Mind a vízbe merített pásztázó akusztikus tomográfiai berendezések, mind a vízesésben működő pásztázó akusztikus tomográfiai berendezések NDT (érintés nélküli vizsgálat) módszert alkalmaznak. Vizet használnak csatolóközegként, hogy ultrahanghullámokat továbbítsanak a vizsgált munkadarabba. Ezek azonban jelentősen eltérnek a berendezés alapelvében, a szerkezeti felépítésében, az alkalmazásokban, valamint előnyeik és hátrányaik tekintetében.
Az alábbiakban a két pásztázó akusztikus tomográfiai berendezés szisztematikus összehasonlítása látható:
Alapelv
Csatolási módszer |
Vízbe merített ultrahangos szkennelés |
Vízesés ultrahangos szkennelés |
Teljes merülő csatlakozó. A munkadarab és a szonda (vagy egyikük) teljesen bemerül a víztartályba. |
Helyi csatolás. A fúvókán keresztül stabil vízoszlop képződik, amely kapcsolóhídként szolgál a szonda és a munkadarab között. |
|
Hangsugár útja |
A hanghullám nagy távolságra terjed a vízben, mielőtt belépne a munkadarabba. A hangsugár vízben diffundál. |
A hanghullám egy nagyon rövid vagy rögzített hosszúságú vízoszlopon keresztül jut be a munkadarabba. A hangsugár terjedése jól szabályozott. |
Pásztázó mozgás |
Általában a munkadarab rögzített, és a tapintó pontosan az X, Y és Z tengely mentén mozog. |
Általában egy portál vagy robotkar szolgál a permetezőfej (beépített szondával) meghajtására a munkadarab feletti szkenneléshez, amely lehet rögzített vagy mozgatható. |
Szerkezet és összetétel
Fő részek |
Vízbe merített ultrahangos szkennelés |
Vízesés ultrahangos szkennelés |
Nagy mosogató (ionmentesített vízkezelő rendszer szükséges) Nagy pontosságú 3D szkennelő keret Merülő szonda és rögzítőelem Munkadarab rögzítés Vízkeringtetés, szűrő és termosztatikus rendszer |
Permetezőfej (ultrahangos szondával és fúvókával integrálva) Gantry vagy robotkaros leolvasó mechanizmus Független vízkeringtető rendszer (víztartály, vízszivattyú, szűrő) Víz-újrahasznosító berendezés (opcionális) Munkadarab támasztó platform |
|
A rendszer összetettsége |
Viszonylag magas. Nagy víztartályok karbantartását és vízminőséget igényel, a rendszer pedig terjedelmes. |
Viszonylag alacsony. A szerkezet kompaktabb, így nincs szükség nagy merülőtartályra. |
Rugalmasság |
Viszonylag alacsony. A munkadarab méretét a víztartály mérete korlátozza, ami megnehezíti a munkadarab méretének cseréjét. |
Viszonylag magas. Elméletileg bármilyen nagy munkadarab beolvasható, amennyiben a szkennelési mechanizmus lefedi a területet. |
Teljesítmény és alkalmazás
Érzékelési pontosság és felbontás |
Vízbe merített ultrahangos szkennelés |
Vízesés ultrahangos szkennelés |
Rendkívül magas. A stabil vízkörnyezet, a precíz hangútszabályozás és a könnyen elérhető élességállítás (akusztikus lencse vagy digitális élességállítás) révén nagyon nagy felbontás és jel-zaj arány érhető el. |
Magas. Bár a vízoszlop enyhe ingadozásokat okozhat, a jó tervezéssel még mindig nagy pontosság érhető el, így általánosan használják a nagy teljesítményű érzékelésben. |
|
Letapogatási sebesség |
Viszonylag lassú. A mechanikus pásztázás sebessége és gyorsulása korlátozza, és figyelembe kell venni a víz ellenállását. |
Általában gyorsabban. A mechanikus szerkezet könnyebb, nagyobb gyorsulást tesz lehetővé, így alkalmas nagy területen történő gyors beolvasásra. |
Alkalmazható munkadarab |
Kis és közepes méretű, összetett formájú, nagy értékű munkadarabok. |
Közepes és nagy méretű, lemezszerű vagy egyszerűen ívelt munkadarabok. |
Felületi alkalmazkodóképesség |
A munkadarab felületének síkságának követelménye magas, az összetett felületek 3D-s úttervezést és állandó víztávolság-szabályozást igényelnek. |
Jó alkalmazkodóképességgel rendelkezik az enyhén ívelt felületekhez, és egy szervorendszeren keresztül képes fenntartani a csatlakoztatott vízoszlop stabilitását. Azonban nagyobb kihívásokkal kell szembenéznie, ha jelentős magassági eltérésekkel rendelkező összetett felületekkel foglalkozik. |
Víz hőmérséklet hatás |
Érzékeny. A víz hőmérsékletének változása befolyásolja a hangsebességet és a szonda teljesítményét. Állandó hőmérsékletű rendszerre van szükség. |
Kevésbé érzékeny. Kis vízoszlop és gyors hőcsere esetén a hatás viszonylag csekély. |
Előnyök és hátrányok összefoglalója
Vízbe merített típus |
Előny |
Hátrány |
A csatolás a legstabilabb, kiváló jelkonzisztenciával és ismételhetőséggel. |
A berendezés nagy területet foglal el, és magas infrastrukturális költségekkel jár. |
|
A legnagyobb felbontásnak köszönhetően különösen alkalmas mikrohiba-észlelésre |
A munkadarab méretét a mosogató korlátozza. |
|
Könnyen elérhető sugárfókuszálás és összetett szögérzékelés (például fázisos tömb S-scan) |
A karbantartás összetett (vízminőség-kezelés, rozsdamegelőzés, tisztítás) |
|
A szonda hosszú élettartammal rendelkezik, és enyhe munkakörnyezetben működik |
Az anyagok be- és kirakodása kényelmetlen, a tesztelésre való felkészülési idő hosszú. |
|
Alkalmas automatikus C-scan képalkotáshoz, kiváló képminőséggel |
Nem alkalmas vízre érzékeny vagy nehézkes utólagos feldolgozást igénylő munkadarabokhoz. |
|
Vízesés típusú |
Nagy rugalmassággal büszkélkedhet, és képes a túlméretezett munkadarabok észlelésére |
A tengelykapcsoló stabilitása kissé gyenge, és a vízoszlopot befolyásolhatja a vibráció, a víz áramlása és a felszíni viszonyok. Függőleges vagy ferde felületek észlelésének nehézségei. Víz fröccsenhet, ami védekezési és helyreállítási intézkedéseket igényel |
A szonda be van építve a fúvókába, így a karbantartás és a csere nehézkes. Rendkívül nagy pontossági követelmények mellett a felbontás alacsonyabb lesz, mint a vízbe merített típusé. |
Kiválasztási javaslatok
A következő alapvető szempontokat kell figyelembe venni:
• Válasszon vízbe merített típust az alábbi esetekben:
Az elsődleges feladat az észlelési pontosság, a felbontás és a képminőség követelményeinek teljesítése (például kutatás-fejlesztés, nagy értékű alkatrészek teljes körű ellenőrzése).
A munkadarab közepes méretű és mozgatható.
Az ellenőrzési feladatokat leginkább a többféle fajta, kis tételek és nagy bonyolultság jellemzi.
Elegendő laboratóriumi hely és költségvetés áll rendelkezésre a berendezések karbantartására.
• Válassza ki a vízesés típusát, ha:
A munkadarab túl nagy vagy túl nehéz ahhoz, hogy elmerüljön, vagy nehezen mozgatható.
Nagy észlelési átviteli sebességre és szkennelési sebességre van szükség.
Az ellenőrzés fő tárgyai lapos lemezek, nagy görbületű panelek vagy hosszú profilok.
A rendelkezésre álló hely korlátozott.
A fenti két típusú pásztázó akusztikus tomográfiai berendezés nem teljesen helyettesíthető. A modern csúcskategóriás rendszerek hibrid kialakításokat is tartalmaznak, mint például 'részleges merülőtartályok' vagy 'vízesés-csatlakozó', amelyek célja a kettő előnyeinek ötvözése. Mindeközben, legyen szó vízbemerítésről vagy vízesésről, a berendezés az egyre inkább kombinált fejlett képalkotási technológiákra összpontosít, mint például a fázissoros ultrahangos (PAUT) és a teljes fókuszmódszerre (TFM), hogy javítsa az észlelési képességet és a hatékonyságot.
