تحلیل تجربی تاثیر اجزای داخلی ماده پشتی بر عملکرد تراگذار (پروب) فراصوتی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

تراگذار فراصوتی به­دلیل نقش بسیار مهمی که در کیفیت، دقت و قابلیت اطمینان نتایج به­دست­آمده از آزمون غیرمخرب فراصوتی ایفا می­کند از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تراگذار فراصوتی از سه جزء اصلی بلوره پیزوالکتریک، ماده پشتی و لایه تطابق امپدانس تشکیل شده است که چگونگی انتخاب و طراحی هر یک از این اجزاء، تاثیر به­سزایی در عملکرد تراگذار دارد. ماده پشتی دارای خاصیت مستهلک‌کنندگی امواج فراصوتی بوده و وظیفه کاهش زمان لرزش بلوره پیزوالکتریک را برعهده دارد. در این مقاله، از ترکیب ذرات فلزی (تنگستن) و رزین اپوکسی به­دلیل داشتن دو ویژگی مستهلک‌کنندگی امواج فراصوتی و چسبندگی مناسب به عنوان ماده پشتی تراگذار استفاده شده و تاثیر اجزای داخلی ماده پشتی بر عملکرد تراگذار به­صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به­دست­آمده نشان می­دهد که می­توان با درنظرگرفتن اجزای مناسب برای ماده پشتی، عملکرد تراگذار را کاملاً تغییر داده و آن­را برای پیداکردن عیوب نزدیک به یک­دیگر که نیاز به قدرت تفکیک بالا دارند و یا برای عیب‌یابی در قطعات با استهلاک صوتی بالا که نیاز به انرژی زیادی در تراگذار است بهینه کرد.

کلیدواژه‌ها


Kossoff, G. "The Effects of Backing and Matching on the Performance of Piezoelectric Ceramic Transducers," Sonics and Ultrasonics, IEEE Transactions on, Vol. 13, pp. 20-30, 1966.
Silk, M. G. "Predictions of the Effect of Some Constructional Variables on the Performance of Ultrasonic Transducers," Ultrasonics, Vol. 21, pp. 27-33, 1983.
Persson, H. W. and Hertz, C. H. "Acoustic Impedance Matching of Medical Ultrasound Transducers," Ultrasonics, Vol. 23, pp. 83-89, 1985.
Gachagan, A., Bennett, J. T. and Hayward, G. "A Finite Element Modelling Approach into the Influence of Mechanical Matching and Damping in 1-3 Piezocomposites," in Ultrasonics Symposium, 1994. Proceedings., 1994 IEEE, Vol. 2, pp. 995-998, 1994.
Sadr, A. "Effects of Backing, Bonding, and Electrode Layers on the Performance of Piezo-Polymer Transducers Used in Biomedical Laser-Ultrasonography," presented at the 12th Iranian Conference on Electric Engineering, 2004.
Kim, K.-B., Hsu, D. K., Ahn, B., Kim, Y.-G. and Barnard, D. J. "Fabrication and Comparison of PMN-PT Single Crystal, PZT and PZT-based 1-3 Composite Ultrasonic Transducers for NDE Applications," Ultrasonics, Vol. 50, pp. 790-797, 2010.
Gao, C., Xiao, D., Pan, Q. and Xu, C. "Ultrasonic Transducers Frequency Response Study with Equivalent Circuit and Finite Element Method," in Mechatronics and Automation (ICMA), 2011 International Conference on, pp. 1746-1750, 2011.
Amini, M. H., Sinclair, A. N. and Coyle, T. W. "Development of a High Temperature Transducer Backing Element with Porous Ceramics," in Ultrasonics Symposium (IUS), 2014 IEEE International, pp. 967-970, 2014.
Jerry, J. T. F., Leach, G. "Stratified Particle Absorber", United Satates Patent 4381470, 1983.
Bray, D. E. and Stanley, R. K. "Nondestructive Evaluation: A Tool in Design, Manufacturing and Service", Taylor & Francis, 1996.
W. Ju-Zhen, "Backing Material for the Ultrasonic Transducer," United States Patent 4800316, 1989.
Krautkramer, J. and Krautkramer, H. "Ultrasonic Testing of Materials," By J. Krautkramer And H. Krautkramer in Collaboration With W. Grabendorfer And L. Niklas. Translation of the 2D Rev. German Ed. By B.W. Zenzinger: Springer-Verlag, 1969.
N. F. Howard E. VanValkenburg, Conn, "Backing for Ultrasonic Transducer Crystal," United States Patent US4420707, 1983.
Honarvar, F. "Ultrasonic Evaluations," Ultrasonic Testing: Noorpardazan: Tehran, 2009.
ASTM_E_494_95, "Standard Practice for Measuring Ultrasonic Velocity in Materials," Ed. ASTM International, 1995.
ASTM_E664_93, "Standard Practice for the Measurement of the Apparent Attenuation of Longitudinal Ultrasonic Waves by Immersion Method," ed: ASTM International, 2000.
ASTM_E214_68, "Practice for Immersed Ultrasonic Testing by the Reflection Method Using Pulsed Longitudinal Waves," Ed: ASTM International, 2007.
Davis, R., Metals, A. S. f. and Committee, A. I. H. ASM Handbook: Nondestructive evaluation and quality control: ASM International, 1989.