مبدل اولتراسونیک چیست؟

انواع مبدل التراسونیک

با مبدل ها تماس بگیرید

مبدل های تماس ، همچنین به عنوان مبدل های پرتو مستقیم یا مبدل های غوطه وری شناخته می شوند ، اساسی ترین و به طور گسترده ترین نوع مبدل اولتراسونیک هستند. این مبدل ها دارای یک سطح مسطح یا خمیده هستند که مستقیماً با مواد مورد بازرسی تماس می گیرند. آنها امواج صوتی را عمود بر سطح ساطع می کنند و مداحی هایی را دریافت می کنند که از درون مواد منعکس می شوند. مبدل های تماس همه کاره هستند و می توانند برای کاربردهای مختلف مانند تشخیص نقص ، اندازه گیری ضخامت و خصوصیات مواد مورد استفاده قرار گیرند.

مبدل های پرتو زاویه ای

مبدل های پرتو زاویه ، همانطور که از نام آن پیداست ، امواج صوتی را در زاویه ای به سطح مواد مورد بازرسی منتشر می کنند. این مبدل ها از گوه یا منشور برای هدایت پرتو صدا در یک زاویه خاص استفاده می کنند و امکان تشخیص و ارزیابی نقص هایی را که عمود بر سطح نیستند ، امکان پذیر است. مبدل های پرتو زاویه معمولاً برای بازرسی های جوش ، نقشه برداری خوردگی و اندازه نقص در اجزای دارای هندسه های پیچیده استفاده می شوند.

مبدل های دو عنصری

مبدل های عنصر دوگانه از دو عنصر جداگانه در یک محفظه واحد تشکیل شده اند-یکی برای انتقال امواج صوتی و دیگری برای دریافت پژواک. عناصر انتقال و دریافت جداگانه حساسیت بهبود یافته و کنترل بهتر بر سیگنال های منتقل شده و دریافت شده را ارائه می دهند. این مبدل ها اغلب در برنامه هایی که تصویربرداری با وضوح بالا یا تشخیص نقص های کوچک مورد نیاز است ، مانند در هوافضا و بازرسی مؤلفه های مهم مورد استفاده قرار می گیرد.

مبدل های آرایه فازی

مبدل های آرایه فاز نوع پیشرفته تر از مبدل اولتراسونیک هستند که کنترل دقیق بر جهت و تمرکز پرتوی صدا را ارائه می دهند. آنها از چندین عنصر جداگانه تشکیل شده اند که هر کدام مدار تأخیر الکترونیکی خاص خود را دارند. با کنترل زمان و بزرگی سیگنال های الکتریکی ارسال شده به هر عنصر ، مبدل آرایه فاز می تواند پرتو صدا را هدایت کند ، نقطه کانونی را تغییر داده و الگوهای بازرسی پیچیده ایجاد کند. این امر باعث می شود تا قابلیت های تشخیص ، تصویربرداری و اندازه گیری نقص بهبود یافته ، تبدیل کننده های آرایه ای فاز را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی از جمله هوافضا ، تولید برق و صنایع نفت و گاز مناسب کنند.

مبدل های غوطه وری

مبدل های غوطه وری برای کار در محیط های مایع مانند آب یا مخازن روغن طراحی شده اند. این مبدل ها به طور معمول در آزمایش غوطه وری مورد استفاده قرار می گیرند ، جایی که ماده مورد بازرسی در یک محیط مایع قرار می گیرد. مبدل های غوطه وری جفت عالی بین مبدل و مواد را فراهم می کنند و از انتقال کارآمد و دریافت امواج صوتی اطمینان می دهند. آنها معمولاً برای بازرسی های با وضوح بالا از اجزای مهم مانند تیغه های توربین ، اجزای هوافضا و عروق راکتور هسته ای استفاده می شوند.

کاربردهای مبدل اولتراسونیک

تست غیر مخرب (NDT)

آزمایش اولتراسونیک (UT) یکی از روشهای اصلی NDT است و مبدل های اولتراسونیک نقش مهمی در این زمینه دارند. آنها برای تشخیص و ارزیابی نقص ، اندازه گیری ضخامت مواد ، ارزیابی کیفیت جوش و بررسی اجزای مختلف مانند لوله ها ، صفحات و ریخته گری ها استفاده می شوند.

تصویربرداری پزشکی

مبدل های اولتراسونیک در تکنیک های تصویربرداری پزشکی مانند اسکن سونوگرافی مورد استفاده قرار می گیرند. این مبدل ها برای ایجاد تصاویر دقیق از اندام های داخلی ، بافت ها و جریان خون ، امواج صوتی را منتشر و دریافت می کنند. آنها ایمن ، غیر تهاجمی هستند و قابلیت های تصویربرداری در زمان واقعی را برای اهداف تشخیصی ارائه می دهند.

خصوصیات مواد

مبدل های اولتراسونیک در فرآیندهای توصیف مواد ، مانند تعیین خصوصیات الاستیک ، اندازه گیری امپدانس صوتی و ارزیابی کیفیت مواد استفاده می شوند. این امر به ویژه در صنایعی مانند هوافضا ، خودرو و تولید بسیار مهم است که در آن یکپارچگی و عملکرد مواد بسیار مهم است.

اندازه گیری سطح و جریان

مبدل های اولتراسونیک در برنامه های اندازه گیری سطح و جریان استفاده می شوند. مبدل ها با انتشار امواج صوتی و اندازه گیری زمان لازم برای بازگشت به مداحی ها ، می توانند سطح مایعات یا مواد جامد موجود در مخازن را به طور دقیق تعیین کنند یا سرعت مایعات در لوله ها را اندازه گیری کنند.

سنجش فاصله و مجاورت

مبدل های اولتراسونیک نیز برای سنجش فاصله و مجاورت در برنامه های مختلف استفاده می شود. آنها امواج صوتی را ساطع می کنند و مدت زمان لازم برای بازگشت به مدعات را اندازه گیری می کنند و امکان اندازه گیری دقیق مسافت و تشخیص شی را فراهم می کنند.

طراحی مبدل اولتراسونیک

طراحی یک مبدل اولتراسونیک به کاربرد مورد نظر آن بستگی دارد. به طور کلی ، این شامل مؤلفه های زیر است:

1. عنصر پیزوالکتریک: عنصر پیزو الکتریک جزء اصلی مبدل است. این کریستال نازک ویفر یا دیسک است که از مواد پیزو الکتریک ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ الکتریکی روی عنصر اعمال می شود ، تحت تغییر شکل مکانیکی قرار می گیرد و در فرکانس اولتراسونیک مورد نظر ارتعاش می کند.

2. مواد پشتیبان: ماده پشتی لایه ای است که در پشت عنصر پیزوالکتریک قرار دارد. این پشتیبانی مکانیکی و میرایی را برای عنصر فراهم می کند ، لرزش های ناخواسته را کاهش می دهد و عملکرد مبدل را بهبود می بخشد.

3. لایه تطبیق آکوستیک: در بعضی از کاربردها ، یک لایه تطبیق آکوستیک به قسمت جلوی عنصر پیزوالکتریک اضافه می شود. این لایه به بهینه سازی انتقال امواج اولتراسونیک از مبدل به محیط کمک می کند و باعث بهبود کارایی و عملکرد مبدل می شود.

4. مسکن یا پوشش: مبدل معمولاً در یک پوشش محافظ یا مسکن قرار دارد. پوشش ، پشتیبانی مکانیکی ، محافظت از عوامل خارجی و عایق برای اتصالات الکتریکی را فراهم می کند.

طراحی و ویژگی های مبدل های اولتراسونیک بسته به نیازهای خاص کاربردی مانند فرکانس ، قدرت ، عرض پرتو و حساسیت می تواند متفاوت باشد. پیشرفت در فن آوری مبدل منجر به پیشرفت در برنامه های اولتراسونیک شده و امکان سنجش دقیق تر ، تصویربرداری و قابلیت های تشخیص را فراهم می کند.