Ultrazvucni ispitivac materijala

Rasprava o el. shemama, pitanja i diskusije. Ako ti treba neka shema, ovdje pitaj.

Moderators: pedja089, stojke369, [eDo], trax

Post Reply
User avatar
MladaNada
Stariji član
Stariji član
Posts: 2529
Joined: 20-05-2006, 14:57
Location: Banja Luka RS , Novi Sad RS , Herceg Novi CG

Ultrazvucni ispitivac materijala

Post by MladaNada »

Posto sam trenutno na kursu u Beogradu, za ultrazvučno ispitivanje materijala bez razaranja - UT level 2, pa sam naučio dosta o konstrukciji uređaja koji se koriste za to ispitivanje, kako digitalnim, tako i analognim, došao sam do zaključka da to i nije tako komplikovano.

Analogni uređaji su u suštini osciloskopi sa generatorom impulsa. Algoritam ide ovako.
Generator impulsa -> pojačivač -> sonda (piezoelement) -> materijal -> refleksija na piezoelement -> prijemnik u uređaju -> pojačivač ulaznog signala -> ekran.

Koriste se normalne sonde (0 stepeni), te sonde koje talas u materijal unose pod uglom (najčešće 45, 60, 70 stepeni, da bi u materijalu ostao samo jedan tip talasa - uglavnom transverzalni).

Napon pobude piezoelementa varira od uređaja do uređaja, a obično je u rasponu 200-500V. Isti element služi i za prijem i za generaciju impulsa.

Komercijalni uređaji izgledaju ovako nekako:

Image

I cijene su im u rasponu od 3500 do 15 000 eura, za uređaje sa dva kanala i 15 000 do oko 60 000 eura, za naprednije uređaje, koji koriste sonde sa više elemenata, npr. 16, 32, 64, 128 itd. Takvi uređaji daju kompletnu sliku diskontinuiteta u materijalu, dok uređaji sa jednom ili dvije sonde, daju samo osnovne podatke, a dosta se pretpostavlja.

Nakon ovog malog uvoda, iznijecu svoju ideju :)
Planiram da, koristeći komercijalnu ultrazvučnu sondu, arduino i LCD displej, napravim ovakav uređaj, za hobi primjenu. Iako ću imati pravi uređaj, ovo bi mi bio vikend projekat, a moći ću ga kalibrisati pravim uređajem.
Dakle, arduino treba da pošalje impuls, dug nekoliko mikrosekundi (treba utvrditi matematički i empirijski koliko dug impuls, ali on se svakako podešava), određene, podešavajuće frekvencije, reda 50-500Hz, četvrtastog oblika, u pojačivač.
Pojačivač, šta drugo da radi, nego da pojača impuls, te ga pošalje u sondu.
Zatim, arduino isključuje pojačivač iz kola i prebacuje izlaz prema sondi na ulazni pojačivač.
Ulazni pojačivač povratni signal povećava tako da je izlazni signal reda minimalno 100mV, zbog pouzdanosti, a maksimalno 5V, jer arduinov A/D konverter radi na tom naponu.
Potencijalni problemi - ne znam da li sonda povratni signal emituje u obliku struje ili napona. U svakom slučaju, ne bi trebalo biti pretjerano teško taj signal očitati.

Za ulazni pojačivač, vjerovatno ću koristiti neko integrisano kolo iz INA serije instrumentalnih operacionih pojačivača. Gain se, kod ovog dijela kola, kreće u rasponu od 0dB, do 80dB. Tu ću sigurno naići na neke probleme, zbog tolikog nivoa pojačanja. Zato su kablovi za sonde dobro izolovani i skupi, da se eliminiše spoljašnji šum.

Kada arduino primi signal, dolazim u, sebi dosta poznatije područje, programiranje. Podatke ću odmah slati računaru, preko USB-a, Gdje će ih dekodirati i iscrtavati skripta napisana u Processingu, ili čak Delphi-u, jer ga bolje poznajem.

Izlazni i ulazni pojačivač će, za početak, biti podešavani ručno, potenciometrima.

Za ispitivanje karakteristika piezoelemenata, koristiću dvostruku, tzv. SE sondu, koja ima jedan element za prijem signala, a jedan za generaciju impulsa. Tako ću moći, spojivši jedan element na komercijalni uređaj, dobiti signal na drugom i izmjeriti ga osciloskopom. To će mi dati realnu sliku signala i reći kakav ulazni stepen mi treba. Zatim ću izlaz sa uređaja spojiti na osciloskop, da vidim kakav on to tačno signal daje, što će mi dati potrebne podatke za izradu izlaznog pojačivača i programiranje izlaznog impulsa u arduinu.
Izlazni impuls će se podešavati preko računara - laptopa.

Eto, to je ukratko o projektu koji planiram, ako imate neke sugestije, pitanja ili hocete da me odgovorite od ludosti, slobodno pišite :)
Post Reply