Ultrasoon onderzoek

Ultrasoon onderzoek is een manier van materiaalcontrole. Het wordt gebruikt om schade op te sporen die vaak aan het oppervlak van het materiaal niet zichtbaar is: scheurtjes, ed. die ontstaan door vermoeiing, een constante last, een impact, ...

Deze onderzoeksmanier maakt gebruikt van de fysische grootheid akoestische impedantie, zijnde , met v: voorplantingssnelheid geluid, en ρ de dichtheid: lucht heeft namelijk een véél kleinere impedantie dan water, en het te onderzoeken materiaal. Scheidingsvlakken tussen twee gebieden met verschillende impedantie kaatsen de geluidsgolven gedeeltelijk terug. Aangezien de akoestische impedantie van lucht quasi nul is, zal zeer veel geluid die op een grensvlak materiaal-lucht komt, teruggekaatst worden.

[bewerk] Opstelling

Er zijn verschillende manieren waarom een dergelijk onderzoek aangepakt kan worden, de opstelling ziet er altijd +- gelijk uit.

Boven het materiaal bevindt zich een verzender, een piëzokristal, die de mechanische trillingen (ultrasone golven) opwekt. Aan de andere kant van het materiaal bevindt zich een ontvanger (je kan ook de verzender als ontvanger gebruiken!), dat is ook weer een piëzokristal.

[bewerk] Manier 1

We doorstralen een bepaald materiaal, met een scheur in ellips-vorm. In die scheur zit veel lucht, en aldus een overgangsvlak materiaal-lucht met een plotse verandering van akoestische impedantie. Dat is dus een vlak waar veel van de geluidsgolven worden teruggekaatst.

Gebruiken we de zender niet als ontvanger (transmissie-methode), dan zullen weinig geluidsgolven door de scheur gaan, en dus zal de scheur duidelijk te zien zijn aan de ontvanger (zie figuur, hier stelt het oranje normale doorstraling voor, het lichtblauw quasi geen doorstraling).

We kunnen de zender ook gebruiken als ontvanger (zender-ontvanger methode). Alleen de golven die teruggekaatst worden zijn zichtbaar (golven door scheur), in de figuur hiernaast stelt het lichtblauw dan ook maximale terugstraling voor, het lichtoranje quasi geen terugstraling.

[bewerk] Manier 2

Een tweede manier is gewoon het aanleggen van één geluidsgolf (zie figuur: linkse golf). De golf beweegt door het materiaal, en wordt slechts zwakjes teruggekaatst. Komt de golf bij de scheur, zal een aanzienlijk deel teruggekaatst worden (tweede golf), de golven die naast de scheur lopen, lopen verder tot het contactvlak materiaal-lucht bij het einde van het materiaal. Ook daar wordt het merendeel teruggekaatst.

Afhankelijk van de precieze grootte van de scheur-golf, en de precieze tijd nodig om de scheur te bereiken, en terug te keren, kan informatie gevonden worden over de scheurgrootte en -locatie.