Ultrasonic testausperiaate

Lyhyempi kuin tavalliset ääniaallot, ultraäänen aaltopituudet tekevät hyvää suuntaa, mutta myös läpinäkymättömän materiaalin kautta, tätä ominaisuutta on käytetty laajalti ultraäänitutkimuksissa, paksuuden, etäisyyden mittauksessa, kauko-ohjauksessa ja ultraäänikuvaustekniikassa. Ultraäänikuvantaminen on tekniikka, jossa USES-ultraäänellä esitellään läpinäkyvien objektien sisäkuvaa. Läpinäkyvästä näytteestä keskittyneestä ultronaalisesta akustisesta linssiin kuuluvasta näytteestä siirretystä ultraäänestä oli osa informaatiota (kuten äänen heijastumisen, absorption ja sironnan kykyä), akustinen linssi lähentyä pietsosähköiseen vastaanottimeen, sähköinen signaalin tulovahvistin, käyttämällä skannausjärjestelmää voi muuttaa läpinäkymätön näytekuvan näytöllä. Laitetta kutsutaan ultraäänimikroskoopiksi. Ultraäänikuvantamistekniikkaa on laajalti käytetty lääketieteellisessä tutkimuksessa, joka on valmistettu mikroelektroniikkalaitteistosta, jota käytetään suuren mittakaavan integroituun piiriin, jota käytetään erilaisten koostumusten seosten näyttämiseen materiaalitekniikka-alueella ja rakeiden rajalla jne. Akustinen holografia on ultraääni häiriöperiaate ja jäljitellä läpinäkymättömän akustisen kuvantamistekniikan kolmiulotteista kuvaa, sen periaate ja optinen holografia ovat pohjimmiltaan samoja, vain tallennusvälineet eroavat toisistaan (katso holografia). Samalla ultraäänisignaalilähteen motivoinnilla kaksi anturia asetettiin nesteeseen, ja ne käynnistivät kaksi koherenttia ultraäänikuitua: säteen läpi tutkittu kohde muuttuivat aaltona, joukko vertailuaalto. Kohde-aalto ja viite-aalto koherentti superpositiivinen akustinen hologrammi, joka on muodostettu nesteen pinnalle lasersädeakustisella hologrammella käyttäen lasersäteilyä akustisen hologrammidifraktioefektin avulla ja saada asiat takaisin kuten yleensä kameralla ja televisiolla reaaliaikaiseen havainnointiin .

Ultraäänipuhdistuksen merkitys

Ultraäänipuhdistusteho on enemmän kuin ihmisen kuuleminen ääni-lähetys aalto neste. Kun detergentissä olevan ultraäänimuodon, koska ääni on pituussuuntaista aaltoa, pitkittäis aalto mediaan roolin edistämiseksi voi muuttaa nesteen paineen muuttuessa, mikä johtaa monen pienen tyhjökuplan, jota kutsutaan "kavitaatiovaikutukseksi". Kun kuplan puristusporaus voi tuottaa voimakkaita vaikutuksia, se voi olla kiinnittämällä esineitä kulmassa likaa hajallaan ja parantamaan pesuveden vaikutusta johtuen ultraääni taajuuden takanamin pituudesta, voimakkaasta tunkeutumisvoimasta niin, että siinä on halkeama tai piilotettu monimutkainen rakenne puhdistus, voi saavuttaa uskomattoman pesu vaikutus

Ultraäänipuhdistus perustuu kavitaatioon, eli puhdistusnesteeseen lukuisten kuplien nopeassa muodostumisessa ja nopeassa implisoinnissa. Tuloksena oleva sokki irrottautuu puhdistusaineeseen upotetun työkappaleen sisä- ja ulkopintojen ulkopuolelle. Kun ultraäänitaajuus kasvaa, kuplien määrä kasvaa ja räjäytysvaikutus heikkenee. Siksi suurtaajuinen ultraääni soveltuu erityisesti pienen hiukkaslion puhdistamiseen rikkomatta työkappaleen pintaa. Kavitaatiokuplien laajeneminen ja purskeen (implosion) kuplat syntyvät soveltamalla korkeataajuisia (ultraääni), suuritehoisia ääniaaltoja nesteisiin. Kaikilla ultraäänipuhdistusjärjestelmillä on siis oltava kolme peruselementtiä: säiliön puhdistusneste, muuntaa sähköenergia suurtaajuisen sähköisen signaalimuuntimen ja ultraäänigeneraattorin mekaaniseksi energiaksi.

Anturit ja generaattorit

Tärkein osa ultraäänipuhdistusjärjestelmästä on anturi. On olemassa kahdenlaisia muuntimia, joista toinen on magneettinen muunnin, joka on valmistettu nikkelistä tai nikkeliseoksesta. Pietsosähköinen anturi, joka on valmistettu lyijy-zirkonaattititanaatista tai muusta keramiikasta.

Kun pietsosähköinen materiaali asetetaan vaihtelevan jännitteen sähköiseen kenttään, se muuttuu. Tätä kutsutaan "pietsosähköiseksi vaikutukseksi". Magneettiset muuntimet puolestaan on tehty materiaaleista, jotka muuttavat muuttuvassa magneettikentässä. Riippumatta siitä, millaista anturia käytetään, kaikkein yksinkertaisin tekijä on kavitaatiovaikutuksen voimakkuus.

Ultraääni-aallot, kuten muutkin ääniaallot, ovat joukko painepisteitä, aalto, joka puristuu ja laajenee vuorotellen (kuten jäljempänä on esitetty). Jos ääneneristys on riittävän voimakas, neste työnnetään pois aallon laajenemisvaiheessa ja kuplat muodostuvat. Aallon puristusvaiheessa nämä kuplat puhkeavat tai implode- taan nesteeseen välittömästi, jolloin saadaan erittäin tehokas iskuvoima, joka soveltuu erityisen hyvin puhdistukseen. Tätä prosessia kutsutaan kavitaatioksi. Kompressoinnin ja laajentumisen ääniaallot analysoidaan teoreettisesti, kavitaatiokuplan puhkeaminen tuottaa yli 10000 psi: n paineen ja korkean lämpötilan ollessa 11000 ° C ja välittömässä tuulessa puhkeaa nopeasti ulospäin säteilyä. Yhden kavitaatiokuplan avulla vapautunut energia on hyvin pieni, mutta joka sekunnissa miljoonien kavitaation kupla puhkeaa samanaikaisesti, kumulatiivinen vaikutus on erittäin voimakas, tuottaa työkappaleen pinnan leviämisen voimakkaan vaikutuksen, tämä on kaikki ominaisuudet ultraäänipuhdistus. Jos ultraäänienergia on tarpeeksi suuri, kavitaatio tapahtuu kaikkialla puhdistusliuoksessa, joten ultraääni voi tehokkaasti puhdistaa pieniä halkeamia ja reikiä. Kavitaatio edistää myös kemiallisia reaktioita ja nopeuttaa pintamembraanien liukenemista. Mutta vain tietyllä alueella nestepaine on alhaisempi kuin kaasunpaine sisällä kupla ottelut tuottaa kavitaatio ilmiö alueella, joten syntyy muunnin ultraääni aallon amplitudi on riittävän suuri tämän edellytyksen täyttämiseksi. Kavitaation tuottamiseksi tarvittava vähimmäisteho kutsutaan kavitaation kriittiseksi pisteeksi. Eri nesteillä on erilaiset kavitaation kriittiset kohdat, joten ultraäänienergian on ylitettävä kriittinen piste puhdistusvaikutuksen saavuttamiseksi. Eli kavitaatiokuplia voidaan tuottaa vain, jos energia ylittää kriittisen pisteen ultraäänipesuille.

Taajuuden merkitys

Melu syntyy, kun työskentelytaajuus on alhainen (ihmisen kuulemisen alueella). Kun taajuus on pienempi kuin 20 kHz, työskentelymelu ei ole vain erittäin korkea, mutta voi ylittää työturvallisuus- ja työlainsäädännön tai muiden määräysten mukaisen turvahäiriörajan. Sovelluksissa, joissa tarvitaan suuri teho lian poistamiseksi ottamatta huomioon työkappaleen pintavaurioita, tavallisesti valitaan alempi puhdistustaajuus, joka vaihtelee 20 kHz: stä 30 kHz: iin. Tämän taajuusalueen puhdistustaajuutta käytetään usein suurien, raskas- tai suuritiheyksisten materiaalien puhdistamiseen. 20 kHz: n magneettimuuntimella ja 25 kHz: n pietsosähköisellä anturilla kavitaation suhteellisella voimakkuudella 40 kHz: n taajuuksiin käytetään yleisesti pienempien, kehittyneempien osien puhdistamiseksi tai pienten hiukkasten poistamiseksi. Korkeita taajuuksia käytetään myös sovelluksissa, joissa työkappaleen pinnalla ei ole vaurioita. Korkea taajuuksien käyttö parantaa puhdistustehokkuutta useilla tavoilla. Taajuuden kasvaessa kavitaatiokuplien määrä kasvaa lineaarisesti lisäämällä voimakkaampia iskunvaimennuksia, joiden ansiosta ne pääsevät pienempiin aukkoihin. Jos teho pysyy vakiona ja kavitaatiokuplat pienenevät, kavitaatiokuplien vapautunut energia heikkenee vastaavasti, mikä vähentää tehokkaasti työkappaleen pinnan vaurioitumista. Eräs suuri taajuuksien etu on se, että ne vähentävät viskoosia rajakerrosta (Bernoulli-tehoste), jolloin ultraäänellä "havaitaan" erittäin pieniä hiukkasia. Tämä tilanne on samanlainen kuin pienten kiviä selkeä virtauksen pohjassa, kun virtauksen vesitaso laskee. Yhtiö tarjoaa erilaisia välitaajuuksia 40 kHz, 80 kHz, 120 kHz ja 170 kHz. Tuotteita, joiden taajuus on 350 kHz, voidaan valita, kun puhdistetaan erittäin pieniä hiukkasia. Yhtiö hiljattain käynnisti MicroCoustics-järjestelmän tällaisille tilaisuuksille 400 kHz: n taajuudella.