Mühendislik

Ultrasonik test hakkında teknik bilgiler!

Ultrasonik test hakkında teknik bilgiler | İş güvenliği açısından en düşük riske sahip ve aynı zamanda en yüksek hata tespit etme hassasiyetine sahip olan (Özellikle çatlak tespiti) Ultrasonik Test hakkında teknik ve teknolojik bilgileri paylaşıyoruz.

Ultrasonik test hakkında teknik detaylar!

SES DEMET FREKANSLARI;

Ultrasonik cihazların büyük bir bölümünün 400 kHz ile 25 MHz arasında değişen frekans band kapasitesi vardır. Normal işitme limitlerinin üzerinde olan bu titreşimler, test malzemesinde tanecik titreşim dalgaları olarak yayılmaktadır.

Bütün frekans seviyelerinde ses demetleri, herhangi bir zorlukla karşılaşmada ince taneli bir malzemeye nüfus edebilmektedir. Ancak iri taneli bir malzemede yüksek frekanslar kullanıldığı zaman saçılma olabilmektedir. Dolayısıyla, düşük frekanslar kullanarak daha derinlere nüfuz etme olanağı vardır.

Test frekansının seçimi, ilgili özel problemin niteliğine göre belirlenir. Maksimum 1 MHz seviyesinde olan düşük frekanslı ultrasonik demetler, düşük frekansların çok az zayıflamasından dolayı test malzemesine kolaylıkla nüfuz edebilmektedir. Bunun yanı sıra iri taneli malzemelerde daha az saçılan bu demetler, pürüzlü yüzeylerde kullanılabilmektedir. Ancak düşük frekanslı ses demetlerinin sapma açısının küçük hataları çözümleyemeyecek ölçüde büyük olması olumsuz bir faktör teşkil etmektedir.

Ultrasonik dalgalar yayılım!
Ultrasonik dalgalar yayılım!

Ultrasonik test: Frekans seçimi!

Yüksek frekanslı transduserler ise ayırt etme gücü oldukça iyi seviyede olan daha uygun ışın demetleri yaymaktadır. Bununla birlikte yüksek frekanslı ses demetlerinin iri taneli malzemelerde daha fazla saçılması, bu frekansların kullanımını engelleyen önemli bir dezavantajdır. Mevcut bütün frekanslar, daldırma testinde kullanılabilmektedir. 10 MHz’ in üzerinde olan frekanslar, yüksek frekanslı ince transduserlerin kırılganlığından dolayı genellikle temas testinde kullanılmamaktadır.

Ses titreşimlerinin frekansı arttığında dalga boyu azalarak moleküler ya da atomik yapının boyutlarına yaklaşmaktadır.

Ultrasonik dalgalar, katı ve sıvılarda oldukça hızlı yayılırken gazlarda büyük bir hızla zayıflayıp yok olmaktadır. Özel bir ses modunun hızı, belirli bir homojen malzemeden geçerken sabit kalmaktadır.

Ultrasonik test işlemleri sırasında çeşitli malzemelerden geçen titreşim dalgalarının hız seviyeleri, santimetre/saniye x 100.000 (cm/sec x 105) ya da inç/saniye x 100.000 (ips x 105) birimiyle listelenmektedir. Kolaylık olması açısından burada hız değerleri, santimetre/mikro saniye (cm/^ sec) birimiyle verilmektedir.

Ses Hızları!

Malzeme Yoğunluk

(g/cm)

Hız (boyuna)
cm/^saniye MPH
Hava 0.001 0.033 735
Su 1.000 0.140 3.333
Plastik (akrilik) 1.180 0.267 5.972
Alüminyum 2.800 0.625 13.981
Berilyum 1.820 1.280 28.633
Civa 13.000 0.142 3.716

Tablo’da çeşitli malzemelerden geçen boyuna bir dalganın hız değerleri verilmektedir. Hızda kaydedilen bu farklılıklar, çoğunlukla her malzemenin yoğunluk ve elastikiyetine ilişkin farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Ancak yoğunluk tek başına belirleyici bir faktör değildir. Örneğin; alüminyumdan daha az yoğun olan berilyumda sesin çok hızlı olmasının sebebini yoğunlukla izah etmek mümkün değildir. Aynı şekilde cıva sudan on üç kat daha yoğun olmasına rağmen akustik hız seviyeleri takriben aynı seviyededir.

Eninedalgaların tanecik hareketleri, yayılma yönüne dikey bir düzlemde gerçekleşir. Örneğin; özel bir enine dalga türü, yalnızca katı malzemenin serbest sınırında bulunan ince bir tanecik tabakasıyla sınırlıdır. “Rayleigh” dalgalar olarak adlandırılan bu tür yüzey dalgaları, enine dalgalardan %2 oranında daha az bir süratle yol alır.

Transduser dikine yükselen bir plastik takoza monte edilmiştir. Takozdaki boyuna ses demeti, test parçasında hareket eden bir yüzey ses modu oluşumuna yol açan bir açıyla test yüzeyine çarpar. Yüzey dalgası bir eğri veya kavis etrafında yayılabilmektedir. Yüzey dalgası, yalnızca bir süreksizlik ya da keskin bir köşede yansır. Enine dalgalar ile yüzey dalgaları oluşturan temas transduserleri, açılı transduserler olarak adlandırılır. Bir malzeme türünde özel bir kırılma açısı oluşturacak şekilde tasarlanan açılı transduserler, diğer malzemelerde farklı akustik hız seviyelerinde tatbik edildiğinde farklı açılar verebilmektedir.

Örneğin; çelikte 45°açıyla bir enine dalga demeti oluşturacak şekilde tasarlanan bir transduser, alüminyumda 43°, bakırda ise 30° açıyla enine dalga demeti oluşturur.

Ultrasonik test; Ses dalgalarında mod değişimi kırılma!

Bir malzemeden diğerine belirli bir açıyla geçen ultrasonik demetin kırılma ve mod değişimi, bir ortamdan diğerine geçen ışık demetlerinin kırılmasıyla kıyaslanabilir.

Ses demetini alan su, bunu daha sonra test parçasına aktarır. Boyuna ses demeti, test parçasının yüzeyine dikey istikamette düştüğü zaman ses demeti, birinci ve ikinci ortama %100 boyuna demet olarak geçecek ve hiç kırılma olmayacaktır

Bir dalga demetinin kırılma açısı geliş açısının dört katına ve enine dalga demetinin açısı ise geliş açısının yaklaşık iki katının biraz üzerinde bir değere çıkmıştır. Geliş açısı biraz daha artırıldığında boyuna ve enine dalgaların kırılma açıları artacaktır. Her demetin miktarı, açı değişikliğine bağlı olarak değişir. Ses demeti ikinci ortama girdiği zaman boyuna dalganın hızı değiştiği için kırılma ve mod değişimi gerçekleşir. Enine dalganın hızı, yaklaşık olarak boyuna dalganın hızının yarısı kadardır. Geliş açısı biraz daha artırıldığında her iki kırılma açısı da artacaktır. Kırılma açısı 90° çıkan ilk demet, boyuna dalga olacaktır.

Açılı prop!
Açılı prop!

Transduser açı biraz daha artırıldığında kırılmış enine dalga demetinin açısı artacaktır. Enine dalga demeti 900 ye çıktığı zaman geliş açısı ikinci kritik açı konumuna gelmektedir. Birinci ve ikinci kritik açı arasında kalan bölgede yalnızca enine dalga demetleri oluşur.

Transduser 150’lik bir geliş açısına ayarlandığı zaman boyuna dalganın kırılma açısı 90 dereceye ye çıkacak ve buna bağlı olarak test yüzeyinden tamamıyla yansıyacaktır.

Geliş açısı, bu durumda birinci kritik açı (boyuna dalga demetinin tamamıyla yansıdığı ve yalnızca enine dalga demetlerinin ikinci ortama geçtiği açı değeri) konumundadır.

Ses Demeti Açıları;

Transduser 270’lik bir geliş açısına ayarlandığı zaman enine dalganın kırılma açısı 900 ye çıkmaktadır. Yalnızca boyuna dalganın kırıldığı, enine dalgalarının ise test yüzeyinde belirli ölçüde tanecik karışıklığından kaynaklanan mod değişimine uğradığı ve bir yüzey dalgasına dönüştüğü görülmektedir. Ancak su ortamında bu dalgalar da azalarak ortadan kalkmaktadır. Enine dalgalar, sıvı ya da gaz ortamında yayılmadıkları için yansımamaktadır.

Transduserin direk test parçasının üzerine yerleştirildiği temas testinde İkinci kritik açı seviyesine ulaşıldığı zaman test parçasında yüzey dalgaları oluşur. Ultrasonik test işleminde belirli bir işlevi olan yüzey dalgalarının varlıkları kolay tespit edilebilmektedir.

Yalnızca enine dalgaların aktarıldığı açı bölgesinin her kenarını tanımlayan açılar, kritik açılar olarak nitelendirilir. İkinci kritik açının üzerinde kalan noktalarda ses demeti tamamıyla yansımaya maruz kaldığı için ikinci ortama ses enerjisi aktarılmamaktadır.

Ses demetinin birinci ve ikinci ortamdaki hız değerleri bilindiği takdirde “Snell kanunu” baz alınarak elde edilen bir denklem vasıtasıyla kritik açılar hesaplanabilir.

Ses dalgası ve açılar!
Ses dalgası ve açılar!

Açılı Transüder Formiller;

Açılı test işleminde daldırma testinde kullanılan kuplaj ya da temas testinde kullanılan takoz materyalindeki ses hızları, test parçasında kaydedilen ses hızından farklı olduğu zaman takoz ya da kuplajdan geçen boyuna ses demetleri, test malzemesine girerken kırılır.

Geliş açısı ya da kırılma açıları, Snell kanunu baz alınarak tespit edilmiş olan bir denklem vasıtasıyla hesaplanabilir. Snell kanunu, birinci ortamdaki geliş açısının sinüsü ile ikinci ortamdaki kırılma açısının sinüsü ve birinci ile ikinci ortamdaki ses hızları arasındaki ilişkiyi veren kanundur. Snell kanunu matematiksel olarak şu formülle ifade edilir.

Burada;

Sin0R = VR

Sin0ı (Sine,) = Birinci ortamdaki geliş Sin02 (Sin0R) = ikinci ortamdaki kırılma Vı (V,) =          Gelen     (Incident-1) ses demetinin

V2 <VR)               = Kırılan  (Refracted-R) ses demetinin

Geliş ya da kırılma açılarının tespit edilmesine ilişkin hesaplamalarda trigonometrik değerlerin kullanılması gerekmektedir. Sinüs oranları, ondalık kesirler halinde verilir.

Ultrasonik test hesaplamalar!

Hız değerleri ise santimetre/mikro saniye (cm/^sec) birimiyle ifade edilir. Cm/^sec’i cm/secx105’e çevirmek için ondalık ifade bir basamak sağa kaydırılır. lnc/sec değeri 2.54 ile çarpılarak cm/sec birimiyle ifade edilen değer elde edilir. Plastik takoz üzerine 350 30′ geliş açısıyla monte edilmiş olan bir temas transduseri görülmektedir.

Gerçekte ses demetinin birinci ve ikinci ortamdaki hız değerleri ile geliş açısı bilindiği takdirde snell kanunu formülüyle kırılma açısı hesaplanabilir. Bu örnekte geliş açısı, ilk ve ikinci kritik açılar arasında kaldığı için çelik materyalinde yalnızca enine dalgalar oluşmaktadır.

ÇELİKTE OLUŞAN BOYUNA VE ENİNE DALGALARIN KIRILMA AÇILARININ HESAPLANMASI

Sine* V,

SinâR Vr

V, = PLASTİK TAKOZDAKİ BOYUNA DALGA İÇ İN .267 CM/jl SEC.

Vr = ÇELİKTEKİ BOYUNA DALGA İÇİN .SSS CM/H SEC.

Vr = ÇELİKTEKİ ENİNE DALGA İÇİN .323 CM/H SEC.

Sine, = 35“30′ TKİGONOMETF’l

T AB LOŞUMDAKİ DEĞERİ 0.S&070 (TABLO 2-2)

BOYUNA DALGALAR İÇİN ÇÖZÜM ENİNE DALGALAR İÇİN ÇÖZÜM
0.587070 / Sin0R = 0.267 / 0.585 Sin0R = 0.585 x 0.58070 / 0.267 Sin0R = 1.2723

Sin0R 1 den büyük olduğu için bütün boyuna dalgalar yansımaktadır.

0.587070 / Sin0R = 0.267 / 0.323 Sin0R = 0.323 x 0.58070 / 0.267 Sin0R = 0.70236

Sin0R = 0.70236 nın trigonometri tablosundaki değeri 44° 37′ dır.

 

SONUÇ : ÇELİKTE BOYUNA DALGA BULUNMAYACAK ENİNE DALGANIN KIRILMA AÇISI İSE 44° 37′ OLACAKTIR.

Ses Demeti Karakteri!

Ultrasonik testte ses demeti, genellikle transduserin ön yüzünün düzgün bir izdüşümü olarak algılanır. Aslında ses demeti, bu ölçüde düzgün değildir.

Bir malzemeden geçen yüksek frekanslı ultrasonik dalgalar, malzeme içindeki tanecik sınırlarında ses demetlerinin yansıması ve saçılması nedeniyle enerji kaybına uğrar ya da zayıflar. Bu enerji kaybı, malzemedeki tanecik hacmi ile demetin dalga boyuyla orantılıdır.

Saçılma yoluyla oluşan enerji kayıpları, dalga boyunun tanecik ebadının 1/3’ünden daha az olduğu ortamlarda en yüksek seviyededir. Frekans azaldığı ve dalga boyu tanecik ebadından daha büyük olduğu için ses demetinin zayıflaması, yalnızca dalganın sönümlenmesine bağlıdır. Bu tür zayıflama olaylarında dalga enerjisi, titreşen taneciklerin sürtünmesinden kaynaklanan ısıdan dolayı kayba uğrar.

Transduserden değişik uzaklıklarda demetin yoğunluğu ölçüldüğünde Şekil 1-19’da görüldüğü gibi iki farklı bölge olduğu görülecektir. Bu bölgeler; yakın alan “near field” ya da Fresnel Bölge “fresnel zone” ve Uzak Alan “far field” ya da Fraunhofer bölge “fraunhofer zone” olarak nitelendirilir.

Transdusere en yakın alanda ses yoğunlukları ölçüldüğü zaman yüksek ve düşük yoğunluk seviyelerini içeren düzensiz bir ses kombinasyonu ortaya çıkar. Bu düzensiz şekil, transduser yüzeyinden yayılan ses dalgaları arasındaki istenmeyen girişimlerden kaynaklanır. Transduser, her biri aynı frekansta olmasına rağmen birbirlerinden çok az faz farkıyla titreşen kristal mozaiği olarak algılanabilir.

Proptan sesin çıkışı!

Kristal yüzeyinin yakınında bileşik ses demeti aslında düz ön dalgalar şeklinde yayılır. Ancak kristal yüzeyinin dış kenarından yayılan küresel ön dalgalar düz ön dalgaları keserek geçtikleri yerlerde akustik maksimum ve minimum şekiller meydana gelmesine yol açan yan lop dalgalar oluşturmaktadır.

Yakın alanda kaydedilen bu akustik şekiller, ultrasonik testte değişikliklere neden olur. Bununla birlikte operatör yakın alan hakkında yeterli ölçüde bilgiye sahip olduğu takdirde uygun test bloğunu tarayarak buna ilişkin belirtiler ile testten aldığı belirtiler arasında mantıklı bir ilişki kurabilmektedir. Transduser çapı ile ses demetinin dalga boyuna bağlı olan yakın alanın uzunluğu, şu denklem kullanılarak hesaplanabilir.

Ultrasonik yakın alan ve uzak alan!
Ultrasonik yakın alan ve uzak alan!

Yakın alan hesabı!

Transduserden en uzak olan noktalarda ses demeti saçılır. Fraunhofer sapması olarak nitelenen bu durum, ses demetinin yakın alanın sonundan itibaren saçılmasına sebep olur. Bu mesafede ses demeti, transduserin ışın yayan yüzünün merkezinden başlayıp dışarıya doğru yayılıyormuş gibi görülür. Demetin yayılma derecesi aşağıdaki denklem ile hesaplanabilir.

Belirli bir malzemede kaydedilen ses demetinin dalga boyu, frekans ile ters orantılı olduğu için söz konusu malzemedeki yakın alanın uzunluğunu frekansı düşürerek kısaltmak mümkündür.

Diğer taraftan sığ derinlik testi için 3/8 ve 4 inç çapında olan transduserler 5.0 ile 25.0 MHz gibi yüksek frekans seviyeleri baz alınarak kullanılır. Malzemenin daha yüksek derinlik seviyelerini test etmek için genellikle büyük çaplı bir transduser seçilir.

Her frekans seviyesinde kristal büyüdükçe ses demeti daha düz; kristal büyüdükçe ise daha fazla ses demeti yayılır. Bunun yanı sıra aynı kristal çapı baz alındığında yüksek frekanslarda düşük frekanslara nazaran daha az ses demeti yayıldığı görülecektir. Transduserin çapı, çoğunlukla mevcut temas yüzeyinin boyutuyla sınırlı kalmaktadır. Bu tür işlemlerde çoğunlukla 1/8 inç çapında olan transduserler kullanılmıştır.

Katı yüzeyi boyunca ilerleyen ve aşağı yukarı su yüzeyindeki dalgalara benzeyen Rayleigh dalgaları, deprem merkezinin üstündeki bölgeden belirli bir mesafede kaydedilen depremin neden olduğu bozunmanın temel unsuru olduğu için Lord Rayleigh (1875) tarafından uzun bir süre incelenmiştir.

Ses Demeti Çapı!

% inç çapında bir transduser için frekans 1.0 MHz’den 2-25 MHz’ye çıkarıldığı zaman çelikteki ses demet dağılımının ne ölçüde azaldığı gösterilmektedir. Şekilde görülen ikincil ya da yan uzantılar, kristal düzeninin neden olduğu yan etkilerdir. Ancak pratikte göz önünde tutulan tek faktör,birincil ses demetidir.

İkincil ses demeti, yalnızca test parçasının geometrisi bu demetlerin transdusere geri yansıtılıp yanıltıcı belirtiler meydana getirmesine yol açtığı zaman önem kazanır. Merkez ekseni boyunca en yoğun durumda olan ses demetinin yükseltisi ekrandan uzaklaştıkça azalmaktadır

Rayleigh dalgalarının yüzeydeki çatlaklardan ya da yüzeyin hemen altında bulunan süreksizliklerden yaptığı yansımalar osiloskop ekranında kolaylıkla görülebilmektedir. Bir bloğun üst yüzeyi boyunca yayılan Rayleigh dalgaları, keskin bir kenardan geriye yansır.

Ancak söz konusu kenarın yuvarlak olması halinde dalgalar yan yüzey boyunca ilerlemeye devam edip alt kenardan yansıtılarak başlangıç noktalarına geri dönerler. Bu dalgalar, bütün kenarların yuvarlak olması halinde küpün bütün dış çevresi boyunca yayılır. Aynı şekilde bir silindirin dış çevresi boyunca da hareket edebilirler.

Raleigh dalgaları!

Rayleigh dalgaları, yüzeye parmakla dokunulduğunda tamamıyla absorbe edilen dalgalar olduğu için parmağı çalışma yüzeyi boyunca hareket ettirirken osiloskop ekranı gözlemlendiğinde yansıma güzergahları kolaylıkla izlenebilir. Yayılma güzergahı boyunca nüfuziyet derinlikleri genellikle bir dalga boyunu aşmadığı için Rayleigh dalgaları, aynı zamanda yüzey dalgaları olarak da adlandırılır. Eliptik bir tanecik hareketiyle yüzey boyunca yayılır.

Bir yüzey dalgası, kalınlığı ses demetinin üç dalga boyuna ya da daha azına eşit olan bir malzemeye girdiğinde farklı bir dalga türü oluşur. Malzeme, bir levha gibi titremeye başlar. Bir başka ifadeyle dalga, malzeme kalınlığını tamamıyla sarar.

Bu durumda levha boyunca kaydedilen dalga hızına ilişkin normal kurallarda işlevini yitirir. Hız, artık malzeme ve dalga türünden ziyade dalga frekansı, geliş açısı ve malzeme türüne bağlı olur.

Dalga levha boyunca hareket ederken malzemedeki taneciklerin hareket şekline bağlı olarak düzlem dalgaları, iki tipe ayrılır.

Yüzey dalgası;

Bir malzemeye ultrasonik dalganın aktarılması için bir transduser kullanıldığı zaman dalga enerjisinin yalnızca bir bölümü aktarılırken geri kalanı malzeme yüzeyinden yansıtılmaktadır. Bunun yanı sıra bir ses demeti, bir malzemeden diğerine geçtiği zaman bir miktar ses enerjisi malzemeler arasındaki ara yüzeyde yansıtılır.

Yansıtılan ses demet miktarı, Akustik empedans oranı olarak nitelendirilen bir faktöre bağlıdır. Akustik empedans, ses dalgalarının geçişine karşı malzemenin gösterdiği dirençtir. Farklı malzemelerde kaydedilen ses hızlarındaki farklılıktan kaynaklanan akustik empedans, bir malzemede veya ortamda sesin zayıflamasına neden olan temel faktördür. Herhangi bir malzemenin özel akustik empedansı (Z), malzemenin yoğunluğu (.) ile ortamdan geçen sesin hızı (V) çarpılarak tespit edilebilir.

Z = Malzemenin akustik empedansı p= Malzemenin yoğunluğu V = Malzemeden geçen sesin hızı

Hava, ses dalgalarına karşı çok az direnç gösterir. Diğer taraftan suyun empedansı havanın empedansından oldukça yüksektir. Aynı şekilde alüminyum ve çelik ses dalgalarına karşı çok yüksek direnç gösteren materyallerdir.

Ultrasonik test ve Akustik empedans;

Bir malzemenin akustik empedansı diğer malzemenin akustik empedansına bölünerek empedans oranı tespit edilir. Bir ses demeti birinci malzemeden ikinci malzemeye geçtiği zaman empedans oranı, ikinci malzemenin empedansının birinci malzemenin empedansına bölümden elde edilir. Oran yüksekliği ile aynı enerji miktarından yansıtılan miktarın büyüklüğü birbiriyle doğru orantılıdır.

Havanın empedansının düşük olması nedeniyle hava ile herhangi bir sıvı ya da katı malzeme arasındaki empedans oranı çok yüksek olacağı için ses demetinin büyük bir bölümü, hava ile diğer herhangi bir malzeme arasında kalan bir ara yüzeyde geriye yansıtılacaktır.

Yüksek bir empedans oranı, çoğunlukla “empedans uygunsuzluğu” olarak nitelendirilir. Örneğin empedans oranı 5/1 olduğu takdirde, empedans uygunluğu 5’e 1 olur. Sıvı-metal ara yüzeyinin empedans oranı 20’ye 1 (yaklaşık %80 yansıma) iken hava-metal ara yüzeyinin empedans oranı 100.000’e 1 (fiilen %100 yansıma) olacaktır.

Ultrasonik test ve test parçasından yansıyan ses dalgaları!
Ultrasonik test ve test parçasından yansıyan ses dalgaları!

Ultrasonik test operatör etkisi!

Ultrasonik testte en yüksek düzeyde güvenilirlik, test parçası değişkenleri ile bunların teste olan etkisi çok iyi anlaşılıp kavrandığı takdirde elde edilir.

Çünkü operatör, çalışmaları sırasında çeşitli test parçası değişkenlerinden birinden şu ya da bu şekilde şaşırtıcı belirtiler alacaktır.

Aslında test parçalarından birinde bulunan düz taban delikleri ya da benzeri diğer uygun hedefler üzerinde deneme yaptıktan sonra söz konusu parçanın bir referans standardı olarak kullanılması, test parçası geometrisi ile malzeme özelliklerinin teste olan etkisini değerlendirmenin en kestirme yoludur.

Ancak operatör, bu tür bir standart ile ya da standartsız geometrik ve malzemeye özgü yapısal değişkenlerin teste olan etkisini çok iyi kavramalıdır.

Pürüzlü yüzeyler, bazı durumlarda ultrasonik belirtilerin farklı yönlerden bozunmasına neden olmaktadır. Bunlar;

Parça içindeki süreksizliklerden kaynaklanan yansıma amplitüdünün azalması. Bu kayıp, parça yüzeyindeki saçılma ya da süreksizlik üzerindeki yüzeyin pürüzlü olması nedeniyle oluşur.

.İkincil lop ya da transduser kenar enerjisinin yansıması nedeniyle oluşan ön yüzey ekosunun uzamasından dolayı ayırt etme gücünün azalması. Bu azalma, osiloskop üzerinde geniş bir ön yüzey yükseltisi olarak görülecektir. Yan lop enerjisi, normal olarak pürüzsüz yüzeylerden transdusere geri yansımaz. Bu durum, yüzeyin hemen altında bulunan bir süreksizliğin gizlenmesine neden olabilmektedir.

Parça yüzeyi!

Pürüzlü yüzeydeki saçılma veya dağınmayı azaltmak için düşük bir frekansın gerekmesinden dolayı ses demetinin genişlemesi.

Test parçasının birbirine paralel olmayan sınırları ya da şekilli yüzeyleri yansımanın kısmen azalmasına ya da tamamıyla sönümlenmesine neden olur.

Arka yüzeyin ön yüzeye paralel olduğu kesimde ses dalgaları transdusere geri döner. Diğer taraftan arka yüzeyin ön yüzeye belirli bir açıyla eğimli olduğu sol kenarda ses dalgaları, tamamıyla azalıp yok oluncaya kadar bir sınırdan diğerine çarparak yansır.

Bununla birlikte, fiili uygulamalar sırasında ses demet parçaları her yansıma noktasında saçılacağı için transduser tarafından ancak birkaç güçsüz sinyal algılayacaktır. Algılanan bu sinyaller ise şaşırtıcı belirtilere yol açar.

İç bükey sınırını geçen ses demeti daralır ya da odaklanır. Süreksizlik sinyallerinin amplitüdü oldukça yüksek olmasına rağmen test yüzeyinden kaynaklanan istenmeyen yansımalardan dolayı tespit edilmeleri oldukça zor olabilir

Bu tür bir test parçasında bulunan süreksizlikten yansıyan sinyallerin amplitüdü, düz bir test parçasındaki aynı boyutlu süreksizlikten alınan sinyallere göre daha azdır.

Test parçası şekli!

Ses demeti, dış bükey sınırından geçtikten sonra kırılarak genişler Şekilde gösterildiği gibi test parça yüzeyindeki yansıma ve ses demet saçılmasından dolayı önemli miktarda akustik güç kaybı olur.

Test parçasının şekli veya dış yapısı, ses demetinin ya da onun bir parçasının direkt olarak transdusere geri yansımasına neden olduğu zaman demete temas eden sınır noktalarında mod değişimi olmaktadır. Direk bir yansıma elde edildiği takdirde ilk yansımanın hemen arkasında görülecekleri için mod değişim belirtileri kolaylıkla tespit edilebilmektir.

Mod değişimi sırasında boyuna dalgalardan enine dalgalara ve daha sonra yeniden boyuna dalgalara dönüştükleri zaman kaydedilen hız değişimlerinden dolayı yavaşlayacakları için bu ekolar oldukça yavaş meydana çıkar.

Snell kanunu;

Ses demetleri, Snell kanunu formülüne göre hesaplanan açılarda yansıtılır.
Sin0L = Boyuna demetin (L) geliş (Incident- I) açısı Sin0S = Yansıyan enine demet (S) açısı VL = Test parçası içindeki boyuna demetin hızı VS = Test parçası içindeki enine demetin hızı

Boyuna ses demetinin geliş açısı bilindiği veya kolayca tespit edilebildiği için genel kurala göre geliş açısının yansıma açısına eşdeğer kabul edilmesinden dolayı yansıtılan boyuna demet açısı da bilinir. Enine ses demetinin hızı boyuna ses demetinin hızının yarısı kadar olduğu için yansıtılan enine ses demetinin açısı, yaklaşık boyuna ses demet açısının yarı değerinde olacaktır.

Saçılan ses demeti, parça kenarlarına sıyırarak temas etmektedir. Elde edilen mod değişimi, malzeme türüne bağlı olarak boyuna ve enine dalgaların karışık modlarından oluşur.

Ultrasonik test tekniği!
Ultrasonik test tekniği!

Frekans duyarlılık!

Test parçasının yapısındaki kaba veya iri tanecikler, özellikle tanecik boyutu ve dalga boyu karşılaştırıldığında saçılma ve yansıma kaybına neden olabilmektedir. Frekans, dalga boyunun tanecik boyutundan daha büyük olduğu bir seviyeye düşürüldüğü takdirde saçılma kayıpları azalacak ve duyarlılık derecesi düşecektir.

Süreksizliğin yönü ve derinliği, şaşırtıcı belirtilere neden olabilir ya da süreksizlik ekosunun kaybına yol açabilir. Süreksizlik ses demetinin uzun eksenine paralel oluşarak süreksizliğin boyuyla orantılı küçük bir belirtiye neden olabilir. Süreksizlik ses demetiyle bir açı oluşturduğu takdirde yansımaları transduserden uzağa yönelir.

Tarama anında arka yüzey yansımasında kaydedilen ani bir kayıp, bu tür bir süreksizliğin varlığını kanıtlamaktadır. Arka yüzey yükseltisinin amplitüdünde kaydedilen azalma süreksizlikten gelen yansımanın neden olduğu yükselti ile orantılı olduğunda süreksizlik düz ve test yüzeyine paraleldir.

Diğer taraftan süreksizlik yükseltisinin arka yüzey yansıma kaybına oranla küçük olması halinde süreksizlik, muhtemelen test yüzeyine belirli bir açı oluşturur.

Ölü bölge!

Ölü bölgenin derinliği, pals uzunluğu ile tespit edilmektedir. Palsın firar kenarı test parçasının yüzeyinde olduğu zaman firar kenarı o bölgenin sınırına kadar uzanır. Dolayısıyla süreksizlik ölü bölgenin içindeki yüzeyin hemen altındaysa herhangi bir belirti elde edilemez. Diğer taraftan ölü bölgenin hemen dışına çıkıp yakın bölgede meydana geldiği takdirde yakın bölge, süreksizliğin derinliği ile yönüne göre eko amplitüdünü önemli ölçüde değiştirecektir.

Yakın bölgenin derinliği, şekilde gösterildiği gibi yayılan ses demetiyle kesişecek şekilde transduserin kenarlarından uzayan boyutsal çizgi ile tespit edilir. Ses demeti, transduser yüzeyinin merkezinden başlamış gibi dışarıya doğru yayılır.

Ses demetinin şiddeti, yakın bölgede oldukça düzensiz olup transduser üzerinden geçirilirken aynı süreksizlikten değişik belirtilerin elde edilmesine yol açabilir. Uzak bölgede süreksizlikten kaynaklanan belirtinin amplitüdü mesafe artışıyla ters orantılı olarak azalır.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Reklam Engelleyici Algılandı

Merhaba. Sitemiz yoğun bir emeğin ürünüdür! Sitede dolaşmak için lütfen Reklam Engelleyicinizi Kapatın.