(Tiểu luận) tổng quan về các máy đo và siêu âm chụp chiếu, mỗimáy đo đưa ra cấu trúc, phương pháp đo và cách xử lýtín hiệu của các thiết bị

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trường Điện – Điện tử Khoa Tự động hóa BÁO CÁO MƠN HỌC: Đo lường y sinh Đề tài: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÁY ĐO VÀ SIÊU ÂM CHỤP CHIẾU, MỖI MÁY ĐO ĐƯA RA CẤU TRÚC, PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ CÁCH XỬ LÝ TÍN HIỆU CỦA CÁC THIẾT BỊ Giảng viên: TS Nguyễn Thanh Hường Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm Nguyễn Đình Hải Lê Cơng Hào Nguyễn Hữu Hiếu Nguyễn Quang Minh Đỗ Trọng Nam Hà Nội, 7/ 2023 20190 20191 20191 20191 20191 MỤC LỤC 3 2.1 2.2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM Tìm hiểu tổng quan phương pháp 1.1 Giới thiệu chung Phương pháp siêu âm 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Phương pháp kiểm tra siêu âm Ứng dụng phương pháp kiểm tra siêu âm Đánh giá chung phương pháp kiểm tra siêu âm CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 10 Cơ sở vật lý sóng siêu âm 10 Cơ sở ứng dụng 11 Các loại sóng âm 12 CHƯƠNG 3: ĐẦU DỊ THU PHÁT SĨNG SIÊU ÂM 14 Nguyên lý 14 Cấu tạo đầu dò 16 Phân loại đầu dò 17 3.1 Đầu dò kết hợp 17 3.2 Đầu dị góc 18 3.3 Đầu dò trễ 18 3.4 Đầu dò tiếp xúc trực tiếp 19 3.5 Đầu dò PiezoComposite 19 Chất tiếp âm dùng kiểm tra siêu âm 20 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 23 Tổng quan: 23 Xử lý tín hiệu 23 Xử lý tín hiệu số ban đầu 23 Hiển thị hình ảnh 24 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 1 3 Các kiểu biểu diễn tín hiệu 24 Kiểu A : 24 Kiểu B : 25 Kiểu TM : 26 Siêu âm nhiều chiều 26 Kiểu Doppler : 27 CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ KIỂM TRA SIÊU ÂM CỤ THỂ 29 Máy siêu âm đàn hồi mô Hitachi Arietta 850 : 29 Các bước thực siêu âm : 30 CHƯƠNG : MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KẾT QUẢ SIÊU ÂM 35 Nhiệt độ : 35 Cơ thể người bệnh : 35 Kĩ thuật người sử dụng : 35 CHƯƠNG : TỔNG KẾT 36 Tài liệu tham khảo 37 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Đầu dị siêu âm Hình Kỹ sư kiểm tra đối tượng phương pháp siêu âm Hình 3: nguyên lý đo phương pháp siêu âm Hình 4: máy siêu âm Hình 5: máy siêu âm đại ngày .6 Hình 6: lĩnh vực kiểm tra siêu âm Hình 7: kiểm tra mối hàn Hình 8: Dao động sóng âm 10 Hình 9: Mơ tả sóng dọc 12 Hình 10: Mơ tả sóng ngang 12 Hình 11: Mơ tả sóng bề mặt .13 Hình 12: Đầu dị thu phát sóng siêu âm 14 Hình 13: minh họa hiệu ứng áp điện 14 Hình 14: gốm áp điện .15 Hình 15: polyme áp điện 15 Hình 16: cấu tạo đầu dị thu phát sóng siêu âm 16 Hình 17: đầu dò kết hợp 17 Hình 18: cấu trúc đầu dị góc 18 Hình 19: ứng dụng đầu dị góc 18 Hình 20: đầu dị góc thực tế .18 Hình 21: đầu dò trễ 19 Hình 22: đầu dị tiếp xúc 19 Hình 23: bề mặt đầu dò piezocomposite 20 Hình 24 Biểu diễn tín hiệu dạng A 25 Hình 25 Hình ảnh siêu âm kiểu B .25 Hình 26 Hình ảnh siêu âm kiểu TM 26 Hình 27 Siêu âm nhiều chiều 27 Hình 28 Hình ảnh siêu âm kiểu Doppler 27 Hình 29 Máy siêu âm Hitachi Arietta 850 28 Hình 30 Máy siêu âm 4D ALOKA SSD 31 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM Tìm hiểu tổng quan phương pháp 1.1 Giới thiệu chung Phương pháp siêu âm Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing – UT) phương pháp kiểm tra dựa việc kích thích sóng siêu âm vào đối tượng vật liệu cần kiểm tra Trong hầu hết ứng dụng UT phổ biến, sóng xung siêu âm ngắn với tần số dao động trung bình từ 0,1-15 MHz (đơi lên đến 50 MHz).Sóng truyền vào vật liệu để phát sai sót bên vật liệu Hình Kỹ sư kiểm tra đối tượng phương pháp siêu âm Hình Đầu dò siêu âm Một hệ thống kiểm tra UT điển hình bao gồm số đơn vị chức năng, chẳng hạn phát / thu, chuyển đổi thiết bị hiển thị Bộ thu / phát xung thiết bị điện tử tạo xung điện điện áp cao Được điều khiển xung, chuyển đổi tạo lượng siêu âm tần số cao Năng lượng âm đưa vào truyền qua vật liệu dạng sóng Khi có gián đoạn (chẳng hạn vết nứt) đường truyền sóng, phần lượng bị phản xạ trở lại từ bề mặt khuyết tật Tín hiệu sóng phản xạ đầu dị chuyển thành tín hiệu điện hiển thị hình Trong applet bên dưới, cường độ tín hiệu phản xạ hiển thị so với thời gian từ tạo tín hiệu Hình 3: ngun lý đo phương pháp siêu âm đến nhận tiếng vọng Thời gian di chuyển tín hiệu liên quan trực tiếp đến khoảng cách mà tín hiệu truyền Bên cạnh việc sử dụng rộng rãi ứng dụng kỹ thuật (như phát / đánh giá khuyết điểm, đo kích thước, đặc tính vật liệu, v.v.), siêu âm sử dụng lĩnh vực y tế (như siêu âm, siêu âm trị liệu, v.v.) 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Phương pháp kiểm tra siêu âm Trước Chiến tranh giới thứ hai, sonar, kỹ thuật gửi sóng âm qua nước quan sát tiếng vọng trở lại để xác định đặc điểm vật thể chìm nước, truyền cảm hứng cho nhà nghiên cứu siêu âm ban đầu khám phá cách áp dụng khái niệm vào chẩn đốn Hình 4: kiểm tra siêu âm thực tế y tế Năm 1929 1935, Sokolov nghiên cứu việc sử dụng sóng siêu âm việc phát vật thể kim loại Mulhauser, vào năm 1931, nhận sáng chế việc sử dụng sóng siêu âm, sử dụng hai đầu dị để phát lỗ hổng chất rắn Firestone (1940) Simons (1945) phát triển thử nghiệm siêu âm xung sử dụng kỹ thuật xung dội âm Hình 4: máy siêu âm Hình 5: máy siêu âm đại ngày Ứng dụng phương pháp kiểm tra siêu âm Kiểm tra siêu âm sử dụng nhiều phương pháp kiểm tra: - Kiểm tra thể tích của, mối hàn, đúc, sản phẩm… - Phát khuyết điểm lỗ hổng đường ống Đối với kiểm tra tiêu chuẩn định kỳ máy móc, thiết bị, động cơ, tuabin, máy bay, v.v… Trong kiểm tra định kỳ không định kỳ trạm điện; Bao gồm nồi hơi, tàu, trống đường ống - Trong kiểm tra công nghiệp định kỳ không định kỳ ngành dầu khí, Bao gồm lị phản ứng, đường ống, bể chứa, trao đổi nhiệt, vv… Trong kiểm tra công nghiệp định kỳ không định kỳ ngành hóa chất; bao gồm máy bơm lưu trữ hóa học - Phương tiện giao thông công cộng; Xe lửa, tàu, xe bt xe điện - Các cơng trình bao gồm cầu, tảng dầu cối xay gió Hình 6: lĩnh vực kiểm tra siêu âm - Kiểm tra siêu âm mối hàn - Kiểm tra y sinh Một đặc điểm hữu ích thử nghiệm siêu âm khả xác định vị trí xác khuyết điểm Phương pháp kiểm tra đòi hỏi mức độ đào tạo lực người vận hành cao phụ thuộc vào việc thành lập áp dụng quy trình thử nghiệm phù hợp Phương pháp thử nghiệm sử dụng vật liệu màu, thường phù hợp để thử nghiệm phần dày truy cập từ phía, thường phát dịng tốt khuyết tật đơn giản khơng phát dễ dàng cách kiểm tra X quang Hình 7: kiểm tra mối hàn Đánh giá chung phương pháp kiểm tra siêu âm Ưu điểm Khả thâm nhập cao, cho phép phát khiếm khuyết sâu Độ nhạy cao, cho phép phát khuyết tật nhỏ Độ xác cao xác định độ sâu vị trí khuyết tật Có khả ước lượng kích thước, định hướng, hình dạng tính chất khuyết tật Khơng gây nguy hiểm cho người hoạt động không ảnh hưởng đến thiết bị vật liệu vùng lân cận Khả hoạt động xách tay tự động hóa Kết Do chỗ đưa định Nhược điểm Vận hành đòi hỏi ý cẩn thận kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm Kiến thức kỹ thuật chuyên sâu cần phát triển quy trình kiểm tra Khó kiểm tra chi tiết hình dạng khơng đều, kích thước nhỏ mỏng, khơng đồng Cần sử dụng chất tiếp âm để truyền lượng sóng siêu âm đầu dò phận kiểm tra