Đầu dò siêu âm có độ đâm xuyên cao cho các ứng dụng phát hiện khuyết tật bằng chùm tia thẳng

Lựa chọn đầu dò dạng tiếp xúc tần số thấp tối ưu cho phép đo chiều dày và phát hiện khuyết tật bằng chùm tia thẳng trong các vật liệu làm suy yếu hoặc tán xạ cao như sợi thủy tinh, cao su, một số vật liệu composite, kim loại đúc, và nhựa dày.

Cơ sở lý thuyết

Với các thiết bị đo chiều dày hiện đại như 38DLP cũng như việc sử dụng các thiết bị dò khuyết tật cũng được trang bị bộ phát xung sóng vuông, chúng tôi nhận được nhiều các câu hỏi liên quan đến việc lựa chọn đầu dò siêu âm cho các ứng dụng. Các đặc tính vật liệu đòi hỏi mức độ sóng âm xuyên sâu cao. Dĩ nhiên, có một số đầu dò tần số thấp có thể thích hợp cho những tình huống như vậy, và trong nhiều trường hợp một số đầu dò khác sẽ hoạt động tốt với các thiết lập công cụ thích hợp. Vì các đầu dò cần được lựa chọn liên quan đến các yêu cầu kiểm tra cụ thể, bài viết này sẽ này thảo luận về các ưu điểm của từng đầu dò của Panametrics-NDT tiêu chuẩn thường được khuyến nghị sử dụng trong các ứng dụng cần xuyên sâu M1036, M2008, M101 (V101) Và C103-SB.

Các đầu dò có độ đâm xuyên tốt

Trong bất kỳ ứng dụng phát hiện khuyết tật nào có vật liệu khó thực hiện, cách tốt nhất để xác định thiết bị và đầu dò tối ưu là thực tế trên các mẫu tham khảo.

M1036

M1036 là đầu dò tiếp xúc trực tiếp với tần số 2.25 MHz, đường kính 0,5 “(12,5 mm) được thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ khuếch đại cao. So với M106-RM hoặc V106-RM, M1036 sử dụng lớp đệm lớn hơn nhiều. Lớp đệm lớn hơn giúp hấp thụ nhiễu bên trong của đầu dò, đặc biệt cho phép sử dụng thêm 6 dB đến 10 dB trên thiết bị siêu âm mà không gây ra nhiễu phản xạ bên trong.

M1036 kết hợp độ xuyên thấu cao với độ phân giải bề mặt tốt, sử dụng cùng máy đo độ dày có tính năng HP, chiều dày tối thiểu có thể đo được sẽ là 0.080 “(2 mm) trở lên trong kim loại và 0.040” (1mm) hoặc cao hơn đối với nhựa và vật liệu composite, tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện bề mặt.

M2008

M2008 là loại đầu dò đặc biệt có tần số 500 KHz, đường kính 1 “(25 mm) có thiết kế mang lại sự hài hòa tuyệt vời giữa độ phân giải bề mặt và độ xuyên thấu khi kiểm tra sợi thủy tinh, vật liệu composite và các vật liệu tương tự có trở kháng âm thấp. Đây là lựa chọn đầu tiên cho việc kiểm tra vật liệu phát hiện khuyết tật của sợi thủy tinh dày và composite trong khoảng từ 1 đến 4 inch (25 mm đến 100 mm). M2008 sử dụng một miếng backing lớn để giảm thiểu nhiễu bên trong cũng như nêm trễ vật liệu polymer độc quyền. Nêm trễ thực hiện hai chức năng quan trọng, cung cấp phối hợp âm trở với các vật liệu cần kiểm tra có âm trở thấp và do đó cải thiện độ phân giải bề mặt gần và hoạt động như một bộ lọc cơ tần số thấp để lọc tín hiệu nhiễu xạ từ các vật liệu phân tán cao như sợi thủy tinh.

Cần chú ý là lợi thế của M2008 không phải là độ nhạy tuyệt đối, mà khả năng mang lại độ phân giải gần bề mặt tốt kết hợp với tỷ lệ tín hiệu tới nhiễu tối ưu trong các vật liệu tán xạ có âm trở thấp. Do sự suy giảm trong nêm trễ, mức độ khuếch đại của đầu dò được đặt cao hơn so với M101 hoặc C103-SB. Sử dụng thiết bị đo độ dày có tính năng phát xung cao – HP, chiều dày tối thiểu có thể đo được bằng M2008 trong các vật liệu như sợi thủy tinh là khoảng 0.150 “(3.75 mm), tùy thuộc vào điều kiện vật liệu và độ dày. Đầu dò này không nên sử dụng trong các ứng dụng kiểm tra kim loại trừ khi nêm trễ được lấy ra và nó được sử dụng như một đầu dò tiếp xúc tiêu chuẩn.

M101 và V101

Hai đầu dò này cũng hoạt động tương tự nhau. Cả hai đều là đầu dò tần số 500 KHz, đường kính 1 “(25 mm). Không giống như M2008, chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến vật liệu kim loại. Sử dụng thiết bị đo chiều dày có hỗ trợ HP, chiều dày tối thiểu có thể đo được là khoảng 0,2 inch (5 mm) trong vật liệu kim loại và 0.1 “(2,5 mm) hoặc cao hơn với chất dẻo và vật liệu composite, phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện bề mặt.

C103-SB

C103-SB là đầu dò tiếp xúc phức hợp với tần số 1 MHz, đường kính 0,5 “(12,5 mm) với độ nhạy rất cao. Trong các ứng dụng thông thường, độ nhạy hiệu dụng sẽ cao hơn khoảng 6 dB đến 10 dB so với M101 hoặc V101 , và hơn 15 dB so với M1036. C103-SB sẽ cung cấp độ nhạy lớn nhất hoặc xuyên thấu cao nhất so với bất kỳ đầu dò tiếp xúc trực tiếp thông thường nào.

Sự bất lợi trong khi giữ khả năng xuyên thấu tăng lên đáng kể này là xung phát rung động dài và hạn chế độ phân giải bề mặt gần. C103-SB không được khuyến cáo sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi phải có độ phân giải bề mặt tối ưu, nhưng nó hoạt động tốt trên các mẫu vật liệu dày có tính suy giảm âm cao. Ngoài ra, biến tử tương đối nhỏ giúp tiếp âm tốt tốt trên bề mặt cong so với các đầu dò đường kính 1 “(25mm). Sử dụng thiết bị đo độ dày hỗ trợ tính năng HP, độ dày tối thiểu đo được sẽ là khoảng 0.25mm (6.25mm) trở lên trong kim loại và 0.125 “(3 mm) trong chất dẻo và vật liệu composite, tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện bề mặt.

Dạng sóng điển hình của ứng dụng đo chiều dày

Các dạng sóng A-Scan dưới đây cho thấy phản hồi trên vật liệu polyurethane có độ dày 1.25 “(31mm) với thiết bị đo chiều dày 25HP PLUS, được dùng làm ví dụ để cho thấy độ nhạy tương đối, thời gian khôi phục sau xung kích thích (hoặc phục hồi qua miếng nêm trong trường hợp của M2008) và hình dạng sóng trong một ứng dụng đo chiều dày vật liệu suy giảm âm điển hình. Hiệu suất cụ thể sẽ khác nhau với ứng dụng.