Low frequency ultrasound propagation in metallic media

Abstract

Ultraääntä käytetään kuvaamiseen, havaitsemiseen ja mittaamiseen hyvin monilla aloilla. Työssä keskityttiin ultraäänen käyttöön metallikappaleiden tutkimisessa. Aluksi tutustuttiin tehdasvalmisteiseen tarkkuusmittalaitteeseen, jota käytetään ainetta rikkomattomassa eli NDT-tutkimuksessa. Tällaiset mittalaitteet käyttävät korkeita eli megahertsien luokkaa olevia taajuuksia. Nämä mittalaitteet ja niiden anturit ovat kalliita. Työssä tutkittiin edullisten pienitaajuisten ultraääniantureiden käyttömahdollisuuksia metallikappaleiden tutkimuksessa. Nämä pienitaajuiset anturit on tarkoitettu etäisyysmittauksiin ilmassa ja niillä on rajoituksia silloin, kun väliaineena on metalli. Työn teoriaosassa esitellään ultraäänen kiinteässä aineessa tapahtuvaan etenemiseen vaikuttavia asioita. Lisäksi kuvataan ultraäänen kehittämiseen ja vastaanottamiseen käytettävien pietsosähköisten kiteiden ominaisuuksia ja toimintaa. Työn toteutusosassa tehtiin joukko mittauksia kuudella ultraäänilähetin ja -vastaanotinkiteellä, joiden taajuudet olivat 40 kHz – 300kHz

Ultrasound is one form of sound wave which is used to measure, detect and examine different kind of applications. Even though there is an already existing industrially made ultrasonic transducer that uses a high frequency ultrasound; it is expensive to get one for a personal use. Learning how to use the Olympus made ultrasonic transducer was a preliminary process before the overall step. On the other hand, there is a relatively cheaper low frequency piezoelectric in the market. Studying and testing it helps to reveal whether it can be used as a substitute in-place of one of the ultrasonic transducer’s application which is called Non Destructive Testing (NDT). It is this initial idea that the document addresses about. The property of low frequency ultrasound wave, generated by the piezoelectric (40 kHz - 300 kHz), in a metallic media is the core point. For this particular purpose six samples of piezoelectric (MCUSD18A40S09RS-30C, MCUSD13A300B09RS, MCUSR18A40B12RS MCUSD14A48S09RS-30C, MCUSD14A40S09RS-30C, MCUSD14A58S9RS-30C) were tested in different metallic media. The data collected from the experiment elaborates the analysis made in this study.