

- Điều khiển On/Off: Cho phép hoặc dừng nguồn vào các thiết bị

- Hiển thị Display/Status: Cho phép chuyển đổi giữa các dạng hiển thị trên màn hình

- Điều khiển Gian: Điều khiển khuếch đại

- Điều khiển Reject: Loại bỏ các tín hiệu A-scan không mong muốn

- Điều khiển Zero Ofset: Bù cho sự trễ trong truyền âm lien quan đến đầu dò, cáp và chất tiếp âm

- Điều khiển Range: Thiết lập dải màn hình A-scan có thể nhìn thấy

- Điều khiển Velocity: Điều chỉnh thiết lập thiết bị để phù hợp với vận tốc âm trong chi tiết kiểm tra

- Điều khiển chỉnh lưu: Điều chỉnh dạng sóng hiển thị trên màn hình giữa 4 loại gồm chỉnh lưu cả sóng, chỉnh lưu nửa (+), chỉnh lưu nửa (-), dạng sóng radio

- Điều khiển sự chấn âm: Tối ưu hình dạng sóng cho phép đo đọ phân giải cao

và cho sự lựa chọn đầu dò cụ thể

- Điều khiển tần số : Cho phép lựa chọn thiết lập tần số sao cho tạo ra sự biểu diễn màn hình như mong muốn cho đầu dò cụ thể được chọn trong kiểm tra đó

- Ngoài ra, các điều khiển khác có thể bao gồm trên thiết bị, tùy thuộc vào yêu cầu của bên mua cho những đặc tính bổ xung, những đặc tính như vậy bao gồm: hiệu chỉnh biên độ khoảng cách(DAC), cảnh báo được đặt ngưỡng,…

CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG VÀ LÝ THUYẾT CỦA ĐẦU ĐÒ4.1 Giới thiệu

- Trong kiểm tra siêu âm, cảm biến chủ yếu của hệ thống là đầu dò Đầu dò là sựkết hợp của nhiều bộ phận, nó thực hiện nhiều chức năng, tất cả đều tập trung xung quanh biến tử áp diện và hoạt động mà nó thực hiện

- Để tạo chùm siêu âm, một bộ phận của thiết bị siêu âm, được gọi là bộ phát xung, áp dụng xung điện tần số cao qua cáp đồng trục tới tinh thể áp điện chứa trong đầu dò

4.1.2 Vật liệu đầu dò

- Vật liệu áp điện thường được sử dụng từ những năm 1930 đến 1980 là thạch anh, gốm phân cực, barium và litithum sulfate, trong đó litithum sulfate là vật

liệu tốt nhất Ngày nay tinh thể trong cảm biến thông thường nhất gồm barium titance, metaniobate chì và zirconate titance chì.

- Cấu trúc, hình dạng và kích thước của phần tử gốm ngày nay có thể điều chỉnh

để thỏa mãn những yêu cầu cho mục đích xác định Gốm được chế tạo từ

zirconate chì, titance chì biểu thị độ nhạy cao hơn và nhiệt độ hoạt động cao hơn

- Những tiêu chí lựa chọn đầu dò:

+ Tấn số của đầu dò càng cao, chùm âm càng thẳng, độ nhạy và độ phân giải lớn hơn nhưng suy giảm lớn và khả năng xuống sâu kém

+ Tần số càng thấp xuống càng sâu và ít suy giảm nhưng độ nhạy và phân giải thấp

+ Ở bất cứ tần số nào,đầu dò càng lớn,chùm tia càng thẳng nhưng độ nhạy ít hơn

+ Khi kiểm tra vật liệu đúc cấu trúc thô yêu cầu tần số không cao dưới 2,25 Mhz là đủ, với gỗ và bê tông tần số thấp hơn nữa