ដង្កូវ ការធ្វើតេស្តរលកដែលដឹកនាំដោយ Ultrasonic ជាមួយនឹងការណែនាំ Dragonfly

ដង្កូវ ការធ្វើតេស្តរលកដែលដឹកនាំដោយ Ultrasonic ជាមួយនឹងការណែនាំ Dragonfly

ការធ្វើតេស្តរលកដែលដឹកនាំដោយ Ultrasonic ជាមួយ Dragonfly®

អរូបី
ការធ្វើតេស្ត Ultrasonic Guided Wave (UGW) កំពុងលេចចេញជាបច្ចេកទេសដ៏មានប្រសិទ្ធភាពបំផុតមួយសម្រាប់ការរកឃើញ កំណត់ទីតាំង និងវាយតម្លៃការខូចខាតនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ។ វាត្រូវបានផ្អែកលើការវាស់ស្ទង់ការសាយភាយនៃរលកប្រេកង់ខ្ពស់រវាងអារេនៃឧបករណ៍ប្តូរ piezoelectric ដែលបានដំឡើងនៅលើរចនាសម្ព័ន្ធ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយរបស់វាត្រូវបានកំណត់ដោយការលំបាកក្នុងការរួមបញ្ចូលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា piezoelectric ទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធពិតប្រាកដ ដោយសារភាពផុយស្រួយនៃឧបករណ៍ប្តូរស្តង់ដារ។ Dragonfly® ដែលជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា piezoelectric strain បង្កើតឡើងដោយ Worm sensing បង្ហាញភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ និងកម្រិតបញ្ជូនធំទូលាយ ប៉ុន្តែស្តើង និងអាចបត់បែនបាន។ ដើម្បីបង្ហាញពីសក្តានុពលរបស់វាសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW បន្ទះអាលុយមីញ៉ូមត្រូវបានបំពាក់ជាមួយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® អារេ។ ការខូចខាតសិប្បនិម្មិតចំពោះចានត្រូវបានរកឃើញ និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មដោយប្រើក្បួនដោះស្រាយ RAPID ។

ពាក្យគន្លឹះ
ការធ្វើតេស្ត UGW, ក្បួនដោះស្រាយ RAPID, ឧបករណ៏ piezoelectric, SHM

រូបភាពទី 1 ៖ រូបភាពនៃបន្ទះអាលុយមីញ៉ូមដែលបានសិក្សា ជាមួយនឹងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® ចំនួន 14 បិទជុំវិញគែមចាន។ ឧបករណ៍ប្តូរ PZT បន្ថែមពីរត្រូវបានដាក់នៅជិតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា 2 និង 9 សម្រាប់គោលបំណងប្រៀបធៀប។ ពិការភាពមួយត្រូវបានក្លែងធ្វើដោយការបិទភ្ជាប់ប៊ូឡុង M5 ទៅនឹងចាននៅទីតាំងដែលបានចង្អុលបង្ហាញ។

រូបភាពទី 2 ៖ លទ្ធផលនៃក្បួនដោះស្រាយ RAPID ដែលបង្ហាញពីប្រូបាប៊ីលីតេនៃវត្តមាននៃពិការភាពនៅគ្រប់មុខតំណែង។ ចំណុចក្រហមតំណាងឱ្យទីតាំងពិការភាពពិត ហើយចំណុចពណ៌បៃតងគឺជាទីតាំងពិការភាពដែលបានព្យាករណ៍ ដែលទទួលបានជាអតិបរមា ampគំនូសតាងនៃផែនទីប្រូបាប៊ីលីតេ។ លេខសម្គាល់ឧបករណ៍ប្តូរនៃអារេ។

មាតិកា លាក់

6 ការប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ប្តូរ PZT ស្តង់ដារ

7 ភាពរសើបជាអ្នកបញ្ចេញ

13 ប្រកាសដែលពាក់ព័ន្ធ

សេចក្តីផ្តើម

ក្នុងចំណោមបច្ចេកវិជ្ជាត្រួតពិនិត្យសុខភាពតាមរចនាសម្ព័ន្ធ (SHM) ការធ្វើតេស្តអ៊ុលត្រាសោននាំផ្លូវរលក (UGW) កើតឡើងជាបច្ចេកទេសដ៏ជោគជ័យបំផុតមួយក្នុងការរកឃើញ និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មភាពខ្វះខាតនៅលើរចនាសម្ព័ន្ធ ដូចជាស្នាមប្រេះ ការខូចខាតផលប៉ះពាល់ និងការច្រេះ។ វាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាប្រវត្តិសាស្ត្រសម្រាប់ការត្រួតពិនិត្យបំពង់ ដែលការសាយភាយនៃរលក ultrasonic ត្រូវបានបកស្រាយយ៉ាងងាយស្រួល។ [៤៥] ។

ថ្មីៗនេះ UGW បានទទួលការចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការត្រួតពិនិត្យរចនាសម្ព័ន្ធដូចចាន ដូចជាសម្រាប់អតីតampតួយន្តហោះ [៤៥] ។ គោលការណ៍គឺត្រូវដាក់អារេនៃប្រដាប់ប្តូរ piezoelectric នៅជុំវិញ (ឬក្នុង) តំបន់ដែលត្រូវត្រួតពិនិត្យ ហើយជាជម្រើសបញ្ចេញ "រលកអ៊ុលត្រាសោន" នៅលើឧបករណ៍ប្តូរនីមួយៗ ហើយវាស់ស្ទង់ការសាយភាយរបស់វាទៅឧបករណ៍ប្តូរផ្សេងទៀតនៃអារេ។ ប្រេកង់ធម្មតានៃការចាប់អារម្មណ៍ស្ថិតនៅចន្លោះ 10kHz និងពីរបី MHz ។

បច្ចេកទេសក្រោយដំណើរការជាច្រើនមានសម្រាប់ការវិភាគសញ្ញាដែលបានវាស់វែង និងបង្កើតផែនទីនៃការខូចខាតដែលអាចកើតមាន ដែលមួយចំនួនទាមទារការវាស់វែងជាមូលដ្ឋានដោយគ្មានពិការភាព ហើយបន្ទាប់មកប្រៀបធៀបការវាស់វែងនៅក្នុងស្ថានភាពជាក់ស្តែងទៅនឹងបន្ទាត់មូលដ្ឋាននេះ។ គម្លាតពីបន្ទាត់មូលដ្ឋានអាចត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ទៅនឹងពិការភាពនៅលើចាន។ បច្ចេកទេសទាំងនេះទទួលរងពីភាពប្រែប្រួលរបស់ពួកគេចំពោះលក្ខខណ្ឌបរិស្ថាន។ សម្រាប់អតីតample ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពផ្លាស់ប្តូរល្បឿនរលកនៅក្នុងចាន បង្កើតភាពខុសគ្នារវាងរង្វាស់បច្ចុប្បន្ន និងបន្ទាត់មូលដ្ឋានដែលមិនត្រូវបានបង្កឡើងដោយពិការភាពនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធដែលកំពុងត្រូវបានសាកល្បង។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំណោះស្រាយជាច្រើនត្រូវបានបង្កើតឡើង ដើម្បីទូទាត់ឥទ្ធិពលនៃលក្ខខណ្ឌបរិស្ថាន [៤៥] ។

ប្រភេទមួយផ្សេងទៀតនៃបច្ចេកទេសដំណើរការសញ្ញាមានវិធីសាស្រ្តគ្មានមូលដ្ឋាន ដែលមិនតម្រូវឱ្យមានការវាស់វែងនៅក្នុងស្ថានភាពដែលគ្មានពិការភាព។ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះគឺផ្អែកលើគំរូនៃការឃោសនានៃរលកនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធដែលស្ថិតនៅក្រោមការត្រួតពិនិត្យ។ ពួកវាពិបាកអនុវត្តចំពោះរចនាសម្ព័ន្ធស្មុគ្រស្មាញដែលមិនមែនជាបន្ទះសាមញ្ញ ប៉ុន្តែអនុញ្ញាតឱ្យរកឃើញពិការភាពដែលមានមុនពេលអារេឧបករណ៍ប្តូរត្រូវបានដំឡើង។ [៤៥] ។

តម្រូវការជាមុនសម្រាប់ការដាក់ឱ្យប្រើប្រាស់ដោយជោគជ័យនៃការធ្វើតេស្ត UGW មិនថាក្បួនដោះស្រាយក្រោយដំណើរការណាមួយត្រូវបានប្រើប្រាស់នោះទេ គឺជាការរួមបញ្ចូលនៃឧបករណ៍ប្តូរ piezoelectric ដ៏រសើប និងរឹងមាំនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានសិក្សា។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលប្រើជាទូទៅបំផុតគឺ Lead zircon ate titan ate (PZT) disks ដែលផ្តល់នូវភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ក្នុងការចំណាយកាត់បន្ថយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយពួកវាមានភាពផុយស្រួយណាស់ហើយពិបាកក្នុងការបញ្ចូលក្នុងលក្ខណៈដែលអាចទុកចិត្តបាននៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធឧស្សាហកម្ម។

នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងសិក្សាអំពីការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា piezoelectric Dragonfly® ដែលផលិតដោយ Worm sensing សម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងនេះគឺស្តើង រាងសំប៉ែត និងអាចបត់បែនបាន ហើយដូច្នេះត្រង់ក្នុងការរួមបញ្ចូលនៅក្នុងវត្ថុណាមួយ។ លើសពីនេះទៅទៀត ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពពួក Worm មានសមត្ថភាពក្នុងការរចនា និងផលិត PCB ដែលអាចបត់បែនបានផ្ទាល់ខ្លួន ដែលអាចរួមបញ្ចូលធាតុ piezoelectric ជាច្រើន ដែលកាត់បន្ថយការខិតខំប្រឹងប្រែងក្នុងការដំឡើង និងបង្កើនភាពជឿជាក់នៃអារេរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា។

ដើម្បីបង្ហាញពីភាពពាក់ព័ន្ធនៃ Dragonfly® សម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW ការសិក្សាពិសោធន៍មួយត្រូវបានធ្វើឡើងនៅលើបន្ទះអាលុយមីញ៉ូម ដែលពិការភាពសិប្បនិម្មិតត្រូវបានរកឃើញ និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មដោយប្រើបច្ចេកទេសដំណើរការ UWG ស្តង់ដារ៖ ក្បួនដោះស្រាយ RAPID [៤៥] ។
Dragonfly® ក៏ត្រូវបានប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PZT ស្តង់ដារផងដែរ ទាក់ទងនឹងភាពប្រែប្រួល ការឆ្លើយតបប្រេកង់ និងភាពងាយស្រួលនៃការរួមបញ្ចូល។

រៀបចំ

ចានដែលបានសិក្សា
បន្ទះអាលុយមីញ៉ូមដែលមានកម្រាស់ 1mm មានទំហំ 400*320mm ត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® ចំនួន 14 ដែលដាក់ចន្លោះទៀងទាត់នៅលើស៊ុមចាន។ សូមមើលរូបភាពទី 1. ចាននេះផលិតពីអាលុយមីញ៉ូមស្តង់ដារ ដែលល្បឿនរលកបណ្តោយគឺប្រហែល 6420m/s និងល្បឿនរលកកាត់ប្រហែល 3040m/s ។ ខ្សែកោងបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃរលកកូនចៀមដែលសាយភាយនៅក្នុងចានត្រូវបានគណនាដោយប្រើកញ្ចប់ Python Lamb-Wave-Dispersion [6] ហើយល្បឿនក្រុមនៃរបៀបផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានគ្រោងទុកក្នុង រូបភាពទី 3 ។

រូបភាពទី 3 ៖ ល្បឿននៃរលកសាច់ចៀមជាក្រុមក្នុងបន្ទះអាលុយមីញ៉ូម សម្រាប់របៀបស៊ីមេទ្រី និងប្រឆាំងស៊ីមេទ្រី 2 ដំបូង។

ប្រេកង់រំភើបត្រូវបានកំណត់ទៅ 100kHz ហើយនៅប្រេកង់នេះមានតែរបៀបពីរប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានផ្សព្វផ្សាយ៖ របៀប A0 និង S0 ។ របៀប S0 គឺលឿនជាងរបៀប A0 ។

ការកំណត់ការវាស់វែង

ប្រេកង់រំភើបត្រូវបានជ្រើសរើសនៅ 100kHz ហើយសញ្ញារំភើបមាន 10 ដំណាក់កាលនៃរលកស៊ីនុស ដែលកែប្រែដោយបង្អួច Tanning ។ សញ្ញារំភើបត្រូវបានគ្រោងទុក រូបភាពទី 4 រួមជាមួយនឹងការឆ្លើយតបរបស់ transducer 3 នៅពេលដែលការផ្ទុះត្រូវបានបញ្ជូនទៅ transducer 8 ។

ការផ្ទុះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយម៉ាស៊ីនបង្កើតទម្រង់រលក Key sight 33500B ។ គោលដៅ amplitude នៃការផ្ទុះត្រូវបានកំណត់ទៅ 10V peak-to-peak ដែលជាអតិបរមា ampLitude ដែលអាចត្រូវបានបង្កើតដោយម៉ាស៊ីនបង្កើតទម្រង់រលក។ វាគួរឱ្យកត់សម្គាល់ថាការរំភើបចិត្ត amplitude គឺយ៉ាងហោចណាស់មួយលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រនៅក្រោមកម្រិតរំភើបធម្មតាដែលជាទូទៅត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW ។ នេះអាចបណ្តាលឱ្យមានសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងទាបនៅក្នុងការវាស់វែងបច្ចុប្បន្នជាងការដំឡើង UGW ស្តង់ដារ។

សញ្ញាដែលបានបង្កើត និងការឆ្លើយតបរបស់ transducer ត្រូវបានកត់ត្រាដោយ Spectrum M4i.2234-x8 acquisition card, sampស្ថិតនៅ 2 MHz ។ ប័ណ្ណទិញយកនេះមានកម្រិត SNR នៃ 45dB ប្រហែល។ សញ្ញា transducer គឺមុនamplified មុនពេលបញ្ចូលកាត Spectrum ដោយ vol ផលិតនៅផ្ទះtage amplifier ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃ x48 (34dB) ដោយផ្អែកលើប្រតិបត្តិការ OPA827 ampរស់រវើក នេះ ampពន្លឺនៃសញ្ញាដែលបានគ្រោងនៅក្នុងរូបភាពទី 4 គឺ ampLitude បានវាស់វែងដោយកាតទិញ ហើយដូច្នេះបន្ទាប់ពី ampអ្នករស់រានមានជីវិត

រូបភាពទី 4៖ (ក) សញ្ញារំភើបដែលមានរយៈពេល 10 នៃរលកស៊ីនុសនៅ 100kHz កែប្រែដោយបង្អួច Tanning ។ (b) ការឆ្លើយតបរបស់ transducer 3 នៅពេលដែលការផ្ទុះត្រូវបានចាក់នៅលើ transducer 8 ក្នុងអំឡុងពេល 0.5ms ដំបូងបន្ទាប់ពីការបំភាយ។ ខ្សែកោងពណ៌ខៀវត្រូវនឹងស្ថានភាពយោង ហើយពណ៌ទឹកក្រូចទៅនឹងសញ្ញាដែលបានវាស់ដោយមានការខ្វះចន្លោះ (ដុំ M5 ស្អិតជាប់លើចាន)។

ផ្លូវអ្នកទទួលប្រភពដែលអាចកើតមានទាំងអស់ត្រូវបានវាស់ដោយក្រុមពីរ៖ ឧបករណ៍ប្តូរមួយត្រូវបានភ្ជាប់ទៅម៉ាស៊ីនបង្កើតសញ្ញា និងពីរផ្សេងទៀតទៅកាន់កាតទិញ។ ការវាស់វែងត្រូវបានអនុវត្ត ហើយឧបករណ៍ប្តូរបន្ទាប់ទាំងពីរត្រូវបានភ្ជាប់ទៅកាតទិញ។ នៅពេលដែល transducer ទាំងអស់ត្រូវបានវាស់ជាអ្នកទទួលសម្រាប់ transducer ប្រភពដែលបានជ្រើសរើសនោះ ដំណើរការត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតជាមួយនឹង transducers ផ្សេងទៀតទាំងអស់ជាប្រភព។ សរុប 14*13=182 ផ្លូវអ្នកទទួលប្រភពត្រូវបានវាស់។

ដំណើរការសញ្ញា

ក្បួនដោះស្រាយការស្ថាបនាឡើងវិញសម្រាប់ការត្រួតពិនិត្យការខូចខាត (RAPID) ត្រូវបានប្រើដើម្បីដំណើរការសញ្ញាដែលបានវាស់វែង និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៃពិការភាព។ [5], [7] ។

ជំហានដំបូងគឺត្រូវច្រឹបសញ្ញាទៅតំបន់ដែលចាប់អារម្មណ៍ ដើម្បីរក្សាវដ្តនៃការផ្ទុះដំបូងបន្ទាប់ពីការមកដល់នៃរបៀបដែលចង់បាន។ ល្បឿនក្រុមទ្រឹស្តីត្រូវបានប្រើដើម្បីគណនាពេលវេលាមកដល់នៃការផ្ទុះសម្រាប់គូអ្នកទទួលប្រភពដែលបានផ្តល់ឱ្យ ដែលត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុង រូបភាពទី 5 ។

នៅលើការវាស់វែងភាគច្រើន របៀបលឿនបំផុត របៀបស៊ីមេទ្រី S0 មិនអាចមើលឃើញនៅក្នុងសញ្ញាដែលបានវាស់នោះទេ។ វាអាចមានហេតុផលពីរសម្រាប់ការសង្កេតនេះ៖ ទាំងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាខ្លួនឯងមិនដំណើរការល្អជាមួយរបៀបនេះ ឬកម្រិតសំឡេងរំខានខ្ពស់ពេកក្នុងការមើលរបៀបនេះនៅក្នុងសញ្ញាដែលបានវាស់វែង។

ដូច្នេះមានតែរបៀប A0 (ដែលត្រូវនឹងរលកកោងនៅប្រេកង់ទាប) នឹងត្រូវបានពិចារណាក្នុងអំឡុងពេលវិភាគ ហើយសញ្ញាដែលបានវាស់វែងទាំងអស់ត្រូវបានច្រឹបទៅបង្អួចដែលចាប់ផ្តើមនៅពេលមកដល់នៃរបៀប A0 និងយូរអង្វែង 0.1ms ដែលត្រូវនឹង ប្រវែងនៃការរំភើបចិត្ត។ ផ្នែកដែលបានជ្រើសរើសនៃសញ្ញាត្រូវបានបន្លិចនៅក្នុង រូបភាពទី 5 ។

រូបភាពទី 5 ៖ សញ្ញាមូលដ្ឋានដែលបានវាស់វែង និងពិការភាព នៅពេលដែលការផ្ទុះត្រូវបានចាក់នៅលើឧបករណ៍ប្តូរ 3 និងវាស់ដោយឧបករណ៍ប្តូរ 12។ ផ្នែកនៃសញ្ញាដែលនឹងត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការវិភាគដែលនៅសល់ត្រូវបានបន្លិចជាពណ៌ប្រផេះ។

ដើម្បីសាងសង់ម៉ែត្រដែលតំណាងឱ្យភាពខុសគ្នារវាងសញ្ញាដែលបានវាស់មុន និងក្រោយការបង្កើតពិការភាពនៅលើចាននោះ មេគុណភាពខុសគ្នានៃសញ្ញា (SDC) ត្រូវបានប្រើ។ វាត្រូវបានកំណត់ដូចខាងក្រោមៈ
??? = 1 − ρ
កន្លែងណា៖

កន្លែងដែលភាពប្រែប្រួលរវាងសញ្ញាវាស់ដោយឧបករណ៏ j (??) និងដោយឧបករណ៏ k (??) ត្រូវបានកំណត់ជា:

ហើយនៅណា?? និង ?? តើគម្លាតស្តង់ដារនៃសញ្ញា ?? និង ??
SDC ត្រូវបានគណនាសម្រាប់ផ្លូវទាំងអស់ ហើយម៉ាទ្រីស SDC ដែលតំណាងឱ្យ SDC រវាងស្ថានភាពយោង និងពិការភាពសម្រាប់គូឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងអស់ត្រូវបានគ្រោងទុកនៅក្នុង រូបភាពទី 6 ។

រូបភាពទី ៦៖ ម៉ាទ្រីស SDC ដែលតំណាងឱ្យ SDC សម្រាប់គូឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងអស់។

រូបភាពទី 6 បង្ហាញថាម៉ាទ្រីស SDC គឺស្ទើរតែស៊ីមេទ្រី ដែលត្រូវបានរំពឹងទុកដោយសារតែគោលការណ៍ច្រាសមកវិញ (ប្រសិនបើមានពិការភាពស្ថិតនៅលើផ្លូវរវាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពីរ វាគួរតែប៉ះពាល់ដល់ដូចគ្នាទៅនឹងរលកដែលសាយភាយក្នុងទិសដៅមួយ ឬក្នុងទិសដៅផ្សេងទៀត)។ នៅទីនេះផ្លូវដែលរងផលប៉ះពាល់ខ្លាំងបំផុតដោយពិការភាពគឺរវាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា 5 និង 13 ដែលមានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាជាមួយនឹងទីតាំងនៃពិការភាព។

លទ្ធផល

ផែនទីប្រូបាប៊ីលីតេនៃកំហុសត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយប្រើក្បួនដោះស្រាយ RAPID ដោយដាក់ពងក្រពើភ្ជាប់គូអ្នកទទួលប្រភពនីមួយៗ ដែលដង់ស៊ីតេរបស់វាគឺសមាមាត្រទៅនឹងមេគុណ SDC នៃគូនេះ (សូមមើល [7] សម្រាប់ព័ត៌មានលម្អិតនៃការគណនា)។

លទ្ធផលត្រូវបានគ្រោងនៅក្នុងរូបភាពទី 2 ។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រធ្វើមាត្រដ្ឋាន β ដែលគ្រប់គ្រងទទឹងរាងពងក្រពើនៅក្នុងក្បួនដោះស្រាយ RAPID ត្រូវបានកំណត់ទៅ 1.015 ។

រូបភាពទី 2 បង្ហាញថា ក្បួនដោះស្រាយ RAPID ដំណើរការជាមួយនឹងទិន្នន័យដែលវាស់វែងដោយអារេនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® ជោគជ័យក្នុងការស្វែងរក និងកំណត់ទីតាំងនៃពិការភាព។ ចម្ងាយរវាងកំហុសពិត និងកំហុសដែលបានព្យាករណ៍គឺ 34 មីលីម៉ែត្រ ដែលស្ថិតក្នុងលំដាប់ស្តង់ដារនៃទំហំនៃកំហុសក្នុងការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មស្តង់ដារសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW ប្រេកង់ទាប។ ការផ្លាស់ទីឡើងទៅប្រេកង់ខ្ពស់អាចជួយកែលម្អដំណោះស្រាយទំហំ។ ដូចគ្នានេះផងដែរ បច្ចេកទេសកម្រិតចាប់ផ្ដើមដែលពាក់ព័ន្ធកាន់តែច្រើនអាចត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើនភាពត្រឹមត្រូវនៃការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្ម [7] ។

ជាការពិតណាស់ ដោយសារសញ្ញាដែលវាស់វែងដោយអារេនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® បង្ហាញ SNR ដ៏ល្អ បច្ចេកទេសដំណើរការសញ្ញាផ្សេងទៀតដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងផ្នែកនៃការធ្វើតេស្ត UGW គួរតែដំណើរការផងដែរ។ យើងបានសាកល្បងតែ RAPID algorithm នៅទីនេះ ព្រោះវាហាក់បីដូចជាជាផ្នែកមួយនៃការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។

ការប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ប្តូរ PZT ស្តង់ដារ

ផ្នែកខាងលើបានបង្ហាញថាអារេនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® អាចអនុវត្តការធ្វើតេស្ត UGW ដោយប្រើក្បួនដោះស្រាយដំណើរការស្តង់ដារដូចជា RAPID ជាដើម។ ឥឡូវនេះយើងនឹងវិភាគលម្អិតបន្ថែមទៀតអំពីភាពខុសគ្នាសំខាន់ៗរវាងឧបករណ៍ប្តូរដែលប្រើច្រើនបំផុតសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW នៅលើទីផ្សារ ពោលគឺថាស PZT និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Dragonfly® ទាក់ទងនឹងភាពប្រែប្រួល ការឆ្លើយតបប្រេកង់ និងការរួមបញ្ចូលនៅក្នុងផលិតផលពិត។ ឧបករណ៍បញ្ជូនការបញ្ចេញសូរស័ព្ទពាណិជ្ជកម្ម (AE) ក៏ត្រូវបានរួមបញ្ចូលផងដែរនៅក្នុងស្តង់ដារ (Vallen Systems VS150-M) ។ ការឆ្លើយតបប្រេកង់របស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញានេះត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយកំពូលនៅ 150kHz ។

Dragonfly® ត្រូវបានប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PZT ស្តង់ដារដែលមាននៅលើទីផ្សារ ដែលផលិតពីសម្ភារៈ piezoelectric PZT-5H ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 5mm និងកម្រាស់ 0.3mm។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងពីរនេះត្រូវបានស្អិតជាប់ដោយប្រើកាវ cyanobacteria ទៅនឹងបន្ទះអាលុយមីញ៉ូមដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុង

រូបភាពទី 1. ជិត view នៃឧបករណ៍ប្តូរ PZT និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា AE ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុង រូបភាពទី 7.

រូបភាពទី 7: បិទ view នៃ Dragonfly® លេខ 2 នៃថាស PZT និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា AE ពាណិជ្ជកម្មដែលបិទជិត។

ភាពរសើបជាអ្នកបញ្ចេញ

ដើម្បីវាយតម្លៃភាពរសើបរបស់ Dragonfly® ទល់នឹងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PZT ជាអ្នកបញ្ចេញ ហ្វ្រេកង់ពី 100Hz ទៅ 2MHz ត្រូវបានផ្ញើជាបន្តបន្ទាប់ដោយ Dragonfly® លេខ 9 និងដោយ PZT លេខ 9 ។ រលកបញ្ជូនត្រូវបានវាស់ដោយ Dragonfly® លេខ 2 នៅលើ ផ្នែកម្ខាងទៀតនៃចាន។ ការឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា 2 ទៅនឹងការអូសទាញទាំងពីរត្រូវបានគ្រោងទុក រូបភាពទី 8.

ដង់ស៊ីតេថាមពល

រូបភាពទី 8 ៖ ការឆ្លើយតបរបស់ Dragonfly® លេខ 2 ទៅនឹងការបញ្ជូនទៅកាន់ថាស PZT នៅទីតាំង 9 និងទៅ Dragonfly® នៅទីតាំង 9 ។

ការបោសសំអាតលីនេអ៊ែរត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីឱ្យមានថេរ amplitude ពី 100Hz ទៅ 2MHz ហើយដូច្នេះ PSD រាបស្មើនៅក្នុងជួរប្រេកង់នេះ។ រូបភាពទី 8 បង្ហាញថាការរំភើបចិត្ត voltage បានអនុវត្តទៅឧបករណ៍ប្តូរមានការថយចុះនៅប្រេកង់ខ្ពស់ ភាគច្រើនគឺដោយសារតែដែនកំណត់នៃម៉ាស៊ីនបង្កើតសញ្ញាដែលត្រូវបានប្រើ ដែលមិនមានលទ្ធភាពផ្តល់ចរន្តគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីជំរុញបន្ទុក capacitive នៅប្រេកង់ខ្ពស់។ រាល់ការឆ្លើយតបដែលបានវាស់វែងដូច្នេះក៏ថយចុះលើសពី 500kHz ផងដែរ ដោយសារតែដែនកំណត់នៃម៉ាស៊ីនបង្កើតសញ្ញា។

រូបភាពទី 8 បង្ហាញថានៅពេលដែលសញ្ញារំភើបដូចគ្នា (ការអូសទាញនៅ +- 10V ពី 100Hz ដល់ 2MHz) ត្រូវបានបញ្ជូនជាបន្តបន្ទាប់ដោយ PZT actuator និងដោយ Dragonfly® ការឆ្លើយតបរបស់ Dragonfly® មួយផ្សេងទៀតដែលមានទីតាំងនៅផ្នែកម្ខាងទៀតនៃចានគឺប្រហែល 10 ទៅ 50 ។ ខ្ពស់ជាងនៅពេលដែលការអូសត្រូវបានចាក់នៅលើថាស PZT មានន័យថាសម្រាប់សញ្ញារំភើបដូចគ្នាថាមពលកាន់តែច្រើនត្រូវបានដាក់ចូលទៅក្នុងចានដោយថាស PZT ។ នេះគឺជាការរំពឹងទុកយ៉ាងពិតប្រាកដ និងទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងបរិមាណវត្ថុធាតុចំណិតដែលមាននៅក្នុងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងពីរ៖

ថាស PZT មានសម្ភារៈ piezo ប្រហែល 2mm3 ។
តំបន់សកម្មរបស់ Dragonfly គឺតិចជាង 10µm-ក្រាស់ ហើយវិមាត្ររបស់វាមាន 1.5 * 5mm ដែលបណ្តាលឱ្យមានបរិមាណប្រហែល 0.08mm3 ។

ថាស PZT មានសម្ភារៈ piezoelectric ប្រហែល 30 ដងច្រើនជាង Dragonfly® ដែលអាចពន្យល់ពីភាពខុសគ្នានៃភាពប្រែប្រួល។

ភាពរសើបជាអ្នកទទួល

ដើម្បីសាកល្បងភាពរសើបជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ការដំឡើងដូចគ្នាត្រូវបានប្រើ ប៉ុន្តែលើកនេះដើម្បីប្រៀបធៀបសញ្ញាដែលវាស់ដោយឧបករណ៍ប្តូរដែលបានសាកល្បងទាំងបី (AE, PZT និង Dragonfly® - DGF) ។ ការអូសទាញរវាង 100Hz និង 2MHz ត្រូវបានផ្ញើទៅកាន់ Dragonfly® លេខ 9 ហើយត្រូវបានកត់ត្រាដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងបីដែលមានទីតាំងនៅទីតាំង 2 និងបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7 ។ សញ្ញាពេលវេលាដែលបានវាស់វែងត្រូវបានគ្រោងទុកនៅក្នុង រូបភាពទី 9.

រូបភាពទី 9៖ សញ្ញារំភើប និងការឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍ប្តូរ។ សញ្ញាត្រូវបានបញ្ជូនដោយ Dragonfly® លេខ 9 និងកត់ត្រាដោយឧបករណ៍ប្តូរនៅទីតាំងលេខ 2 ។

រូបភាពទី 9 បង្ហាញថា ampពន្លឺនៃសញ្ញាដែលបានវាស់វែងគឺខ្ពស់ជាងសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា AE និងសម្រាប់ថាស PZT ជាង Dragonfly®។ នេះត្រូវបានគេរំពឹងទុកជាថ្មីម្តងទៀត ដោយសារធាតុ piezoelectric របស់ Dragonfly® គឺស្តើងជាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាផ្សេងទៀត ហើយដូច្នេះបង្កើតវ៉ុលទាប។tagអ៊ី លើសពីនេះទៅទៀត ចំនុចកំពូលច្បាស់លាស់នៅជុំវិញ 1ms អាចត្រូវបានគេមើលឃើញនៅក្នុងការឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា AE ដែលជាសញ្ញាមួយទៀតនៅ 2.5ms នៅក្នុងសញ្ញានៃឌីស PZT ដែលបង្ហាញពីបាតុភូត resonance ។ ដើម្បីស៊ើបអង្កេតរឿងនេះបន្ថែមទៀត PSDs នៃសញ្ញាដែលបានកត់ត្រាត្រូវបានគ្រោងទុក រូបភាពទី 10.

ដង់ស៊ីតេថាមពល

រូបភាពទី 10៖ ថាមពលវិសាលគម ដង់ស៊ីតេនៃសញ្ញារំភើប និងការឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍ប្តូរ។ សញ្ញាត្រូវបានបញ្ជូនទៅ Dragonfly® លេខ 9 និងកត់ត្រាដោយឧបករណ៍ប្តូរនៅទីតាំងលេខ 2 ។

រូបភាពទី 10 បង្ហាញថាឧបករណ៏ AE បង្ហាញយ៉ាងច្បាស់នូវ resonance នៅ 150kHz ដូចដែលបានបញ្ជាក់នៅក្នុង datasheet របស់វា។
ឌីស PZT ក៏រំញ័រនៅ 500kHz ផងដែរ។ ម៉្យាងវិញទៀត Dragonfly មានការឆ្លើយតបប្រេកង់ដែលល្អក់កករច្រើន ដោយមិនឃើញមានប្រតិកម្មដែលអាចមើលឃើញនៅក្នុងជួរប្រេកង់ដែលបានសិក្សា។ ភាពប្រែប្រួលនៃ Dragonfly ហាក់ដូចជាទាបជាងឌីស PZT និងឧបករណ៏ AE ប្រហែល 50 ដងក្នុងលក្ខខណ្ឌសាកល្បងទាំងនេះ។

បញ្ហាសមាហរណកម្ម

ដែនកំណត់សំខាន់ៗមួយចំនួនសម្រាប់ការដាក់ពង្រាយការធ្វើតេស្ត UGW នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌជាក់ស្តែងគឺមកពីបញ្ហានៃការរួមបញ្ចូល។ ដើម្បីអាចរកឃើញ និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៃពិការភាពនៅក្នុងតំបន់មួយ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាជាច្រើនត្រូវបានទាមទារជាធម្មតា។ អារេរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវតែមានភាពងាយស្រួលក្នុងការរួមបញ្ចូល ទម្ងន់ស្រាល រាងសំប៉ែត និងរឹងមាំ៖ ការខូចខាតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញានៃការរសាត់អាចពិបាកក្នុងការបែងចែកពីពិការភាពពិត។

ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលប្រើច្រើនបំផុតសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW គឺថាស PZT ដោយសារតែភាពអាចរកបានធំទូលាយ ការចំណាយមានកំណត់ និងភាពប្រែប្រួលខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកគេទទួលរងពីភាពផុយស្រួយរបស់ពួកគេ ដែលធ្វើឱ្យពួកគេពិបាកក្នុងការរួមបញ្ចូលជាមួយនឹងអត្រាជោគជ័យខ្ពស់។ ដូចគ្នានេះផងដែរជាញឹកញាប់ខ្សែគឺជាផ្នែកធ្ងន់បំផុតនៃប្រព័ន្ធប្រសិនបើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញានីមួយៗមានខ្សែផ្ទាល់ខ្លួន។

ដើម្បីព្យាយាមធ្វើឱ្យអារេរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PZT មានភាពងាយស្រួលក្នុងការរួមបញ្ចូល ក្រុមស្រាវជ្រាវមួយចំនួនកំពុងធ្វើការលើ PCBs ដែលអាចបត់បែនបានដែលរួមបញ្ចូលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាជាច្រើន និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកចម្រុះដែលកាត់បន្ថយកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងនៃខ្សែ [8] ។
ការបិទភ្ជាប់ធាតុ PZT រវាងស្រទាប់ប៉ូលីម៊ែរពីរ ធ្វើឱ្យវាកាន់តែផុយ និងងាយស្រួលក្នុងការរួមបញ្ចូលដោយមិនបំបែកវា ប៉ុន្តែនៅតែមានបញ្ហាជាមួយនឹងការស្អិតជាប់ និងស្ថេរភាពរបស់វាតាមពេលវេលា [9] ។

ធាតុ piezoelectric ដែលបង្កើតឡើងដោយ Worm sensing គឺស្តើងណាស់ ដែលអាចបត់បែនបានតាមធម្មជាតិ ហើយអាចស្អិតជាប់លើផ្ទៃកោងដោយមិនបំបែកវា។ (សូមមើលរូបភាពទី 11) ។

រូបភាពទី 11៖ រូបភាពរបស់ Dragonfly® ជាប់នៅលើស៊ីឡាំងកាំ 20 មីលីម៉ែត្រ។

ជាងនេះទៅទៀត ដំណើរការផលិតធ្វើឱ្យធាតុនេះត្រូវគ្នាយ៉ាងពេញលេញជាមួយនឹងឧបករណ៍ជ្រើសរើសស្តង់ដារណាមួយដែលប្រើជាទូទៅក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិក ដើម្បីប្រមូលផ្តុំសមាសធាតុនៅលើ PCBs ដែលអាចបត់បែនបាន។
ដូច្នេះ ធាតុនេះគឺជាបេក្ខជនដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ផលិតអារេ UGW ដ៏រឹងមាំ ដែលស្តើងខ្លាំង អាចបត់បែនបាន រឹងមាំ និងងាយស្រួលក្នុងការផលិត (សូមមើល រូបភាពទី 12).

រូបភាពទី 12 ៖ ឧample នៃការរួមបញ្ចូលនៃធាតុ piezoelectric ជាច្រើនដែលផលិតដោយ Worm sensing នៅលើ PCB ដែលអាចបត់បែនបាន ដើម្បីទទួលបានអារេឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលអាចបត់បែនបាន។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ដើម្បីធ្វើការសន្និដ្ឋាន ការដំឡើងការធ្វើតេស្តរលក Ultrasonic ធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តនៅលើបន្ទះអាលុយមីញ៉ូមដោយប្រើឧបករណ៍ប្តូរ piezoelectric Dragonfly®។ ការសាយភាយនៃរលកកូនចៀមនៅកម្រិត 100kHz តាមរយៈចានរវាងគូ transducer ទាំងអស់ត្រូវបានវាស់ ហើយ RAPID tomography algorithm ត្រូវបានប្រើដើម្បីស្វែងរក និងធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មពិការភាពដែលក្លែងធ្វើដោយ bolt បន្ថែមនៅលើចាននោះ។ កំហុសក្នុងការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មគឺប្រហែល 3cm នៅលើចានធំទូលាយ 40cm ។

ភាពរសើបរបស់វាអាចទាបជាង PZTs ធម្មតា ប៉ុន្តែវាក៏ស្រាលជាង និងស្តើងជាង ហើយមិនបង្ហាញភាពធន់នៅក្រោម 2MHz ទេ។ សូមអរគុណចំពោះភាពបត់បែន ភាពរឹងមាំ និងការរួមបញ្ចូលយ៉ាងងាយស្រួលទៅក្នុង PCBs ដែលអាចបត់បែនបានតាមស្តង់ដារ Dragonfly® ហាក់ដូចជាបេក្ខជនដ៏ស័ក្តិសមសម្រាប់ការធ្វើតេស្ត UGW ព្រោះវាជួយដោះស្រាយបញ្ហានៃការដាក់ពង្រាយដែលបណ្តាលមកពីភាពផុយស្រួយ និងទំហំធំនៃធាតុ PZT ស្តង់ដារ។ ជាងនេះទៅទៀត វាមិនមានការនាំមុខនោះទេ ដែលជាទឡ្ហីករណ៍ដ៏សំខាន់មួយនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះទាក់ទងនឹងបទប្បញ្ញត្តិបរិស្ថានដែលកំពុងវិវត្ត។

ឯកសារយោង

M. JS Lowe, DN Alleyne, និង P. Cawley, "ការរកឃើញពិការភាពនៅក្នុងបំពង់ដោយប្រើរលកដឹកនាំ" Ultrasonics, vol. ៣៦, ទេ។ 36, ទំព័រ 1–147, ខែ កុម្ភៈ ឆ្នាំ 154, doi៖ 10.1016/S0041-624X(97)00038-3.
P. Anthill និង JL Rose "ការត្រួតពិនិត្យរលកអ៊ុលត្រាសោននៃបន្ទះជួសជុលទីតានីញ៉ូមដែលភ្ជាប់ទៅនឹងស្បែកយន្តហោះអាលុយមីញ៉ូម" Int ។ J. Ashed ។ Ashed ។, វ៉ុល។ 30, ទេ។ ៧, ទំព័រ ៥៦៦–៥៧៣, ខែ តុលា ឆ្នាំ ២០១០, doi៖ 10.1016/j.ijadhadh.2010.05.008.
Z. Woodworking, L. Brzezinski, និង T. Sierpinski, “Multistage វិធីសាស្ត្រទូទាត់សីតុណ្ហភាពសម្រាប់ការវាស់វែងរលកកូនចៀម” J. Sound Vib., vol. ៣៨២, ទំព័រ ៣២៨–៣៣៩, ខែ វិច្ឆិកា ឆ្នាំ ២០១៦, doi៖ 10.1016/j.jsv.2016.06.038.

Fei Yan, RL Royer, និង JL Rose, "បច្ចេកទេសថតរូបភាពរលកអ៊ុលត្រាសោនក្នុងការត្រួតពិនិត្យសុខភាពរចនាសម្ព័ន្ធ" J. Intell ។ ម៉ែ។ ប្រព័ន្ធ រចនាសម្ព័ន្ធ។, វ៉ុល។ 21, ទេ។ 3, ទំព័រ 377–384, ខែ កុម្ភៈ ឆ្នាំ 2010, doi៖ 10.1177/1045389X09356026.
J. Settler, M. Repeatability, S. Delrue, និង K. Van Den Abeele, “កម្មវិធីនៃក្បួនដោះស្រាយ Probabilistic សម្រាប់ការថតរូបភាពរលក Ultrasonic នៃសមាសធាតុកាបូន” Phys ។ បន្ត, វ៉ុល។ 70, ទំព័រ 664–667, 2015, doi: 10.1016/j.phpro.2015.08.072.
F. Rocha, Francisco/Lamb-Wave-Dispersion។ (ថ្ងៃទី០៦ ខែមិថុនា ឆ្នាំ២០២៤)។ ពស់ថ្លាន់។ បានចូលប្រើ៖ ថ្ងៃទី 06 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2024។ [អនឡាញ]។ មាន៖ https://github.com/franciscorotea/Lamb-WaveDispersion

T. R. Hay, RL Royer, H. Gao, X. Zhao, និង JL Rose "ការប្រៀបធៀបឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលបានបង្កប់ Lamb wave tomography ultrasonic ខិតជិតសម្រាប់ការរកឃើញការបាត់បង់សម្ភារៈ" Smart Mater ។ រចនាសម្ព័ន្ធ។, វ៉ុល។ 15, ទេ។ ៤, ទំព័រ ៩៤៦–៩៥១, ខែ សីហា ឆ្នាំ ២០០៦, doi៖ 10.1088/0964-1726/15/4/007.
D. Schmidt etal., "ការអភិវឌ្ឍន៍នៃរចនាសម្ព័ន្ធជុំវិញទ្វារជាមួយនឹងប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យសុខភាពរចនាសម្ព័ន្ធរួមបញ្ចូលគ្នា" នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធយន្តហោះឆ្លាតវៃឆ្លាតវៃ (TSARISTS)
P. C. Klicken និង M. Pompadours, Eds., Chan: Sp ringer International Publishing, 2016, ទំព័រ 935–945 ។ ដូយ៖ 10.1007/978-3-319-22413-8_51.
S. Galilean, M. Moravia, P. Hierarchy, និង D. Hazardous, "ការរួមបញ្ចូលការផ្សារភ្ជាប់ប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតនៃឧបករណ៍បំប្លែងសមាសធាតុសូរស័ព្ទ-អ៊ុលត្រាសោន ទៅលើរចនាសម្ព័ន្ធសមាសធាតុ thermoplastic" រចនាសម្ព័ន្ធ។ សុខភាព Minot ។ , ទំ។ 14759217241247766, មេសា 2024, doi: ៥/៥