Detectare cu Ultrasunete

Scopul unui program bun de mentenanţă predictivă este de a colecta cât mai multe informaţii posibil pentru folosirea lor în realizarea celei mai informate decizii privind starea maşinii. Acest articol tratează şase întrebări esenţiale pentru înţelegerea locului monitorizării vibraţiei acustice într-un program de mentenanţă predictivă.

1. Ce sunt ultrasunetele

Sunet vs. Ultrasunet

Toate sunetele sunt produse de către vibraţii în corpuri. La instrumentele muzicale, sunetul este emis de corzi vibrante sau un fluier. Vocea noastră este rezultatul vibraţiilor corzilor vocale. Numărul de vibraţii pe care un corp le face într-o secundă se numeşte frecvenţă şi se este referitor la hertz.

Ultrasunetul este definit ca "unde sonore având o frecvenţă peste limitele auzului uman, sau în exces, 20.000 cicluri pe secundă (hertz)". Deci, prin definiţie, ultrasunetul este total nedetectabil de către urechile omului dacă nu este ajutat de instrumente capabile sa transfere ultrasunetul într-un sunet audibil. Pe piaţă, aceste instrumente sunt cunoscute uzual ca detectoare de ultrasunete şi ele au fost folosite pentru diferite funcţii referitoare la mentenanţă de peste 25 de ani.

Teoria propagării sunetului

Sunetul se propagă sub formă de unde longitudinale, teoretic prin orice mediu (aer, apă, sticlă, metal, etc.). O undă este o perturbaţie care face să vibreze particulele mediului prin care trece. În asemenea unde, particulele peste care trece unda, sunt făcute să vibreze pe o linie paralelă cu direcţia în care se deplasează unda.

Proprietăţile ultrasunetului

Energia unei unde sonore se diminuează pe măsură ce se îndepărtează de sursă. Deoarece undele sonore se desfăşoară în sfere extinse, energia lor este dispersată pe o suprafaţă mare. Acest fenomen este cunoscut sub numele de atenuare. Sunetul audibil mai mult şi mai considerabil decât ultrasunetul cu aceeaşi energie, deoarece lungimea de undă a unui sunet audibil este mai mare decât lungimea de undă a ultrasunetului.

Din acest motiv, ultrasunetul este mai dirijat către sursele sale decât sunetele audibile de frecvenţă mai joasă. Această caracteristică direcţională face mai uşoară localizarea exactă a sursei ultrasunetului, chiar în medii foarte zgomotoase şi răsunătoare.

2. Ce echipament se foloseşte?

Cum funcţionează detectoarele de ultrasunete?

Dacă vrem să ascultăm ultrasunete, avem nevoie de un instrument capabil să transfere frecvenţe înalte într-un nivel pe care putem să-l auzim (normal 200-5000 Hz este un interval de ascultare comodă). Aceasta este funcţia detectorului de ultrasunete. Dacă vrem să ascultăm doar ultrasunetul, avem nevoie de un detector cu anumite filtre care să elimine zgomotele audibile sau "parazite". Dacă vrem să măsurăm energia ultrasunetului, detectorul trebuie să aibă capacităţi de măsurare digitală. Acest echipament poate înregistra în general măsurările pe un cip de memorie on-board şi să transmită datele la un program de calcul.

Tipuri de senzori

Detectoarele de ultrasunete folosesc senzori cu cristale piezoelectrice de cuarţ care sunt excitate de către energia unor vibraţii ultrasonore. Aceste vibraţii sunt simţite de detector şi translate din starea lor de frecvenţă înaltă într-o stare de frecvenţă joasă. Calitatea sunetului este menţinută în timpul acestei translări astfel încât ultrasunetul este auzit clar într-o cască.

Senzorii sunt proiectaţi să recepţioneze şi ultrasunetele aeropurtate şi cele structurale.