انواع مبدل‌ها

مبدل‌های فراصوتی برای کاربردهای متنوعی ساخته می‌شوند. و اگر لازم باشد می‌توان آن‌ها را به صورت سفارشی ساخت. توجه خاصی برای انتخاب مبدل مناسب برای یک کاربرد معین باید صورت گیرد. در قسمت‌های قبلی نگاهی خلاصه به فاکتورهای مؤثر در کشف عیب انداختیم. از این مورد ما می‌فهمیم که انتخاب مبدلی که دارای فرکانس، پهنای باند و تمرکز ( Focusing) باشد برای داشتن قابلیت بازرسی بهینه مهم است. در اکثر مواقع مبدل طوری انتخاب می‌شود که هم حساسیت و هم تفکیک پذیری سیستم را بالا ببرد.

مبدل‌ها بر اساس کاربردشان به گروه‌هایی تقسیم می‌شوند.
مبدل تماسی ( Contact Transducers): از این مبدل‌ها برای بازرسی‌های با تماس مستقیم استفاده می‌شود به طور کلی با دست مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مبدل‌ها دارای عناصری هستند که توسط پوشش‌های محکمی محافظت می‌شوند تا بتوانند تماس‌های لغزشی با انواع مواد را تحمل کنند. این مبدل‌ها دارای طرح ارگونومیک هستند. به طوری که بتوان به راحتی آن‌ها را در دست گرفت و در امتداد یک سطح حرکت داد. اغلب این مبدل‌ها دارای صفحه‌ی سایشی (Wear Plates) قابل جایگزینی هستند تا عمر مفیدشان افزایش یابد. مواد کوپلنت از جمله آب، گریس، روغن‌ها و دیگر مواد رایج برای از بین بردن شکاف هوایی بین مبدل و قطعه‌ی مورد آزمون، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مبدل‌های غوطه وری ( Immersion Transducers): این مبدل‌ها با قطعه در تماس نیستند. این مبدل‌ها برای عمل کردن در یک محیط آبی طراحی شده‌اند و همه‌ی اتصالات ضد آب هستند. مبدل‌های غوطه وری معمولاً دارای لایه های تطبیقی غوطه وری هستند که به آن‌ها کمک می‌کند تا انرژی صوتی بیشتری به آب و پس از آن به قطعه‌ی مورد آزمایش برساند. مبدل‌های غوطه وری را می‌توان با یک جا به جا کننده و یک لنز دارای تمرکز استوانه ای یا کروی خریداری کرد. یک مبدل متمرکز می‌تواند بوسیله ی متمرکز کردن انرژی صوتی در یک منطقه‌ی کوچک، حساسیت و تفکیک پذیری محوری را افزایش دهد. مبدل‌های غوطه وری به طور معمول در یک تانک آب یا به صورت قسمتی از یک سیستم حباب کننده یا فواره ای برای اسکن کردن به کار رود.

درباره‌ی مبدل‌های تماسی بیشتر بدانیم
مبدل‌های تماسی برای استفاده‌ی بهتر در کاربردهای متنوع، در انواع مختلف وجود دارند. مبدل تماسی مسطحی که در شکل می‌بینیم در بازرسی با موج عمودی از سطوح نسبتاً تخت و جایی که تفکیک پذیری سطح نزدیک چندان مهم نباشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر سطح منحنی باشد کفشکی که با انحنای قطعه منطبق باشد لازم داریم تا به رویه‌ی مبدل اضافه کنیم. اگر تفکیک پذیری سطح نزدیک مهم باشد یا بازرسی بوسیله ی موج زاویه ای مورد نیاز باشد یکی از مبدل‌های تماسی ویژه ای که در زیر توضیح داده شده است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مبدل‌های دو کریستاله یا دوعنصره ( Dual Element Transducers): این مبدل‌ها شامل دو کریستالی هستند که در یک محفظه قرار دارند و به طور مستقل از یک دیگر عمل می‌کنند. یکی از آن‌ها به مخابره‌ی موج می‌پردازد و دیگری سیگنال فراصوتی را دریافت می‌کند. استفاده از عناصر فعال به علت توانایی‌هایشان در ارسال و دریافت می‌تواند مبدلی با سیگنال‌هایی تمیزتر فراهم کند. یا می‌تواند مبدل‌هایی برای کاربردهای خاص ایجاد کند. مبدل‌های دو کریستاله برای انجام اندازه گیری‌ها در مواردی که بازتاب کننده خیلی به مبدل نزدیک است، بسیار مفید هستند زیرا این طرح موجب و زدودن اثر معکوسی است که مبدل‌های تک کریستاله تجریه می‌کنند. (هنگامی که یک مبدل تک کریستاله در سیستم پالس اکو در حال کار کردن است عنصر (کریستال) تا زمانی که عملیات ارسال سیگنال را متوقف نکرده است نمی‌تواند سیگنال‌های بازتاب شده را دریافت نماید). مبدل‌های دوکریستاله هنگام اندازه گیری ضخامت مواد نازک و هم چنین بازرسی برای یافتن عیوب نزدیک سطح بسیار مفید هستند. دو کریستال طوری نسبت به یک دیگر زاویه دار قرار داده شده‌اند که یک مسیر صوتی متقاطع در ماده‌ی مورد آزمون ایجاد کنند.

مبدل‌های دارای خط تأخیری: این مبدل‌ها نوعی فراگیری با گسترده‌ی گزینه های قابل جایگزینی فراهم می‌کنند. خط تأخیری قابل برداشتن، پوسته‌ی یکسان کننده‌ی سطح و پوشش محاظفت کننده، گزینه‌هایی هستند که یک مبدل تک کریستاله را برای بازه‌ی گسترده ای از کاربردها، مؤثر می‌سازند. همان طور که نام آن اشاره می‌کند عملکرد اصلی یک مبدل خط تأخیری ایجاد یک تأخیر زمانی بین تولید موج صوتی و رسیدن هر گونه موج بازتاب شده است. چنین چیزی به مبدل اجازه می‌دهد قبل از آن که عمل کرد گوش دادن (دریافت) خود را آغاز کند عملکرد ارسال خود را تکمیل کند. به طوری که تفکیک پذیری نزدیک سطح افزایش می‌یابد. این مبدل‌ها در مواردی هم چون اندازه گیری ضخامت مواد نازک با دقت بسیار بالا و چک تورق در مواد کامپوزیتی، طراحی می‌شوند. هم چنین این مبدل‌ها در مواردی که باید در دمای بالا اندازه گیری صورت گیرد نیز مفید هستند زیرا خط تأخیری موجب ایجاد مقداری عایق بندی برای عنصر پیزوالکتریک در برابر گرما می‌شود.

مبدل زاویه ای: مبدل زاویه ای و هدایت کننده های گوه ای شکل معمولاً برای وارد کردن موج برشی شکسته شده به ماده‌ی مورد آزمون مورد استفاده قرار می‌گیرند. مبدل‌های زاویه ای را می‌توان در انواع مختلفی از مبدل‌های با زوایه ی ثابت یا انواع قابل تنظیم تهیه کرد. در نمونه های قابل تنظیم کاربر زاویه‌ی برخورد و شکست (انکسار) را تعیین می‌کند. در نمونه های زاویه ثابت، زاویه‌ی شکستی که بر روی مبدل حک شده است تنها برای یک ماده‌ی مشخص که معمولاً فولاد است دقیق می‌باشد. مسیر صوتی زاویه دار به پرتوی صوتی اجازه می‌دهد تا از دیواره های پشتی منعکس گردد و قابلیت کشف عیوب درون و اطراف مناطق جوش خورده را بهبود بخشد. هم چنین از آن‌ها در تولید امواج سطحی برای استفاده در کشف عیوبی که بر روی سطح یک قطعه قرار دارند استفاده می‌شود.

مبدل‌های موج برشی با برخورد عمودی: این مبدل‌ها منحصر به فرد هستند. چرا که بدون استفاده از کفشک های (هدایت کننده های گوه ای شکل) موج زاویه ای اجازه می‌دهند تا موج برشی مستقیماً وارد قطعه‌ی مورد آزمون گردد. طراحی دقیق امکان تولید مبدل‌هایی با حداقل موج طولی ممکن را فراهم کرده است. نسبت موج طولی به موج عرضی به طور کلی زیر 30 دسی بل است.
مبدل‌های قلم مویی: این مبدل‌ها برای اسکن سطوح بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مبدل‌های طویل و نازک از آرایشی از کریستال‌های کوچک ساخته شده‌اند که با دقت شده‌اند، که این بلورها طوری با دقت کنار هم قرار گرفته‌اند که میزان بی ثباتی در انجام کار را به حداقل برسانند و حساسیت یکنواختی در همه‌ی سطح مبدل حفظ کنند. مبدل‌های قلم مویی امکان اسکن سطوح بزرگ‌تر برای یافتن ناپیوستگی ها با سرعت بیشتری را فراهم می‌کنند. معمولاً پس از آن, مبدل‌های کوچک‌تر و دقیق‌تر برای تعیین جزئیات بیشتر یک ناپیوستگی مورد نیاز هستند.