Sóng siêu âm: lịch sử phát triển và ứng dụng trong kiểm tra không phá hủy NDT

Không có phản hồi

Âm thanh được tạo ra trên phạm vi nghe của con người (thường là 20 kHz) được gọi là siêu âm. Tuy nhiên, dải tần số thường được sử dụng trong Kiểm Tra Không Phá Hủy là 25 kHz đến 50 MHz. Mặc dù siêu âm hoạt động theo cách tương tự như âm thanh nghe được, nhưng nó có bước sóng ngắn hơn nhiều. Điều này có nghĩa là nó có thể bị phản xạ khỏi các bề mặt rất nhỏ như khuyết tật bên trong vật liệu. Chính đặc tính này làm cho siêu âm trở nên hữu ích trong việc kiểm tra không phá hủy vật liệu.
Sound generated above the human hearing range (typically 20 kHz) is called ultrasound. However, the frequency range normally employed in Non-Destructive Testing is 25 kHz to 50 MHz. Although ultrasound behaves in a similar manner to audible sound, it has a much shorter wavelength. This means it can be reflected off very small surfaces such as defects inside materials. It is this property that makes ultrasound useful for nondestructive testing of materials.

Hiệu ứng áp điện được phát hiện và chứng minh lần đầu tiên bởi anh em nhà vật lý người Pháp Jacques và Pierre Curiein vào những năm 1880.
The piezoelectric effect is discovered and first demonstration by the French physicists brothers Jacques and Pierre Curiein in 1880s.

Năm 1929, nhà khoa học người Liên-Xô Sergei Y Sokolov sử dụng dao động trong kim loại để mô tả một phương pháp siêu âm cho phát hiện lỗi trong kim loại
In 1929, Soviet scientist Sergei Y Sokolov used vibrations in metals to described an ultrasonic method for detecting flaws in metals.

Năm 1942, nhà khoa học người Anh Donald Sproule đã chế tạo thiết bị dò khuyết tật đầu tiên với đầu dò truyền và nhận riêng biệt.
In 1942, British scientist Donald Sproule made the first flaw detector with separate transmitting and receiving transducers.

Năm 1945, “Thiết bị phản xạ siêu âm” của nhà khoa học người Mỹ Floyd Firestone đã trở thành thiết bị siêu âm phát hiện khuyết tật đầu tiên được thương mại hóa.
In 1945, the “Supersonic Reflectoscope” of American scientist Floyd Firestone became the first commercially available ultrasonic flaw detector.

Đến năm 1949, các công ty ở Nhật Bản bắt đầu sản xuất thương mại các thiết bị siêu âm.
By 1949, the companies in Japan began to commercially produce ultrasonic devices.

Kỹ thuật phổ biến nhất được sử dụng trong UT là Kỹ thuật Xung-Dội, kỹ thuật này sử dụng hiện tượng truyền âm theo đường thẳng và bị phản xạ bởi một vật cản đặt trên đường đi của chúng. Dựa trên cơ chế này, các thiết bị siêu âm có thể đo chiều dày hoặc phát hiện khuyết tật cho các vật liệu kim loại, composite, bê-tông, đá, nhựa, cao su…
The most common technique used in UT is Pulse-Echo Technique, this make use of the phenomenon of sound travel in straight line and are reflected by an obstacle placed in their path. Rely on this mechanism, ultrasonic devices can be thickness measurement or defects detect for the materials of metal, composite, concrete, rock, plastic, rubber…

Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng dọc và trượt hoặc sóng bề mặt là phổ biến nhất trong NDT.
The Ultrasonic testing utilize longitudinal and shear or surface waves are most commonly in NDT.

Sóng dọc (nén) trong đó sự chuyển động của hạt cùng hướng với sự lan truyền của sóng.
The Longitudinal (Compressional) Waves in which the particle motion is in the same direction as the propagation of the wave.

Sóng trượt (ngang) trong đó chuyển động của hạt vuông góc với sự lan truyền của sóng.
The Shear (Transverse) Waves in which the particle motion is perpendicular to the direction of the propagationof the wave.

Sóng bề mặt (Rayleigh) có sự chuyển động của hạt theo hình elip và truyền trên/dưới gần bề mặt vật liệu, và độ xuyên sâu của chúng xấp xỉ bằng một bước sóng của sóng trượt.
The Surface (Rayleigh) Waves have an elliptical particle motion and travel across the surface of a material, and their depth of penetration is approximately equal to one wavelength of shear wave.