Tato poznámka k oblasti použití shrnuje důležité informace o snímačích příčné vlny s kolmým dopadem, mezi které patří produktové řady V150-V157 a V220-V222. Tyto snímače se běžně používají s ultrazvukovými tloušťkoměry, detektory vad a pulzními přijímači k měření rychlosti příčných vln v testovaných materiálech, a to často v kombinaci s výpočtem modulu pružnosti, jak je uvedeno v naší poznámce k oblasti použití Měření modulu pružnosti.
Jak fungují snímače příčné vlny s kolmým dopadem
Snímače příčné vlny s kolmým dopadem jsou jednoprvkové kontaktní snímače, které zavádějí příčnou vlnu přímo do testovacího tělesa bez použití transformace vlny na lomu. Podle definice se tyto vlny šíří kolmo k testovanému povrchu, zatímco pohyb částic je s tímto povrchem rovnoběžný. Snímač využívá piezoelektrické prvky osazené kolmo na spojnici elektrických pólů, takže působením pulzů vibrují v příčném, nikoli podélném směru, jak ukazuje níže uvedená ilustrace.
Podélná vlna |
Příčná vlna |
Pět klíčových problémů při využití snímačů příčné vlny
Vzhledem ke specifické konstrukci snímačů příčných vln je třeba pro kvalitní odezvu věnovat pozornost následujícím faktorům.
1. Limit budicích pulzů
Snímač příčné vlny je třeba budit nejnižším možným budicím napětím pro danou zkoušku, ideálně 100 V. Pokud je do snímače v průběhu času přiváděn příliš vysoký výkon, může se prvek přeladit na prvek snímající podélnou vlnu. K tomuto jevu může dojít při dlouhodobém používání pulzního napětí 300–400 V, které generuje většina ultrazvukových detektorů vad. Prvky s vyšší frekvencí (5 MHz a více) jsou na toto přepólování nejnáchylnější, protože jsou tenčí. Tento jev je zároveň nevratný. Při poškození tohoto typu se z přepólovaného snímače v principu stává snímač podélné vlny.
2. Vazebné prostředí
K vyvolání příčné vlny s normálním dopadem ve zkušebním tělese je nutno použít vazebné prostředí s vysokou viskozitou, například SWC-2 (Q7700010). Standardní ultrazvukové vazebné materiály nebudou fungovat, protože se jedná o kapaliny nebo gely. Základní vlastností kapaliny je, že v ní nepůsobí smykové napětí. Proto kapaliny o nízké a střední viskozitě (jako jsou běžné ultrazvukové vazebné materiálu) nepřenášejí příčné vlny.
Pro dosažení nejlepších výsledků použijte velmi tenkou vrstvu vysoce viskózního vazebného materiálu SWC-2 pod vysokým přítlakem. Navrhovaný postup spočívá v nanesení velmi malého množství vazebného prostředku na snímač a jeho rozetření do tenké vrstvy pomocí žiletky nebo rovné hrany; materiál se poté spojí s testovaným dílem a otáčením snímače dále vymačkává. Amplituda echa se s klesající tloušťkou vrstvy vazebného materiálu obvykle zvyšuje.
3. Směr polarizace
Směr polarizace příčné vlny (osa pohybu částic) u našich snímačů příčné vlny odpovídá pravoúhlému konektoru ve standardních pouzdrech typu RM a RB. Snímače příčné vlny s konektory SB a SM mají na pouzdru gravírovanou čáru označující osu polarizace. U anizotropních materiálů je běžné, že se doba průchodu vlny a amplituda pulzu při otáčení snímače na povrchu testovaného tělesa mění, což mění i orientaci pohybu částic podle směrově proměnlivých mechanických vlastností materiálu.
4. Útlum materiálu
Příčné vlny se v běžných technických kovech a keramice šíří obvykle dobře, pokud nemá materiál příliš hrubou zrnitost. V pružných materiálech, jako je pryž nebo měkké plasty, je ale útlum příčné vlny obvykle velmi vysoký. Proto se v echu nebudou – a to ani s použitím vhodného vazebného prostředí – obvykle šířit žádné použitelné příčné vlny. Tvrdé plasty, jako jsou akryláty a stavební kompozity, obvykle při zkušebních frekvencích v nízkém ultrazvukovém pásmu přenášejí využitelné příčné vlny, je ale třeba věnovat pozornost výběru vhodného snímače a nastavení přístroje.
5. Artefakty v podélné vlně
Všechny prvky příčné vlny s kolmým dopadem generují také určitou energii podélné vlny. Tato podélná složka je obvykle nejméně o 30 dB slabší než příčný signál. V materiálech s velmi vysokým útlumem v příčném směru a nižším útlumem podélných vln (např. v pružných plastech) nebo v situacích, kdy je použito neviskózní vazebné prostředí, však může být příčná složka silně utlumená, zatímco část energie podélné vlny zůstává a na displeji se pak zobrazuje jako primární průběh. Tento jev může nastat i v případě, že byl snímač příčné vlny poškozen nadměrným budicím napětím, jak je uvedeno výše v odstavci o omezení budicího pulzu.
Pro další informace o snímačích příčné vlny s kolmým dopadem nás kontaktujte.
