مدلسازی سیگنال‌های آزمون فراصوتی زمان پرواز پراش با استفاده از مدل پرتو گوسی چندگانه غیر شبه محوری

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 نویسنده مسئول، دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

آزمون فراصوتی زمان پرواز پراش (ToFD) یک آزمون غیر مخرب دقیق است که برای تشخیص و اندازه‌گیری عیوب سطحی و حجمی در قطعات صنعتی و خصوصاً جوش‌ها بکار می‌رود. در این آزمون با استفاده از خاصیت واگرایی امواج ارسال شده توسط پروب‌های فراصوتی، تمامی ضخامت قطعه با یکبار ارسال موج ارزیابی می‌شود. در این مقاله، مدلسازی سیگنال‌های آزمون ToFD مورد توجه قرار گرفته است. بدلیل واگرایی امواج در آزمون ToFD، مشخصه فرکانسی اکوها در لحظات مختلف دریافت سیگنال تغییر می‌کند. بدین منظور، یک مدل پرتو گوسی چندگانه غیر شبه محوری (NMGB) برای پروب‌های زاویه‌ای  استفاده شده در آزمون ToFD تعمیم داده شده  و نتایج حاصل از این مدل  به روش‌های عددی و آزمایشگاهی مورد ارزیابی  قرار گرفته است. بررسی‌های انجام شده، حاکی از توانمندی مدل NMGB در پیش‌بینی شکل اکوها در  لحظات مختلف دریافت سیگنال ToFD  است.

کلیدواژه‌ها


[1] Bostrom, A., and Wirdelius, H., "Ultrasonic Probe Modeling and Nondestructive Crack
Detection", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 97, No. 5, pp. 2836-2848, (1995).
[2] Wen, J.J., and Breazeale, M.A., "A Diffraction Beam Field Expressed as the Superposition
of Gaussian Beams", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 83, pp. 1752–1756, (1988).
[3] Ding, D.S., Zhang, Y., and Liu, J.Q., "Some Extensions of the Gaussian Beam Expansion:
Radiation Fields of the Rectangular and the Elliptical Transducer", J. Acoust. Soc. Am.,
Vol. 113, pp. 3043–3048, (2003).
[4] Kim, H.J., Schmerr, L.W., and Sedov, A., "Generation of the Basis Sets for Multi-
Gaussian Ultrasonic Beam Models – An Overview", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 119, pp.
1971–1978, (2006).
[5] Spies, M., "Modeling of Transducer Fields in Inhomogeneous Anisotropic Materials using
Gaussian Beam Superposition", NDT&E International, Vol. 33, pp. 155–162 (2000).
[6] Kim, H.J, Song, S.J., and Schmerr, L.W., "An Ultrasonic Measurement Model using a
Multi-Gaussian Beam Model for a Rectangular Transducer", Ultrasonics, Vol. 44, pp.
969–974, (2006).
[7] Spies, M., "Transducer Field Modeling in Anisotropic Media by Superposition of
Gaussian Base Functions", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 105, No. 2, Pt. 1, February, pp. 633-
638, (1999).
[8] Spies, M., "Modeling of Transducer Fields in Inhomogeneous Anisotropic Materials using
Gaussian Beam Superposition", NDT&E Int., Vol. 33, pp. 155–162, (2000).
[9] Kim, H.J., Park, J.S., Song, S.J., and Schmerr, L.W., "Modeling Angle Beam Ultrasonic
Testing Using Multi-Gaussian Beams", Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 23,
No. 3, pp. 81-93, (2004).
[10] Schmerr, L.W., and Song, S.J., "Ultrasonic Nondestructive Evaluation Systems: Models
and Measurements", Springer, (2007)
[11] Kim, H.J., Song, S.J. and Schmerr, L.W., " Modeling Ultrasonic Pulse-echo Signals from
a Flat-bottom Hole in Immersion Testing using a Multi-Gaussian Beam " Journal of
Nondestructive Evaluation, Vol. 23, No. 1, (2004).
[12] Zhao, X., and Gang, T., "Nonparaxial Multi-Gaussian Beam Models and Measurement
Models for Phased Array Transducers", Ultrasonics, Vol. 49, pp. 126-130, (2009).
[13] Charlesworth, J.P., and Temple, J.A.G, "Engineering Applications of Ultrasonic Time-offlight
Diffraction", Research Studies Press, 2nd Ed, England, (2001).
[14] Schemerr, L.W., "Fundamentals of Ultrasonic Nondestructive Evaluation", Plenum
Press, (1998).