تحلیل پروب های فراصوتی به روش اجزاء محدود

آزمون فراصوتی یکی از روش های بازرسی غیرمخرب است که به منظور یافتن عیوب داخلی قطعه بدون صدمه زدن به آن مورد استفاده قرار می گیرد. در میان اجزای این آزمون، تراگذار (پروب) فراصوتی مهم ترین جزء سیستم است که از بلوره پیزوالکتریک، ماده پشتی و لایه تطابق تشکیل شده است. در این پایان نامه، با استفاده از روش اجزاء محدود، مدل سازی تراگذار فراصوتی و تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی صحت مدل سازی، ولتاژ به عنوان خروجی نرم افزار دریافت و با نتایج آزمایش تجربی مقایسه و تطابق قابل قبولی مشاهده شده است. با استفاده از قابلیت شبیه سازی استهلاک ماده پشتی، تاثیر استهلاک در حذف اکوی مزاحم ناشی از بازتاب سطح پشتی و حداقل ضخامت لازم برای ماده پشتی را می توان بررسی کرد. افزایش امپدانس ماده پشتی موجب کاهش حساسیت، زمان ارتعاش بلوره و طول پالس شده ولی پهنای باند را افزایش می دهد. با افزایش امپدانس لایه تطابق در کمتر از 5 مگاریل، پهنای باند و دامنه بیشتر می شود ولی در بیشتر از 5 مگاریل، دو قله در طیف فرکانسی مشاهده می شود که این امر دقت عیب یابی را کاهش می دهد. با توجه به نتایج بدست آمده، امپدانس 4 مگاریل با بهترین پاسخ فرکانسی برای لایه تطابق پیشنهاد شده است که با تئوری klm نیز تطابق دارد. همچنین، در صورت استفاده از دو لایه تطابق، پهنای باند تراگذار افزایش می یابد. برای افزایش انرژی تراگذار، ساختاری جدید که شامل دو بلوره است بررسی شد و نتیجه آن افزایش 7 دسی بلی حساسیت بود. با توجه به نتایج بدست آمده، مدل سازی ابزاری قابل اطمینان برای پیش بینی ویژگی های تراگذار و انتخاب اجزای داخلی آن است.