Phương pháp kiểm tra siêu âm UT

kiểm tra không phá hủy mối hàn bằng phương pháp siêu âm UT

Trang 1

Phương pháp kiểm tra siêu âm

Trang 2

Bài 1 Cơ sở nguyên lí

 Lịch sử-Nguyên lí

 Bản chất siêu âm

 Đặc trưng lan truyền

sóng âm

 Các loại sóng siêu âm

 Biểu hiện của sóng siêu âm

 Tạo và phát hiện siêu âm

 Đặc trưng chùm tia siêu âm

Trang 3

Lịch sử

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 cho đến ngày nay

Trang 4

Lịch sử

thuật kiểm tra siêu âm hiện đại ứng dụng trong cuộc sống, có lẽ đã xuất phát từ

biển cả-đại dương:

thế giới lần I

radar những năm 30-40 thế kỷ trước: phát minh CRT

Trang 5

Lịch sử

• Những hệ thống dò khuyết tật siêu âm xung

dội hiện đại hoàn chỉnh đầu tiên đầu tiên đã cùng được độc lập thiết kế bởi các nhà khoa 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 thuật xung dội là giống

như ngày nay Sự phát triển mạnh xảy ra chủ yếu trong lĩ nh vực máy móc, điện tử và xử lí

số liệu….

Trang 6

Nguyên lý

 Sóng siêu âm, sóng âm có

tần số cao , được truyền

vào vật liệu kiểm tra, phản

xạ lại từ các bề mặt hoặc

khuyết tật

 Năng lượng âm phản xạ

được hiển thị tương ứng

với thời gian lan truyền

cho biết sự tồn tại, vị trí và

kích thước khuyết tật

Trang 7

crack echo

back surface echo

Oscilloscope, or flaw

Trang 9

bằng nào đó

Trang 10

Bản chất siêu âm

 Để có các khái niệm liên quan đến dao động và sóng, cần nghiên cứu chuyển động của một trọng vật được treo bằng một sợi dây đàn hồi:

- Chu trình

- Chu kỳ dao động

- Biên độ dao động

Trang 11

Bản chất siêu âm

 Điều kiện để dao động

cơ học lan truyền đi

được là phải có môt

trường vật chất, trong

đó các phần tử liên kết

với nhau bởi các lực đàn

hồi, dao động của bất kỳ

Trang 12

Tần số :

- Là số dao động của các phần tử môi trường

trong một đơn vị thời gian (1giây)

(Tần số thường được kí hiệu là f)

Trang 13

Các đại lượng đặc trưng sóng âm

- Độ dài sóng lan truyền được sau khoảng thời

gian một chu kỳ T

- Kí hiệu λ

Trang 14

Vận tốc:

Độ dài sóng lan truyền được sau một đơn vị thời gian

- Là tốc độ truyền năng lượng giữa hai điểm trong

- Kí hiệu là v

Các đại lượng đặc trưng sóng âm

Trang 15

Mối quan hệ cơ bản :

λ = v.T ; v = λ / T

f = 1 / T ; v = λ f

Trang 16

Trang 17

Âm áp:

Là một khái niệm mô tả các ứng suất (lực) tuần hoàn tác dụng trong vật liệu khi có sự lan truyền sóng âm, được xác định,

P = Z a

Z - âm trở

a - biên độ dao động của hạt

Trang 18

Cường độ âm:

Là sự truyền năng lượng cơ học gây bởi sóng âm qua một đơn vị diện tích vuông góc với hướng truyền sóng

Trang 19

Các phương trình sóng cơ bản:

a = a o Sin 2πft

a - độ dịch chuyển của hạt ở thời điểm t

a o - biên độ dao động của hạt

f - Tần số dao động

Trang 20

Các phương trình sóng cơ bản:

a = ao Sin 2 π f(t-x/v)

a - độ dịch chuyển của hạt (ở thời điểm t và

khoảng cách x tính từ hạt đầu tiên bị kích thích

a o - biên độ của sóng ( biên độ dao động của hạt)

f - Tần số dao động ; v - vận tốc lan truyền sóng

Các đại lượng đặc trưng sóng âm

Trang 21

Các loại sóng siêu âm

Trang 22

Phương dao động

phần tử môi trường

song song với

phương lan truyền

sóng

Các loại sóng siêu âm.

Sóng dọc (sóng nén)

Trang 23

Các loại sóng siêu âm

Trang 24

Sóng bề mặt (sóng Rayleigh):

Loại sóng này chØ lan truyền dọc trên một

Trang 27

Mặt phân cách

Khi sóng tới thẳng góc

Sóng phản xạ Sóng tới

Sóng truyền qua

Biểu hiệncủa sóng siêu âm

tại bề mặt phân cách vật liệu

Trang 28

Trang 29

Khi sóng tới th ẳng góc

Âm áp phản xạ và truyền qua

P r , P t = âm áp phản xạ và truyền qua

Z 1 , Z 2 = âm trở của môi trường 1(sóng tới)và 2 (sóng truyền qua)

Trang 30

Trang 31

Khi sóng tới xiên góc

Chuyển đổi dạng sóng, Phản xạ, Sự khúc xạ

Trang 32

Biểu hiện của sóng siêu âm

Khi sóng tới xiên góc

Trang 34

Tạo và phát hiện sóng siêu âm

 là một dạng năng lượng cơ học,

việc tạo ra sóng siêu âm sẽ thực

hiện bằng cách chuyển một

dạng năng lượng nào đó thành

dạng năng lượng cơ học-sóng

siêu âm, ví dụ:

Trang 35

Hiệu ứng áp điện: là một cách phổ biến nhất hiện nay để tạo ra sóng siêu âm

Hiệu ứng áp điện thuận: (P.Curies, 1890)

Dùng để phát hiện sóng siêu âm

Hiệu ứng áp điện nghịch: (Lippman, 1890, P.Curies, 1891)

Dùng để tạo sóng siêu âm

Tạo và phát hiện sóng siêu âm

Trang 36

Vật liệu áp điện

 Một số vật liệu có thể hiện hiệu ứng áp điện - vật liệu áp điện

 Vật liệu áp điện tự nhiên (đơn tinh thể)

 Gốm phân cực(đa tinh thể)

Trang 37

Các vật liệu đơn tinh thể:

Thạch anh: Dạng tinh thể được XĐ bởi các trục X,Y,Z

- Thạch anh cắt X dùng để phát và thu sóng dọc

- Thạch anh cắt Y dùng để phát và thu sóng ngang

Ưu điểm :

- Không tan trong nước

- Có độ ổn định cơ và điện cao

- Làm việc được ở nhiệt độ

cao

Nhược điểm:

- Hiệu suất phát siêu âm thấp

- Chịu ảnh hưởng bởi sự chuyển đổi dạng sóng

- Cần điện áp cao khi làm việc

Vật liệu áp điện

Trang 38

Các vật liệu đơn tinh thể :

Sulfat lithium:

- Âm trở nhỏ

- Không bị lão hoá

- Không bị ảnh hưởng bởi sự chuyển đổi dạng sóng

Nhược điểm: - DÔ vì

- Bị hoà tan trong nước

Vật liệu áp điện

Trang 40

Thiết bị chuyển dạng năng lượng này thành dạng năng lượng khác, và ngược lại, được gọi là biến tử Biến tử áp điện được làm từ vật liệu áp điện

Các chí tiêu đánh giá chất lượng của các biến tử áp điện:

- Mô dun áp điện (d) : Là thước đo chất lượng phát siêu âm của biến tử.

- Hằng số biến dạng áp điện (H) : Đo khả năng thu siêu âm

- Thừa số liên kết điện cơ (K) : Hiệu uất biến đổi điện sang cơ và ngược lại

(quan trọng đối với biến tử vừa thu vừa phát)

động xuyên tâm gây nhiụu tín hiêụ)

Biến tử áp điện

Trang 41

Chùm tia siêu âm:

Các đặc trưng của chùm tia siêu âm

Chia làm hai vùng: GẦN - XA

Trang 42

Trang 43

Vùng gần:

Là vùng tại đó cường độ chùm âm có những giá trị

cường độ cực đại và cực tiểu , xen kẽ kế tiếp nhau, do

các sóng cầu phát ra từ các tâm phát trên biến tử giao

thoa với nhau.

Cường độ chùm âm

0 N 2N 3N 4N Khoảng cách

Trang 44

ở đây: N = chiều dài trường gần

D = đường kính của biến tử

v = vận tốc của sóng âm trong vật liệu

Trang 45

-Vùng xa : * Khi Khuyết tật> chùm tia:

Cường độ chùm tia siêu âm ~1/KC

* Khi khuyết tật< chùm tia:

Cường độ chùm tia siêu âm ~ 1/KC 2

Trang 46

λ = bước sóng của sóng âm

D = đường kính của biến tử

K = 1.22

Trang 47

Sự suy giảm của chùm tia siêu âm

- Sự tán xạ của sóng âm ( gây bởi sự không đồng

nhất trong vật liệu)

- Sự hấp thụ sóng âm (một phần năng lượng của sóng âm chuyển thành nhiệt)

- Sự liên kết (tiếp âm) và độ thô ráp của bề mặt vật liệu

Tiêu đề	Phương Pháp Kiểm Tra Siêu Âm
Trường học	Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Chuyên ngành	Khoa Học Tự Nhiên
Thể loại	Bài Giảng
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	1,44 MB