مدلسازی سیگنال فراصوتی دریافتی از ترانسدیوسرهای مستطیلی زاویه ای

بازرسی فراصوتی یکی از موثرترین روش های آزمون غیرمخرب جهت شناسایی عیوب قطعات به شمار می آید. برای کسب نتایج صحیح از آزمون فراصوتی، سیستم اندازه گیری فراصوتی باید در ابتدا کالیبره شود. بدین منظور می توان از بازتابنده های مبنا مانند سوراخ های جانبی(side-drilled holes) برای کالیبراسیون و ارزیابی کارایی سیستم فراصوتی استفاده کرد. با در دست داشتن یک مدل تئوری پیشبینی سیگنالهای دریافتی از یک بازتابنده مبنا، می توان عملکرد سیستم فراصوتی را از قبل پیش بینی نمود. در این پایان نامه سیگنال فراصوتی دریافتی از یک سوراخ جانبی توسط یک ترانسدیوسر زاویه ای مستطیلی مدلسازی شده است. برای مدلسازی سیستم بازرسی فراصوتی، ابتدا بایستی برای هر یک از سه بخش اصلی سیستم مدلی مناسب ارائه شود. این سه بخش عبارتند از: 1) میدان امواج فراصوتی در اطراف سوراخ جانبی، 2) تابع سیستم که شامل تمامی اجزاء الکتریکی و الکترومکانیکی سیستم است، و 3) میدان پراکندگی حاصل از عیب که در اثر برخورد امواج فراصوتی ارسالی با سوراخ جانبی بوجود می آید. برای مدلسازی میدان امواج فراصوتی از روش مدل پرتو چند-گوسی که به کمک آن می توان میدان امواج ارسالی از ترانسدیوسر مستطیلی زاویه ای را پس از عبور از سطح مشترک های انحنادار در اطراف سوراخ محاسبه نمود، استفاده شده است. جهت مدلسازی تابع سیستم از سیگنال دریافتی از سطح استوانه ای بلوک کالیبراسیون v1 استفاده شده و با استفاده از دکانولوشن سیگنال دریافتی و اعمال فیلتر وینر تابع تبدیل اجزایی همچون کابل، ترانسدیوسر، پالس ساز و گیرنده بدست آمده است. برای مدلسازی میدان پراکندگی امواج از عیب نیز از دو روش جداسازی متغیرها (separation of variables) و تقریب کرشهف (kirchhoff approximation) استفاده شده است. در تقریب کرشهف از فرضیاتی برای ساده سازی مسئله پراکندگی استفاده می شود، حال آنکه در روش جداسازی متغیرها، پاسخ مسئله پراکندگی به صورت دقیق بدست می آید. با استفاده از این سه مدل و روابط ریاضی موجود برای انتشار، عبور و بازتاب امواج فراصوتی، مدلی جامع برای پیش بینی سیگنال دریافتی ترانسدیوسرهای مستطیلی در سیستم اندازه گیری زاویه ای بدست آمده است. صحت مدل ارائه شده با انجام آزمایش مورد تایید قرار گرفته است .