اصول اساسی آزمون فراصوتی

آزمون فراصوتی ( UT) از انرژی صوتی با فرکانس بالا برای انجام آزمون‌ها و اندازه گیری‌ها استفاده می‌کند. بازرسی فراصوتی را می‌توان برای کارهایی از قبیل کشف عیب، ارزیابی عیب، اندازه گیری ابعادی، توصیف مواد و کارهای بیشتر استفاده کرد. برای توضیح قاعده‌ی کلی بازرسی از شکل نمونه ای بازرسی پالس اکو همان طور که در شکل زیر دیده می‌شود، استفاده می‌کنیم.

یک سیستم نمونه ای بازرسی فرا صوتی (UT) از چندین واحد عملیاتی از جمله مبدل، تجهیزات نمایشی و ارسال و دریافت کننده‌ی پالس تشکیل شده است. یک ارسال و دریافت کننده‌ی پالس، وسیله ای الکترونیکی است که می‌تواند پالس‌های الکترونیکی با ولتاژ بالا ایجاد کند. با استفاده از پالس‌های تولید شده توسط ارسال کننده‌ی پالس، مبدل انرژی فراصوتی با فرکانس بالا تولید می‌کند. انرژی صوتی به درون مواد به صورت امواج وارد می‌شود و منتشر می‌گردد. هنگامی که در مسیر موج یک ناپیوستگی همانند یک ترک وجود داشته باشد، مقداری از انرژی از سطح آن عیب بازتاب می‌شود. سینگنال موج بازتاب شده بوسیله ی مبدل به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود و بر روی یک صفحه‌ی نمایشگر نشان داده می‌شود. زمان حرکت سیگنال می‌تواند به طور مستقیم با فاصله ای که سیگنال طی کرده است، مرتبط باشد. از طریق سیگنال اطلاعاتی درباره‌ی محل بازتاب کننده، اندازه گیری، جهت گیری و گاهی دیگر خصوصیات را می‌توان به دست آورد.
بازرسی فرا صوتی یک روش آزمون غیر مخرب (NDT) فراگیر و بسیار مفید است. برخی از مزایای بازرسی فرا صوتی که اغلب به آن‌ها اشاره می‌شود عبارتند از:
1- بازرسی فراصوتی هم به ناپیوستگی های سطحی و هم به ناپیوستگی زیرسطحی حساس است.
2- نسبت به دیگر روش‌های NDT می‌تواند برای کشف یا اندازه گیری عیب به عمق بیشتری نفوذ کند.
3- هنگامی که از تکنیک پالس اکو استفاده می‌شود فقط کافی است به یک طرف قطعه دسترسی داشته باشیم.
4- از لحاظ تشخیص محل بازتاب دهنده و تخمین اندازه و شکل آن دقت بالایی دارد.
5- قطعه‌ی مورد نظر نیاز به کمترین آماده سازی دارد.
6- تجهیزات الکترونیک می‌توانند نتایج لحظه ای به ما ارائه کند. با استفاده از سیستم‌های اتوماتیک می‌توان تصویراتی با جزئیات زیاد تولید نمود. علاوه بر کشف عیوب می‌توان از آن برای مقاصد دیگری هم چون اندازه گیری ضخامت نیز استفاده کرد.
همانند همه‌ی روش‌های NDT، بازرسی فراصوتی نیز محدودیت‌های خودش را دارد که عبارتند از:
1- برای انتقال صوت باید سطح در دسترس باشد.
2- نسبت به دیگر روش‌ها نیازمند مهارت و آموزش گسترده تری می‌باشد.
3- به صورت معمول نیازمند یک ماده‌ی کوپلنت برای ارتقاء انتقال انرژی صوتی به درون قطعه‌ی مورد آزمون می‌باشد.
4- بازرسی موادی که زبر هستند، شکل نامنظمی دارند، بسیار کوچک هستند، دارای نازکی استثنایی هستند، یا همگن نیستند، مشکل است.
5- چدن و دیگر مواد دانه درشت به علت انتقال کم صوت و ایجاد سیگنال‌های پارازیت زیاد برای بازرسی مشکل زا هستند.
6- عیب‌های خطی که جهت گیری موازی با موج صوت دارند، ممکن است کشف نشوند.
7- مراجع استاندارد برای کالیبراسیون تجهیزات و توصیف عیوب مورد نیاز می‌باشند.
مقدمه ای که در بالا آمد، یک مقدمه‌ی ساده شده بر این روش آزمون غیر مخرب یعنی آزمون فراصوتی می‌باشد. اما برای این که با استفاده از امواج فراصوتی بازرسی مؤثری صورت گیرد مطالب بسیار بیشتری درباره‌ی این روش باید دانست.