Ultragarsinis testavimo principas

Trumpesnės nei įprastos garso bangos, ultragarso bangų ilgiai daro gerą kryptį, tačiau taip pat per neskaidrią medžiagą ši funkcija buvo plačiai naudojama ultragarsiniu bandymu, storiu, atstumo matavimu, nuotoliniu valdymu ir ultragarsiniu vaizdavimu. Ultragarso vaizduoklis yra technologija, kuri naudoja ultragarsą "USES", kad pateiktų vidinį nepermatomų objektų vaizdą. Iš ultragarso akustinio lęšio daviklio, sutelkto į matinį bandinį, ultragarsas, paimtas iš mėginių eigos, buvo informacijos dalis (pvz., Garsų bangų atspindžio, sugerties ir sklaidos gebos), akustinis lęšiukas susilieja su pjezoelektriniu imtuvu, elektrinio signalo įvesties stiprintuvas, naudojant nuskaitymo sistemą, ekranas gali pasirodyti nepermatomas mėginio vaizdas. Šis prietaisas vadinamas ultragarso mikroskopu. Ultragarsinė vizualizavimo technologija plačiai taikoma medicininiam patikrinimui, mikroelektroninio prietaiso, naudojamo patikrinti didelės apimties integruotą grandinę, gamyboje, naudojamas skirtingų kompozicijų medžiagų matavimo srityje ir grūdų ribų rodymui ir pan. Akustinė holografija yra ultragarsinis Interferencijos principas įrašyti ir atgaminti trimatis atvaizdą nepermatomos akustinės vaizdo technologijos, jo principas ir optinė holografija yra iš esmės vienodi, tiesiog įrašyti reiškia skirtingas (žr. holografiją). Su tuo pačiu ultragarso signalo šaltinio motivavimu du davikliai yra dedami į skystį, jie paleidžia du koherentinius ultragarsu pluoštus: spindulį per tiriamą objektą, tampa banga, atskaitos bangos krūva. Objekto bangos ir etaloninės bangos koherentinės superpozicijos akustinė holograma, suformuota skysčio paviršiuje, su lazerio spindulių akustine holograma, naudojant lazerio refleksiją dėl akustinės hologramos difrakcijos efekto ir gauti daiktų atgal, paprastai naudojant fotoaparatą ir televizorių realaus laiko stebėjimui .

Ultragarsinio valymo prasmė

Ultragarsinis valymo efektas yra daugiau nei žmogaus klausos garso perdavimo banga skystyje. Kai ultragarsinis skleidimas ploviklyje dėl garso yra išilginė banga, išilginė banga, skirta skatinti žiniasklaidos vaidmenį, gali pakeisti skysčio slėgį, dėl ko susidaro daug mažų vakuuminio burbuliukų, vadinamų "kavitacijos efektu". Kai burbuliukų suspaudimo sprogdinimas gali sukelti galingą smūgį, gali būti fiksuojami daiktai, esantys kampų purvuose, išsisklaidę, ir sustiprina plovimo efektą dėl ultragarsinio dažnio takanami ilgio, stiprios įsiskverbimo galios, todėl turi įtrūkimą arba paslėpta sudėtinga valymo struktūra, gali pasiekti nuostabų plovimo efektą

Ultragarsinis valymas grindžiamas kavitacija, tai yra, valymo skysčiu, greitai formuojant daugybę burbulų ir greitą imploziją. Dėl to susidaręs šokas pašalins nešvarumus nuo ruošinio, panardinto į valymo tirpalą, vidinio ir išorinio paviršių. Didinant ultragarsinį dažnį, padidėja burbuliukų skaičius, o suspaudimo poveikis silpnėja. Todėl aukšto dažnio ultragarsu ypač tinka valyti smulkių dalelių nešvarumus, nesulaužant ruošinio paviršiaus. Kavitacijos burbuliukų plėtra ir sprogo (implosiono) burbuliukai yra sukurti taikant aukšto dažnio (ultragarsu), didelio intensyvumo garso bangas skysčiams. Todėl kiekviena ultragarso valymo sistema turi turėti tris pagrindinius elementus: cheng fang valymo skysčio baką, paverčia elektros energiją į aukšto dažnio elektros signalo keitiklio ir ultragarso generatoriaus mechaninę energiją.

Keitikliai ir generatoriai

Svarbiausia ultragarso valymo sistemos dalis yra daviklis. Yra dviejų tipų keitikliai, vienas iš jų yra magnetinis daviklis, pagamintas iš nikelio ar nikelio lydinio. Pjezoelektrinis keitiklis pagamintas iš švino cirkonato titanato arba kitos keramikos.

Kai pjezoelektrinė medžiaga dedama į skirtingo įtampos elektros lauką, ji deformuojama. Tai vadinama "pjezoelektriniu efektu". Priešingai, magnetiniai keitikliai yra pagaminti iš medžiagų, kurios deformuojasi besikeičiančiame magnetiniame lauke. Nesvarbu, kokio tipo daviklis naudojamas, pagrindinis veiksnys paprastai yra kavitacijos efekto intensyvumas.

Ultragarsinės bangos, kaip ir kitos garso bangos, yra slėgio taškų serija, banga, kuri suspaudžiama ir išplečiama pakaitomis (kaip parodyta toliau). Jei garso energija yra pakankamai stiprus, skystis išsitempia bangos išsiplėtimo stadijoje ir susidaro burbuliukai. Bangos suspaudimo stadijoje šie burbuliukai sprogsta arba implode skysčiu iš karto, sukuriant labai efektyvią smūgio jėgą, ypač tinkamą valymui. Šis procesas vadinamas kavitacija. Teoriškai analizuojamos suspaudimo ir išsiplėtimo garso bangos, kavitacijos burbulo sprogimas generuoja daugiau nei 10000 psi slėgį ir aukštą 20000 ° F (11000 ° C) temperatūrą, o greito sprogimo metu sprogsta greitai. Vieno kavitacijos burbulo išleista energija yra labai maža, tačiau tuo pačiu metu sprogsta kas sekundę milijonams kavitacijos burbulo, kaupiamasis poveikis bus labai stiprus, sukelia galingą uždegimo poveikį ruošinio paviršiaus nuleidimui, tai yra visos savybės ultragarsinio valymo. Jei ultragarso energija yra pakankamai didelė, kavitacija įvyks visur valymo tirpale, taigi ultragarsu galima efektyviai išvalyti mažus įtrūkimus ir skylutes. Kavitacija taip pat skatina chemines reakcijas ir pagreitina paviršiaus membranų išsiskyrimą. Tačiau tik tam tikroje skysčio slėgio zonoje yra mažesnis nei dujų slėgis burbulo rungtynių viduje, todėl zonoje susidaro kavitacijos reiškinys, todėl ultragarso bangų amplitudės keitiklio generuojamas yra pakankamai didelis, kad atitiktų šią sąlygą. Minimali galia, reikalinga kavitacijai gaminti, vadinama kavitacijos kritiniu tašku. Skirtingi skysčiai turi skirtingus kritinius taškus, todėl ultragarso energija turi viršyti kritinį tašką, kad būtų pasiektas valymo efektas. Tai reiškia, kad kavitacijos burbuliukus galima gaminti tik tada, kai energija viršija kritinį ultragarso valymo tašką.

Dažnio reikšmė

Triukšmas susidaro, kai darbinis dažnis yra mažas (žmogaus klausos diapazone). Kai dažnis yra mažesnis nei 20 kHz, darbinis triukšmas ne tik tampa labai aukštas, bet gali viršyti saugos triukšmo ribą, nustatytą darbo saugos ir sveikatos įstatyme ar kituose teisės aktuose. Įrenginiuose, kuriuose reikia didelės galios, norint pašalinti nešvarumus, neatsižvelgiant į ruošinio paviršiaus pažeidimą, dažniausiai pasirenkamas mažesnis valymo dažnis nuo 20 kHz iki 30 kHz. Valymo dažnumas šiame dažnių diapazone dažnai naudojamas dideliems, sunkiems arba didelio tankio medžiagoms išvalyti. 20KHz magnetinis daviklis ir 25KHz pjezoelektrinis daviklis. Kavitacijos santykinė jėga iki 40 kHz dažniu paprastai naudojama mažesnių, sudėtingesnių dalių valymui arba mažoms dalelėms pašalinti. Aukštos dažniai taip pat naudojami tais atvejais, kai žaliavos ant ruošinio paviršiaus neleidžiamos. Naudojant aukštus dažnius, valymo efektyvumas gerėja keliais būdais. Kai dažnis padidėja, kavitacijos burbuliukų skaičius padidėja tiesiškai, todėl susidaro intensyvesnės smūginės bangos, leidžiančios jiems patekti į mažesnes spragas. Jei maitinimas išlieka pastovus ir sumažėja kavitacijos burbuliukai, energija, išleista kavitacijos burbuliukais, atitinkamai sumažės, dėl to sumažėja ruošinio paviršiaus pažeidimas. Kitas aukštų dažnių privalumas yra tai, kad jie sumažina klampųjį sluoksnį (poveikis Bernulliui), leidžiantį ultragarsą aptikti labai mažas daleles. Ši situacija yra panaši į mažų uolienų apačioje, kai vandens lygis srovėje nukrenta. Įmonė siūlo daugybę tarpinių dažnių 40kHz, 80kHz, 120kHz ir 170kHz. Produktus, kurių dažnis yra 350 kHz, galima pasirinkti, valant labai mažas daleles. Ši bendrovė neseniai pradėjo "MicroCoustics" sistemą tokioms progoms 400 kHz dažniu.