CHƯƠNG 4.THIẾT BỊ SIÊU ÂM VÀ NHỮNG PHỤ KIỆN

TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II CHƯƠNG THIẾT BỊ SIÊU ÂM VÀ NHỮNG PHỤ KIỆN 4.1 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY DÒ KHUYẾT TẬT BẰNG SIÊU ÂM : Về nguyên lý, thiết bị siêu âm phụ kiện gồm máy dò khuyết tật siêu âm, đầu dò cáp dẫn, mẫu chuẩn, hệ thống hiển thị ghi nhận số liệu, bể nhúng, gá đặt đầu dò vật thể kiểm tra Những tính chất máy dò khuyết tật hệ thống biểu diễn kết trình bày chương này, phần khác thiết bị phân đưa vào chương thích hợp tài liệu Hình 1.4 trình bày sơ đồ khối hệ thống máy dò khuyết tật siêu âm Bộ tạo thời gian quét phát sóng khởi động đồng thời nhờ định thời gian (mạch đồng hồ), khởi phát truyền xung siêu âm từ đầu dò thời điểm chùm tia điện tử bắt đầu di chuyển ngang ống phóng cathode Khi sử dụng đầu dò đơn tinh thể, xung điện cấp từ phát sóng tới đầu dò đồng thời cấp vào thu sóng, khuếch đại hiển thị thị tín hiệu “a” ảnh CRT (hình 4.1) Tín hiệu “a” biết đến với tên gọi “xung phản hồi truyền”, “xung truyền”, “xung phát” “xung phản xạ mặt trước” Bộ thu sóng Bộ định thời gian (Mạch đồng hồ) Bộ tạo thời gian quét Đến tất mạch Bộ phát xung Nguồn nuôi Hình 4.1 – Các phận chủ yếu hệ thống phát khuyết tật siêu âm Điểm sáng chùm điện tử liên tục quét ngang ảnh CRT ứng với sóng âm từ đầu dò truyền vào vật thể kiểm tra Khi sóng siêu âm gặp bề mặt phản xạ “b”, phần bị phản xạ ngược đầu dò thu sóng ghi lại biểu diễn thành tín hiệu “b” hình CRT Phần lại truyền tới mặt đáy “c” vật bị phản xạ trở lại tạo tín hiệu “c” hình CRT Tín hiệu từ phản xạ bề mặt “b” mặt đáy “tường sau” CHƯƠNG 133 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II “c” vật biết tương ứng “xung phản hồi khuyết tật”, “xung phản hồi mặt sau” “xung phản hồi đáy” Nếu vật thể kiểm tra hình 4.1 thép dày 25mm toàn hoạt động diễn tám phần triệu giây (8µs) Tần số xung lặp lại (PRF) phải đủ lớn để hình ảnh máy đủ cho mắt thường nhận biết Mặt khác, với vật có bề dày 500mm, thời gian cần thiết để hoàn thành toàn trình khoảng 160µs Nếu dùng tần số xung lặp lại (PRF) cao trường hợp này, nhầm lẫn xuất đầu dò phát xung siêu âm thứ hai trước thu xung thứ Tùy theo bề dày vật thể kiểm tra, hầu hết máy, tần số lặp lại xung thay đổi từ 50 xung 1s (PPS) tới 1250 PPS Trong thiết bị đại, thay đổi thực tự động theo việc đặt dải đo Nó điều chỉnh vận tốc chùm tia điện tử quét ngang qua hình CRT theo dải đo khác Trong đầu dò tinh thể kép phát sóng ngang có nêm làm trễ thủy tinh hữu đặt biến tử áp điện bề mặt vật thể kiểm tra Sóng âm truyền qua tốn thời gian trước đến vật Để ngăn chặn điểm sáng chùm điện tử quét truyền khoảng tỷ lệ với thời gian truyền nêm thủy tinh hữu cơ, cần phải sử dụng điều khiển trễ Bộ điều khiển trễ khống chế phát thời gian quét chờ giai đoạn với thời gian truyền nêm thủy tinh hữu cơ, trước cho điểm sáng chùm điện tử quét vị trí điểm 4.1.1 Chức phận điện tử thiết bị siêu âm điển hình: Những phận chủ yếu máy dò khuyết tật siêu âm mô tả hình 4.1 Chức phận trình bày : 4.1.1.1 Ống tia âm cực (cathode ray tube - CRT) : Ống tia âm cực CRT (hình 4.2) bao gồm cuộn dây đốt nóng H để đốt nóng cathode C làm cho xạ điện tử Các điện tử gia tốc với điện áp cathode C anode A Chùm điện tử hội tụ hình trụ hội tụ F để làm cho xuất huỳnh quang S ống tia thành chấm Khi electron đến huỳnh quang S ống tia chúng qua hai cặp làm lệch X Y Một điện áp tác dụng lên X làm lệch tia điện tử theo phương nằm ngang điện áp tác dụng lên Y làm lệch tia điện tử theo phương thẳng đứng Danh sách núm điều khiển ống tia âm cực tên nhà sản xuất thường sử dụng cho sau : (i) Núm điều khiển độ sáng (Brightness) : độ sáng, độ chói, cường độ (ii) Núm điều chỉnh hội tụ (Focus) : hội tụ, nét (iii) Núm hội tụ phụ (Astigmation hay Auxiliary focus) : hội tụ theo phương thẳng đứng Núm bổ cho nhòe điểm sáng quét cách thay đổi thời gian truyền điểm sáng chùm điện tử quét bị lệch điện áp tác dụng lên thẳng đứng (iv) Núm điều chỉnh dịch ngang ( X-Shift) : dịch ngang, đặt số 0, dịch X (v) Núm điều chỉnh dịch dọc ( Y-Shift) : dịch dọc, dịch Y CHƯƠNG 134 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Dọc Ngang Hình 4.2 – Cấu tạo ống tia âm cực (CRT) 4.1.1.2 Bộ tạo thời gian quét : Bộ tạo thời gian quét tạo điện áp cưa tác dụng lên lệch X ống tia CRT để làm cho tia điện tử chuyển động từ trái sang phải ống tia với vận tốc Vận tốc tia điện tử phụ thuộc vào thời gian làm việc (tức thời gian điện áp cưa tăng từ đến giá trị cực đại) điện áp cưa (hình 4.3) Thời gian làm việc ngắn tốc độ tia điện tử lớn Trên thực tế chúng quan hệ mật thiết với bề dày vật thể kiểm tra Nếu ta muốn biểu diễn toàn bề dày mẫu hình CRT, cần bảo đảm điểm sáng phải quét từ phải sang trái chùm sóng âm di chuyển tới đáy quay đỉnh vật Đối với mẫu mỏng cho điểm sáng chùm điện tử quét nhanh hơn, ngược lại mẫu dày chúng phải di chuyển chậm lại Các máy dò khuyết tật biểu diễn ngang qua hình CRT vật liệu thép có bề dày từ 6mm đến khoảng 10m Do dải điều khiển tốc độ điểm sáng chùm điện tử quét cần phải lớn (từ khoảng 2µs đến khoảng 3500µs) Núm điều khiển cho phép thay đổi thời gian làm việc điện áp cưa làm thay đổi vận tốc điểm sáng quét đưới dạng dải độ sâu dải kiểm tra Để ngăn quay ngược trở điểm sáng chùm điện tử quét gây vết sáng hình, tạo thời gian quét đồng thời điều khiển độ sáng điểm sáng quét xung điện vuông cho điểm sáng quét sáng thời gian làm việc điện áp cưa (hình 4.4) Đôi cần làm trễ xung điện kích phát khối tạo thời gian so với xung điện làm nhiệm vụ kích phát phát sóng Nhằm mục đích có núm điều khiển, thường gọi núm điều khiển trễ Ví dụ với đầu dò kép phát sóng ngang thường có nêm thủy tinh hữu Khi biến tử kích họat, sóng âm phải truyền qua nêm thủy tinh hữu thời gian trước vào vật thể kiểm tra Nhưng không muốn biểu diễn thời gian truyền nêm thủy tinh hữu đường quét thời gian Để thực điều phải dùng núm điều khiển gọi núm điều khiển trễ, để điều khiển tạo thời gian đợi khoảng thời gian thời gian truyền âm nêm thủy tinh hữu trước cho điểm sáng quét từ zero Núm điều khiển trễ cho phép khởi động thời gian âm truyền khoảng 200mm qua 225mm bề dày vật đến mức thấy 25mm sau vật ảnh máy CHƯƠNG 135 TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Điện (Voltage) TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN Điện (Voltage) (a) Thời gian làm việc Thời gian làm việc Điện (Voltage) Điện (Voltage) (b)4.3 : (a) Điện áp cưa khối thời gian Hình (b) Điện áp cưa với thời gian làm việc khác Thời gian Thời gian Hình 4.4 : Điện áp cưa cho quét thời gian với xung vuông tương ứng để điều khiển độ sáng 4.1.1.3 Bộ phát sóng : Thời gian Bộ phát sóng gọi tạo dao động, mạch điện tử gồm có thyratron, tụ điện cuộn cảm (LC) mô tả hình 4.5 Mạch điện nhận xung điều khiển từ tạo thời gian kích hoạt tạo thời gian hoạt động Xung điều khiển nhận trễ chút so với thời gian bắt đầu làm việc điện làm lệch cho xuất xung phát hình CRT lệch sang bên phải chút so với thời điểm bắt đầu đường thời gian Sự xuất xung phát coi điểm zero thang thời gian trễ thang độ sâu Xung điều khiển cấp đến thyratron để phát điện áp phóng điện đột ngột tụ điện tích điện từ khoảng vài trăm đến 1000V Điện dao động kích thích mạch vòng dao động bị giảm chấn tạo thành xung phát CHƯƠNG 136 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Các hiệu chỉnh khác thực mạch để tạo xung có biên độ, hình dạng độ dài mong muốn Ví dụ thiết bị đại, thyratron thay thyristor transistor thác Quá trình giảm chấn tăng lên cách mắc thêm điện trở song song với cuộn cảm, cho phép điều chỉnh đặc tính xung Hình dạng xung phát xác định cách nối đầu dò vào thiết bị Trong số thiết bị cuộn cảm không đặt bên thiết bị mà đặt đầu dò cho dao động xung xuất sau đầu dò nối Không có đầu dò xung xung điện áp ngắn Điện + 500V DC Điện trở Khối giảm chấn Tụ điện Nạp điện/Phóng điện Đầu nối phát Biến tử Vật thể kiểm tra Bề rộng xung (Năng lượng xung) Khóa đóng ngắt điện Cuộn dây SCR thyratron Chất tiếp âm Điện trở Hình 4.5 : Mạch điện thực tế phát sóng máy dò khuyết tật siêu âm Bộ phát sóng cấp xung điện áp hẹp cỡ 300 – 1000V cho biến tử áp điện đầu dò Về phần mình, biến tử áp điện biến đổi xung điện áp thành sóng siêu âm Trong số máy có núm điều khiển tần số, biên độ xung điện, số máy khác điều khiển tự động Tần số độ rộng xung siêu âm phụ điều khiển tương ứng theo độ dày độ giảm chấn dao động biến tử áp điện đầu dò 4.1.1.4 Bộ thu sóng : Biến tử siêu âm thu nhận xung từ phát sóng siêu âm truyền vào vật thể kiểm tra bị phản xạ ngược trở lại từ mặt phân cách từ bất liên tục diện vật thể kiểm tra trở đầu dò Sóng âm phản xạ đầu dò thu nhận biến đổi trở lại thành xung điện Trong xung điện cấp cho đầu dò khoảng vài trăm volt, xung quay trở lại đầu dò lại yếu khoảng 1/1000 đến 1V Những xung yếu cần khuếch đại trước đưa vào sóng Để thực điều này, phát sóng có tiền khuếch đại, khuếch đại, tách sóng suy giảm Bộ tiền khuếch khuếch đại tín hiệu xung phản hồi nhỏ nâng chúng lên mức nhiễu điện Bộ khuếch đại khuếch đại xung điện áp đầu dò cung cấp Hệ số khuếch đại cỡ 105 Trong phần lớn thiết bị, khuếch đại cho dải rộng dải tần số từ đến 15MHz không cần có núm điều hưởng khuếch đại theo tần số đầu dò CHƯƠNG 137 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II T T Từ đầu dò F B B T F F Bộ khuếch đại hình ảnh Khuếch đại tần số cao Số Số Khuếch đại tần số cao B Máy dò Bộ suy giảm Bộ lọc T T F F T T F F B B B B Đến trục thẳng đứng hình Chỉnh lưu nửa chu kỳ (Cắt bỏ tín hiệu âm) Chỉnh lưu toàn chu kỳ (Biểu diễn tín hiệu âm lên trục dương) Hình 4.6 : Sơ đồ thực tế thu sóng dạng sóng Trong số trường hợp, thiết bị dải tần hẹp nên cần thêm núm điều hưởng theo tần số đầu dò Nói chung có hai loại thiết bị khuếch đại phân loại theo cách khuếch đại Loại thứ khuếch đại tuyến tính, thị biên độ xung phản hồi hình tỷ lệ với điện áp ghi nhận đầu dò, loại thứ hai khuếch đại loga biên độ xung phản hồi tỷ lệ theo logarit điện áp đầu dò Vì biên độ xung phản hồi thường sử dụng đơn vị decibels (dB) đại lượng theo loga nên khuếch đại loga có ưu điểm cho tỷ lệ khuếch đại theo dB (Xem phần 4.2.1 4.3.1) Phần tách sóng thu tách lấy tín hiệu điện áp để dễ quan sát Trong số thiết bị có thêm núm điều khiển để quan sát tín hiệu thu trạng thái có tách sóng không tách sóng Bộ suy giảm thu dùng để thay đổi biên độ tín hiệu cần Núm điều khiển thực công việc gọi “núm điều khiển độ lợi/khuếch đại” chuẩn theo thang Decibel (dB) Nó điều chỉnh tín hiệu từ đầu dò đưa vào khuếch đại chính, để người vận hành trì ảnh máy độ cao xung phản hồi từ mặt phản xạ nhằm đánh giá kích thước khuyết tật kỹ thuật so sánh chiều cao xung Một núm điều khiển khác có tên gọi “núm loại nhiễu” “núm triệt nhiễu” đặt thu nhằm loại bỏ thị nhiễu ngẫu nhiên “tín hiệu xung cỏ” thường xuất hình CRT Hình 4.6 trình bày sơ đồ thu sóng thực tế 4.1.1.5 Mạch đồng hồ/mạch định thời gian: Mạch đồng hồ hay mạch định thời gian cấp xung điện để kích phát phát thời gian phát sóng hoạt động thời điểm Các xung phát lặp lặp lại để tạo vết quét hình ổn định sáng rõ Tần số mà xung tạo gọi tần số lặp lại xung (PRF) Trong số máy có núm để điều chỉnh PRF số khác việc điều chỉnh thực cách tự động 4.1.1.6 Các cổng kiểm tra mạch kiểm soát tín hiệu : CHƯƠNG 138 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Đánh giá mắt dấu hiệu hình thường bị chậm, không phù hợp cho kiểm tra nhanh liên tục Nên mong muốn số liệu kiểm tra : biên độ phản hồi, thời gian truyền xung cần biến đổi thành tín hiệu điện để phát nhanh chóng, dễ dàng Điều thực nhờ trợ giúp mạch kiểm soát biểu diễn xung phản hồi dạng tín hiệu báo động có tín hiệu xuất vùng thời gian truyền chọn trước (thường gọi cổng kiểm tra) có biên độ vượt ngưỡng định Thường hình thiết bị chúng hiển thị dạng cổng dạng thay đổi độ sáng đường quét thời gian Vị trí bề rộng cổng kiểm tra thay đổi Điểm bắt đầu cổng kiểm tra thường đặt sau xung phát chút Có thể sử dụng số cổng kiểm tra để kiểm soát đồng thời vùng đo khác Về mặt điện tử, mạch kiểm soát gồm khuếch đại nhận xung điện áp giống hình CRT, nhiên truyền phần mong muốn xung điện áp khoảng thời gian truyền ứng với cổng kiểm tra Điện áp cổng kiểm soát đồng tần số xung lặp lại - PRF thiết bị Tín báo động từ mạch kiểm soát dùng để kích hoạt thiết bị âm (còi chuông) tín hiệu nhìn thấy (đèn)… Nó dùng để đóng mở họat động khác thiết bị dừng mẫu kiểm tra phát khuyết tật dây chuyền kiểm tra liên tục bật mở thiết bị đánh dấu súng phun sơn để đánh dấu vị trí khuyết tật mẫu kiểm tra 4.1.2 Các loại thiết bị kiểm tra siêu âm : 4.1.2.1 Thiết bị xách tay : Các thiết bị xách tay chế tạo để kiểm tra trường, thiết kế chúng phải dựa vào yếu tố sau : (i) (ii) (iii) Vận hành dễ dàng, dễ thực kiểm tra Kích cỡ phải nhỏ gọn Càng nhẹ tốt Vì thiết bị chuyên dụng số ứng dụng đặc biệt : kiểm tra mối hàn, kiểm tra vật đúc đo bề dày.v.v…Những thiết bị có núm điều khiển cần thiết chủ yếu Trong kiểm tra vật đúc thường sử dụng tần số thấp vật đúc có cấu trúc hạt thô nên thiết bị thiết kế tần số thấp Máy đo bề dày thiết bị siêu âm đặc biệt núm điều khiển có đến hai núm điều khiển Chúng có hình dạng analogue số hóa Các loại thiết bị đo bề dày đại thường loại số Số lượng núm điều khiển phụ thuộc vào ứng dụng Nếu sử dụng để đo bề dày cho chuyên vật liệu thường núm điều khiển Thiết bị dùng để đo bề dày số vật liệu biết tính chất âm, thường có núm điều khiển để điều chỉnh zero điều khiển trễ Những thiết bị cần có mẫu độ dày để chuẩn Những thiết đo bề dày vật liệu chưa biết đặc tính âm, thường có hai núm điều khiển : để điều điểm zero (điều khiển trễ) điều chỉnh dải kiểm tra Vì cần phải có mẫu có hai bề dày khác biết trước để chuẩn Ngoài có thiết bị đo bề dày xác cao thường dùng để đo xác chi tiết máy, loại máy có giá thành cao Tất thiết bị xách tay dạng đơn kênh, có nghĩa làm việc với đầu dò đơn tinh thể với đầu dò tinh thể kép Các thiết bị thường điều khiển tay Các thiết bị xách tay hoạt động với pin điện nguồn CHƯƠNG 139 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II 4.1.2.2 Thiết bị phòng thí nghiệm : Các thiết bị phòng thí nghiệm thường sử dụng để phát triển kỹ thuật kiểm tra siêu âm Những thiết bị đa có nhiều núm điều khiển cho phép người vận hành phát triển kỹ thuật kiểm tra có kết tối ưu Vì thiết bị lớn, nặng nề giá thành cao Nói chung, thiết bị kênh vận hành tay tự động 4.1.2.3 Thiết bị kỹ thuật số : Các máy dò khuyết tật siêu âm thông thường vận hành tay thường có gắn hình sóng để biểu diễn thông tin phát từ thiết bị Dọc theo trục X thang biểu diễn thời gian điều khiển mạch quét, dọc theo trục Y biểu diễn biên độ xung từ đầu dò sau qua mạch thu - khuếch đại Hiệu ứng kết hợp hai mạch điều khiển dạng liên tục, biến đổi tương tự (analog), vẽ hình Nói chung, thiết bị analog thông thường sử dụng tốt cho phát khuyết tật đo bề dày Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị để phát đánh giá xác định kích thước khuyết tật lại không thông dụng nhiều lý khác Kỹ thuật siêu âm bị xem phương pháp chụp ảnh xạ Ví dụ : khó thực việc ghi lại kết kiểm tra cách vĩnh viễn Thêm vào hình hiển thị không cho thấy hình ảnh khuyết tật nằm bên trong, dù khuyết tật vẽ dựa quan hệ hình học đơn giản, am hiểu trình tác động chùm tia siêu âm lên khuyết tật trình tốn thời gian làm hạn chế độ xác Biểu đồ khuyết tật phải thực vẽ tay khả giới hạn thiết bị thao tác điều khiển tín hiệu Trong cố gắng khắc phục hạn chế này, gần người ta chế tạo thiết bị siêu âm kỹ thuật số đáp ứng tốt thiết bị biến đổi tương ứng (analog) Trong trường hợp này, biến tử phát tín hiệu analog số hoá mạch biến đổi từ analog sang số hóa (ADC) nằm bên thiết bị Các tín hiệu số hoá điều khiển vi xử lý bên nhằm điều khiển hình lưu trữ liệu Tùy thuộc độ phức tạp thiết bị, số liệu siêu âm dạng số hiển thị nhiều dạng khác Những hệ thống siêu âm tự động tinh vi tạo biểu diễn ảnh kích thước hai ba chiều từ số liệu siêu âm Mặc dù chúng có ứng dụng hữu hiệu vậy, hệ thống không đắt tiền sử dụng cho ứng dụng thông thường Những máy dò khuyết tật kỹ thuật số dù có giá thành thấp cho biểu diễn kết giống thiết bị analog, có thêm số tính chất thiết bị biểu diễn dạng quét C-scan đắt tiền  Một số tính chất thông thường máy dò khuyết tật kỹ thuật số tóm tắt : Bộ nhớ chuẩn định: Các thống số thiết lập vận tốc sóng âm, độ khuếch đại, dải kiểm tra, góc, tần số đầu dò.v.v… đưa vào lúc ban đầu hiển thị hình Những thông tin giữ lại nhớ chúng bị thay đổi hiển thị thời điểm trình kiểm tra Thêm vào đó, thiết bị lưu trữ số công việc chuẩn định để gọi lại vào thời điểm sau Đây tính chất hữu ích thường xuyên phải thực kiểm tra công việc chuyên biệt  Núm triệt nhiễu (reject) tuyến tính : Chức núm nhằm cải thiện tỷ số tín hiệu nhiễu cách lọc tín hiệu có biên độ thấp phông nhiễu (nhiễu cỏ) CHƯƠNG 140 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Trong thiết bị analog, sử dụng núm triệt nhiễu (reject) gây quan hệ tuyến tính biên độ tín hiệu Vì lý số quy phạm không cho phép sử dụng chức Tuy nhiên máy dò khuyết tật kỹ thuật số trì độ tuyến tính tín hiệu sử dụng núm triệt nhiễu (reject)  Núm hiệu chỉnh biên độ – khoảng cách : so sánh thị độ sâu khác vật thể kiểm tra phải tính đến suy giảm chùm tia siêu âm Điều đạt sử dụng kết hợp với hiệu chỉnh biên độ – khoảng cách, hay DAC Trong nhiều thiết bị analog, đường DAC phải vẽ tay hình máy dò khuyết tật Điều thực mặt điện tử thiết bị kỹ thuật số (Một vài máy dò khuyết tật analog có đường DAC điện tử xây dựng sẵn máy)  Chức xác định đỉnh xung trung bình hóa: Các khả nhớ thiết bị kỹ thuật số cho phép máy dò khuyết tật chọn đỉnh đặc trưng hiển thị hình Nó đưa vào chức trung bình hóa tín hiệu cho số liệu ghi nhận Cả hai chức hữu ích việc cải thiện tỷ số tín hiệu nhiễu  Xác định tự động vị trí phần tử phản xạ: vị trí thị vật thể kiểm tra có liên quan đến vị trí đầu dò, xác định từ quan hệ hình học đơn giản cách biết góc đầu dò quãng đường truyền âm Khi sử dụng thiết bị analog, điều phải tính toán tay Còn thiết bị kỹ thuật số, tính toán thực cách tự động Điều tạo thuận lợi lớn việc đánh giá kích thước khuyết tật  Các chức lưu trữ số liệu ghi được: hình ảnh hình lưu trữ vĩnh viễn sử dụng băng video máy in biểu đồ chuyên dụng Nó ghi lại toàn trình kiểm tra vào băng video (VCR) Một cổng RS232 sử dụng để truyền tín hiệu số vào máy tính 4.1.2.4 Thiết bị đo bề dày kỹ thuật số : So với thiết bị đo bề dày analog thiết bị đo bề dày kỹ thuật số sử dụng rộng rãi chúng gọn nhẹ, độ xác cao quy trình vận hành đơn giản Thiết bị đo bề dày kỹ thuật số thị trường phân loại sau : (a) Thiết bị đo độ dày chuẩn định sẵn: Những thiết bị dùng để đo nhanh bề dày vật biết trước loại vật liệu Chúng không cần người hiệu chuẩn, sử dụng nhanh chóng kết hoàn toàn tin cậy, chí người vận hành không cần phải huấn luyện Các thiết bị cho độ xác đến khoảng ± 0,1mm toàn phạm vi dải đo chúng (b) Thiết bị đo độ dày phải chuẩn trước: Loại thiết bị cần cho đo độ dày vật liệu khác có độ xác cao Chúng có hai núm hiệu chuẩn Với thiết bị đo độ dày có núm hiệu chỉnh (chuẩn đơn) có quy trình vận hành đơn giản nên không cần người kiểm tra có kỹ cao, nhiên chúng có hai hạn chế sau : (i) (ii) Đểvận hành, cần phải biết vận tốc sóng âm vật liệu kiểm tra Do thiết bị chuẩn trước với bề dày, thường khoảng 5mm, nên độ xác đo chúng giảm nhanh bề dày đo nằm giá trị Những hạn chế nêu thiết bị đo bề dày chuẩn đơn khắc phục cách sử dụng thiết bị đo bề dày có hai núm hiệu chuẩn (chuẩn kép) Các thiết bị cần hai bề CHƯƠNG 141 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II dày chuẩn nằm dải bề dày cần đo tiến hành hiệu chuẩn theo quy trình chuẩn định Nếu có bề dày chuẩn thích hợp việc chuẩn định thực cẩn thận độ xác loại thiết đo độ dày thực tế đạt đến khoảng ± 0,001mm Một số thiết bị đo độ dày kỹ thuật số sử dụng thiết bị chuẩn đơn chuẩn kép Những tình huống, máy dò khuyết tật sử dụng thay cho máy đo độ dày là: (i) Khi bề dày lớn vật liệu vật thể kiểm tra gây suy giảm sóng âm mạnh (như gang xám, nhựa, cao su) đến mức xung đáy yếu dừng mạch đếm (ii) Khi muốn kết hợp việc đo bề với phát khuyết tật, thí dụ trường hợp đo bề dày bề mặt bị rỉ mòn phát vết nứt ăn mòn 4.1.2.5 Thiết bị đo bề dày biểu diễn dạng quét A (A – Scan) : Ngày nhà chế tạo thiết bị siêu âm kết hợp hai loại số biểu diễn xung phản hồi thiết bị Điều cho phép kỹ thuật viên quan sát xung phản hồi nhận thấy xung phản hồi yếu từ hốc rỉ mòn sâu nhờ cổng điện tử thiết bị đo bề dày Để giải đoán tượng vậy, kỹ thuật viên cần phải huấn luyện quen thuộc với hình ảnh sóng âm phản xạ từ mặt đáy rỉ mòn gồ ghề 10 phút huấn luyện sử dụng thiết bị đo kỹ thuật số không đủ cho kỹ thuật viên phát rỉ mòn siêu âm 4.1.2.6 Thiết bị tự động hóa : Các hệ thống tự động hóa sử dụng cần kiểm tra số lượng lớn sản phẩm giống Hệ thống chủ yếu bao gồm nhiều đầu dò giống gắn với vật thể kiểm tra nhờ khối điều khiển dịch chuyển ngang qua vật thể kiểm tra theo sơ đồ quét định trước (hình 4.7) Một sơ đồ đơn giản hệ thống phát khuyết tật tự động kênh biểu diễn hình 4.8 Các tín hiệu siêu âm xử lý nhờ khối đánh giá (giống máy dò khuyết tật siêu âm) biểu diễn hình CRT Tất liệu đo với thông số vị trí đầu dò chuyển vào máy tính để xử lý đánh giá Báo cáo kiểm tra in máy in Máy tính điều khiển thiết bị đánh dấu phân loại để đánh dấu vị trí khuyết tật đối tượng kiểm tra Các đối tượng kiểm tra có khuyết tật không chấp nhận bị loại bỏ Ngoài ra, máy tính điều khiển dịch chuyển vật thể kiểm tra điều khiển tín hiệu xác định điều kiện kiểm tra Hình 4.7 : Quét tự động ống, thanh, mối hàn, phẳng với nhiều đầu dò CHƯƠNG 142 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Hình 4.8 : Sơ đồ biểu diễn hệ thống dò khuyết tật bốn kênh Trong hệ thống bốn đầu dò với máy phát xung nối đến khuếch đại bốn cổng hình theo chuỗi tự động Bằng cách sử dụng khóa lựa chọn, hình ảnh xung phản hồi kênh biểu diễn hình CRT (xem thêm phần 9.2) Một hệ thống kiểm tra siêu âm điều khiển từ xa trình lắp đặt vận hành bồn áp lực lò phản ứng biểu diễn hình 4.9 4.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN : 4.2.1 Những tính chất khuếch đại dọc ngang : Vì tín hiệu đến từ đầu dò siêu âm thường yếu nên phải khuếch đại trước biểu diễn hình CRT Quá trình khuếch đại thực nhờ khuếch đại tần số radio (RF) Có hai đặc tính biểu diễn quan trọng khuếch đại dải động lực tần số đáp ứng 4.2.1.1 Dải động lực : Dải động lực khuếch đại tỷ số đầu vào lớn nhỏ khuếch đại mà không bị méo biến dạng Một dải động lực lớn cần thiết phát khuyết tật siêu âm kích thước khuyết tật đánh giá cách so sánh chiều cao xung phản hồi từ khuyết tật Dải động lực khuếch đại tuyến tính sử dụng máy dò khuyết tật siêu âm thường 34dB (50 : 1) với khuếch đại loga 100dB (105 : 1) CHƯƠNG 143 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Hình 4.9 : Sơ đồ biểu diễn trình thực kiểm tra bên lò phản ứng hạt nhân, (thiết kế MAN-Kraukramer) : - Cần trục tời ray đơn, - Bảng điều khiển, – Bi đỡ, – Sàn bảo trì, – Cần trục xoay, 6- Các vùng cột – , - Bảng điện tử, - Cầu ngang, - Cầu thực kiểm tra, 10 – Vòng đỡ hình nhện, 11 – Ống viễn vọng, 12 – Tay quay, 13 –Hệ thống đầu dò cho đáy hình bán cầu, 14 –Hệ thống đầu dò cho vách hình trụ ống nhánh 4.2.1.2 Tần số đáp ứng : Tần số đáp ứng khuếch đại xác định dải tần số mà khuếch đại khuếch đại lên ngang Bộ khuếch đại dải hẹp thường khuếch đại dải tần số hẹp quanh tần số cộng hưởng đầu dò sử dụng Bộ khuếch đại dải hẹp cải thiện tỷ số tín hiệu/ nhiễu cách khuếch đại tín hiệu từ dao diện đến mức lớn tín hiệu nhiễu cải tiến độ nhạy phát khuyết tật Nhưng độ rộng dải tần hẹp mức có bất lợi độ rộng xung bị mở rộng, dẫn đến làm giảm khả phân giải Để điều tiết đầu dò tần số khác nhau, thiết bị sử dụng khuếch đại dải tần hẹp thường có khóa chọn tần số Bộ khuếch đại dải rộng (WB) khuếch đại dải rộng tần số Loại khuếch đại cải tiến khả phân giải máy dò khuyết tật tỷ số tín hiệu nhiễu (độ nhạy phát hiện) thường thấp Loại khuếch đại thường sử dụng máy dò khuyết tật xách tay với đầu dò sóng va đập Dải tần số thực tế khuếch đại dải rộng từ đến 10MHz 4.2.2 Tương quan khả phân giải tần số; lượng truyền độ suy giảm : Khả phân giải hệ thống dò khuyết tật khả phân tách xung phản hồi khuyết tật nằm sát Khả phân giải hệ thống dò khuyết tật phụ thuộc vào CHƯƠNG 144 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II độ dài xung siêu âm phát từ đầu dò Độ dài xung bị điều khiển tần số độ suy giảm tinh thể đầu dò lượng điện cấp đến đầu dò để phát sóng siêu âm Rung động tinh thể đầu dò tiêu chuẩn có thị trường giảm chấn mạnh đến mức xung siêu âm phát từ đầu dò gồm bốn năm chu trình dao động cấp xung điện cường độ thông thường Nó gồm nhiều năm chu trình cấp xung điện cường độ cao Mặt khác, đầu dò sóng va đập đầu dò có độ giảm chấn cao nên xung siêu âm phát từ đầu dò khả phát bình thường gồm từ 1/2 đến chu trình dao động Như độ dài xung ngắn (số chu trình dao động nhỏ xung) chiếm không gian vật liệu cho kết độ phân giải độ sâu cao Nhưng lượng xung (năng lượng truyền) thấp, nên độ nhạy phát khuyết tật thấp Một đặc trưng khác xung ngắn cho độ rộng dải tần số cao Dải tần số bao gồm tần số cao thấp xung quanh tần số cộng hưởng đầu dò Các tần số cao cho độ nét xung phản hồi tăng cải thiện độ phân giải hệ thống Khi tăng lượng truyền đầu dò làm tăng độ dài xung phát từ đầu dò tăng độ nhạy phát khuyết tật làm giảm độ phân giải hệ thống Các máy dò khuyết tật siêu âm thường có núm điều khiển lượng phát có hai vị trí Vị trí thứ cấp xung điện lượng thấp đến đầu dò Vị trí cung cấp đủ độ nhạy phát khuyết tật có độ phân giải cao tất khuyết tật phát chọn vị trí Tuy nhiên kiểm tra vật có bề dày lớn có đặc tính suy giảm âm cao lượng truyền vị trí thứ không đủ Trong trường hợp phải sử dụng vị trí thứ hai Ở vị trí này, xung điện lượng cao cấp cho đầu dò nhằm phát xung siêu âm dài (năng lượng cao hơn) Do vị trí cho độ nhạy phát khuyết tật cao độ phân giải thấp 4.2.3 Độ tuyến tính : Bộ khuếch đại phải khuếch đại tín hiệu nhỏ thành tín hiệu lớn Điều cần thiết kích thước khuyết tật phát siêu âm xác định cách so sánh độ cao xung phản hồi Như đề cập, dải tín hiệu vào khuếch đại biểu thị đặc trưng (được biết độ tuyến tính) gọi dải động lực khuếch đại Trong phát khuyết tật siêu âm, tính chất tuyến tính phải kiểm tra thường xuyên phần công việc kiểm chuẩn 4.2.4 Sự bão hoà khuếch đại: Khi đầu vào khuếch đại vượt giá trị cực đại khuếch đại không khuếch đại tín hiệu tỷ số giống dải động lực Độ khuếch đại độ lợi khuếch đại giảm đầu vào có biên độ tín hiệu lớn Hiện tượng gọi bão hoà khuếch đại Như vậy, xác định kích thước khuyết tật vùng bão hoà khuếch đại không xác, đó, suy giảm cung cấp để điều khiển đầu vào khuếch đại, nhằm giữ nằm duới giới hạn bão hoà Bộ điều khiển suy giảm cho phép người vận hành đánh giá xác kích thước khuyết tật tín hiệu đầu vào lớn giới hạn bão hoà 4.3 BIỂU DIỄN TÍN HIỆU : 4.3.1 Biên độ xung phản hồi trình điều chỉnh : Một cách thuận lợi để đo thay đổi khuếch đại hay suy giảm sóng siêu âm sử dụng thang đo decibel (dB) Một decibel 1/10 bel Bel đơn vị dựa sở CHƯƠNG 145 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II logarit thập phân Trong vật lý, đại lượng công suất sử dụng theo nghĩa tốc độ làm việc Nếu có hai giá trị công suất P1 P2, chúng khác n bel : P1/P2 = 10n Hoặc n = log P1/P2 bel Vì bel = 10 decibel, phương trình viết lại : n = 10 log (P1/P2) decibel Công suất âm tỷ lệ với bình phương biên độ, nên so sánh hai biên độ A A2 ta có: n = 10 log (A1/A2)2 (4.1) Vì biên độ phản xạ sóng siêu âm tỷ lệ với độ cao xung phản hồi biểu diễn hình CRT, phương trình 4.1 biểu diễn sau : n = 20 log (H1/H2) dB (4.2) đó: H1 độ cao xung phản hồi tỷ lệ với biên độ sóng siêu âm A1 H2 độ cao xung phản hồi tỷ lệ với biên độ sóng siêu âm A2 Những ưu điểm sử dụng đơn vị decibel : (a) Tỷ số lớn độ cao phản hồi biểu diễn số nhỏ 1000 : = 60dB 1000000 : = 120dB (b) Chỉ cần đổi dấu ta có nghịch đảo độ cao xung phản hồi Thí dụ : 10000 : = 80dB : 10000 = -80dB (c) Bội số tỷ số độ cao xung tương ứng với phép cộng đơn giản giá trị dB Thí dụ : Hệ số khuếch đại = + 6dB Hệ số khuếch đại 10 = + 20dB Hệ số khuếch đại 100 = + 40dB Bảng 4.1 Liệt kê giá trị vài tỷ số độ cao xung Để tìm tỷ số độ cao phản hồi tương ứng với giá trị dB không liệt kê bảng 4.1 ta chọn giá trị dB bảng 4.1 cho tổng chúng giá trị dB tương ứng với độ cao xung phản hồi cần xác định tích số tỷ số độ cao xung phản hồi tương ứng với giá trị dB chọn cho biết tỷ số độ cao xung phản hồi cần tìm Ví dụ : Để tìm tỷ số độ cao xung phản hồi tương ứng với 30dB tìm giá trị dB cho tổng chúng 30dB, 16dB 14dB Tỷ số độ cao xung phản hồi 16dB 6,31 14dB 5, 6,31 × = 31,55 tỷ số độ cao xung phản hồi tương ứng với 30dB Bảng 4.1 - thống kê giá trị dB vài tỷ số độ cao xung phản hồi Giá trị dB Tỷ số độ cao xung phản hồi Giá trị dB Tỷ số độ cao xung phản hồi 1,12 1,26 1,41 1,59 1,78 2,24 2,51 2,82 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4,47 5,62 6,31 7,8 7,94 8,91 10 11,2 CHƯƠNG 146 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN 10 11 12 TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II 3,16 3,55 3,98 22 23 24 25 12,59 14,85 15,85 17,78 Mặt khác, xác định giá trị dB tỷ số độ cao xung phản hồi không cho bảng 4.1 tính toán cách phân tích tỷ số theo tỷ số có bảng 4.1 sau cộng giá trị dB tương ứng Ví dụ : Giá trị tỷ số giảm độ cao xung phản hồi 625 xác định sau : Giảm 625 theo hệ số có bảng 4.1 625 = 1,25 × × 10 × 10 Vì giá trị dB tương ứng với 1,25, 10 2dB, 14dB 20dB giá trị dB tương ứng với tỷ số độ cao xung tiếng vọng 625 : + 14 + 20 + 20 = 56dB 4.3.2 Các cách biểu diễn tín hiệu : Những xung phản hồi siêu âm chuyển thành tín hiệu điện nhìn thấy hình CRT máy tự ghi khác Có ba dạng biểu diễn tín hiệu quét dạng quét A (A – Scan), dạng quét B (B – Scan) dạng quét C (C – Scan) 4.3.2.1 Cách biểu diễn dạng quét A (A – Scan) : Cách biểu diễn tín hiệu phổ biến cách biểu diễn dạng quét A (A– Scan), trục hoành hình biểu diễn thời gian quét độ lệch theo phương thẳng đứng cho biết biên độ xung phản hồi Từ vị trí biên độ xung phản hồi hình đánh giá độ sâu khuyết tật vật liệu kích thước Một hệ thống kiểm tra dạng quét A (A – scan) thực tế biểu diễn hình 4.10 Hình 4.10 – Cách biểu diễn dạng quét A (A – Scan) 4.3.2.2 Cách biểu diễn dạng quét B (B – Scan) : Cách biểu diễn cho thấy toàn mặt cắt ngang vật liệu kiểm tra rõ chiều dài độ sâu khuyết tật vật liệu Một hệ thống kiểm tra có biểu diễn dạng quét B (B – Scan) biểu diễn hình 4.11 Hệ thống khác với hệ thống biểu diễn dạng quét A (A – Scan) điểm sau : (i) Tín hiệu biểu diễn hình CRT hình phủ hợp chất phospho bền vững Tính chất hình CRT cho phép ảnh ảo tiết diện ngang lưu thời gian hình để quan sát mà không cần trì hình ảnh lâu dài (ii) Đầu vào CRT cho trục biểu diễn cung cấp thiết bị điện, thiết bị phát điện ứng với vị trí biến tử tương ứng với điểm khảo sát bề CHƯƠNG 147 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II mặt vật thể kiểm tra Hầu hết cách thực theo dạng quét B (B – Scan) quét đầu dò theo đường thẳng ngang qua bề mặt vật thể kiểm tra với tốc độ không đổi Một trục biểu diễn, thường trục hoành, biểu diễn khoảng cách dọc theo đường thẳng (iii) Xung phản hồi thường biểu diễn điểm sáng hình dao động thời gian theo dõi Vị trí điểm sáng dọc theo trục vuông góc với trục định vị đầu dò, thường đo từ xuống hình cho ta biết độ sâu xung phản hồi khuyết tật bên vật thể (iv) Để bảo đảm xung phản hồi ghi điểm sáng, tín hiệu cho cường độ xung phản hồi từ khuếch đại nối với điều khiển độ sáng mờ ống phóng cathode (CRT) Trong số hệ thống, độ sáng tương ứng với giá trị khác cường độ xung phản hồi biểu diễn độ tương phản đủ để đánh giá bán định lượng cường độ xung phản hồi có liên quan tới hình dạng kích thước khuyết tật Ưu điểm biểu diễn dạng quét B – Scan biểu diễn hình ảnh mặt cắt ngang vật thể khuyết tật Hình ảnh giữ lại đủ lâu để đánh giá toàn mẫu Điều cho phép ta không cần phải chụp ảnh hình CRT để lưu giữ lâu dài Những hạn chế hệ thống B – Scan : (i) Vùng phía sau bề mặt phản xạ bị che khuất nhận hình ảnh từ sau bề mặt này.( không ghi nhận thị sau bề mặt phản xạ) Hình 4.11 : Biểu diễn dạng quét B (Chiếu cạnh) (ii) Không ghi hình ảnh độ rộng vết nứt theo hướng vuông góc với chùm siêu âm hướng di chuyển đầu dò trừ trường hợp độ rộng có ảnh hưởng đến cường độ xungphản hồi dẫn đến ảnh hưởng tới độ sáng hình ảnh xung phản hồi (iii) Chùm sóng âm thường có dạng hình nón dạng hình trụ, khuyết tật gần mặt sau vật có hình ảnh tín hiệu dài khuyết tật gần mặt trước Hệ thống biểu diễn dạng quét B (B – Scan) dùng rộng rãi y tế, chúng sử dụng công nghiệp để ghi nhanh hình ảnh vật thể ảnh để lựa chọn phân loại phần riêng để kiểm tra kỹ lưỡng kỹ thuật A – Scan 4.3.2.3 Cách biểu diễn dạng quét C (C – Scan) : CHƯƠNG 148 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Hình 4.12 : Biểu diễn dạng quét C – Scan Hệ thống biểu diễn dạng quét C (C – Scan) thiết kế để tạo ghi vĩnh cửu kết phép kiểm tra sử dụng quét kiểm tra tự động tốc độ cao Cách biểu diễn dạng quét C (C – Scan) cho ta thấy sơ đồ phác họa khuyết tật thông tin độ sâu hướng khuyết tật Một hệ thống biểu diễn dạng quét C (C – Scan) mô tả hình 4.12 Về nguyên tắc, dùng dao động ký phosphor bền sử dụng để biểu diễn dạng quét C (C – Scan) thực tế có nhiều cách ghi nhận khác tỏ tốt Một số loại máy tự ghi điện để ghi nhận số liệu giấy thường hay sử dụng Để vận hành thiết bị ghi biểu diễn dạng quét C – Scan, máy kiểm tra siêu âm phải có cổng điện tử thu nhận xung phản hồi khoảng thời gian xác định sau xung phát Khoảng thời gian xác định sau xung phát chọn tỷ lệ với khoảng cách từ đỉnh tới đáy lát cắt cần kiểm tra vật Thông thường độ sâu cổng đặt cho phản xạ mặt trước mặt sau vật bị loại trừ hoàn toàn hình Như có tín hiệu xung phản hồi từ phía bên vật thể biểu diễn hình, trừ trường hợp xung phản hồi từ lớp mỏng tiếp giáp với hai bề mặt vật Như trình bày trước đây, nhược điểm bật cách biểu diễn dạng quét C – Scan không cho ta biết thông tin độ sâu hướng khuyết tật 4.3.3 Tương quan tín hiệu kỹ thuật số (digital) tương tự (analog) : Khi sử dụng máy tính để lưu trữ xử lý tín hiệu từ máy dò khuyết tật siêu âm thông thường, tín hiệu biến đổi tương tự (analog) phải chuyển thành tín hiệu số Tín hiệu analog thay đổi liên tục theo thời gian tín hiệu số giữ giá trị rời rạc (hình 4.13) Số hóa tín hiệu tương tự (analog) thực việc lấy mẫu khoảng cách Nếu tốc độ lấy mẫu mẫu đủ nhanh, tín hiệu số hóa thấy giống với tín hiệu ban đầu không trơn Nếu tín hiệu số hóa không giống tín hiệu ban đầu lấy mẫu (tốc độ lấy mẫu chậm) Tín hiệu tốc độ lấy mẫu chậm đưa đến xuất hiệu ứng biết đến hiệu ứng gán biệt danh Do hiệu ứng này, tín hiệu tần số cao bị biến đổi thành tín hiệu tần số thấp làm thay đổi hình dạng Để tránh hiệu ứng này, có nguyên tắc đơn giản định luật Nyguist phát biểu tín hiệu phải lấy thử hai lần tần số lớn tín hiệu tương tự (analog) Sau lấy mẫu tín hiệu, giá trị mẫu chuyển thành nhị phân Số CHƯƠNG 149 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II nhị phân biểu diễn số thập phân chuỗi trạng thái ”0” “1”, Hệ thống số nhị phân hệ thống số mà máy tính hiểu biết ký hiệu đơn vị đo nhị phân (ngắn gọn bit) hai số mô tả hai trạng thái khác nhau, “On” “Off” Một nhóm ký tự số nhị phân coi từ (hoặc bit) Một từ số bit, kiểm tra siêu âm từ 12bit phổ biến Một từ bit mô tả (= 16) mức giá trị biên độ tín hiệu Từ bit 12 bit cho 28 (= 256) 212 (= 2048) mức khác tín hiệu điện áp VOLT Tín hiệu tương tự (analog) Tín hiệu mẫu Điện mẫu Thời gian Tín hiệu khôi phục lại Thời gian Hình 4.13 : Sự tương quan tín hiệu kỹ thuật số tín hiệu tương tự (analog) (a) Tín hiệu tương tự (analog); (b) Tín hiệu kỹ thuật số Như ví dụ : giả sử tín hiệu có điện áp đỉnh 15 V cần số hóa Nếu từ bit sử dụng 15volts biểu diễn thành 16 mức, mức khác volt, nghĩa lên đến 15 volts với bước tăng volt Nếu 15 volts mô tả từ bit có 256 mức điện khác nhau, mức khác 0,059 volt Nếu 15 volts mô tả từ 12 bit có 2048 mức, mức khác 0,0073 volt Rõ ràng từ ví dụ này, chiều dài từ sử dụng lớn cho số mức lớn (phân giải tốt hơn) tín hiệu số giống tín hiệu ban đầu nhiều 4.4 CÁC THIẾT BỊ GHI NHẬN: 4.4.1 Màn hình tự động : Nhiều thiết bị trang bị ảnh tạo thuận lợi cho việc quan sát khuyết tật nằm vùng quan tâm Điểm bắt đầu kết thúc vùng quan tâm đánh dấu cổng quan sát đường quét thời gian hình đưa vào đánh dấu hình Nếu có xung phản hồi xuất vùng quan tâm có tín hiệu báo động dạng âm đèn báo hiệu Ngưỡng báo động điều chỉnh cho thị xung phản hồi kích hoạt tín hiệu báo động đạt đến độ cao định Cách vận hành gọi phương thức “trùng phùng” Một số hệ thống khác có CHƯƠNG 150 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II hình hoạt động theo phương thức “phản trùng phùng”, tức thị xung phản hồi kích hoạt trạng thái báo động nằm ngưỡng báo động đặt Dạng phản trùng phùng thường sử dụng để theo dõi chiều cao xung phản hồi đáy Việc theo dõi cho phép người vận hành kiểm tra lượng sóng âm truyền vào vật thể kiểm tra có đủ hay không Ngoài chức có hình kiểm soát, hầu hết thiết bị có cổng truy xuất để tiếp tục xử lý phân tích thông tin Ngay xung phản hồi xuất ngưỡng kiểm soát, điện áp tỷ lệ với độ cao phản hồi cấp tới ngõ sử dụng trực tiếp cho ghi tự động Bằng chức kiểm soát với định vị đường quét gắn vào đầu dò, kết kiểm tra mẫu theo dạng quét C dể dàng in máy tự ghi X-Y 4.4.2 Quá trình kết nối máy tính : Những tín thu từ máy dò khuyết tật siêu âm xử lý máy tính biến đổi thành tín hiệu số Quá trình số hóa tín hiệu tương tự (analog) thực mạch đặc biệt gọi biến đổi số – tương tự (ADC), lấy mẫu tín hiệu tương tự (analog) vào tốc độ cao lớn 20MHz Quá trình thực cách nối đầu máy dò khuyết tật siêu âm qua ADC đến máy tính gọi kết nối máy tính Bộ ADC sử dụng máy dò khuyết tật siêu âm loại xấp xỉ liên tiếp loại flash có độ phân giải 12bit tốc độ lấy mẫu (hoặc tốc độ biến đổi) 20MHz cao Các ADC phân giải 12 bit có tốc độ lấy mẫu 200MHz lớn có sẵn dạng bo mạch, chúng dễ dàng gắn thêm vào máy tính cá nhân Những bo mạch số hóa lưu trữ tín hiệu xuất máy dò khuyết tật sau xử lý máy tính sử dụng phần mềm thích hợp 4.4.3 Thiết bị tự ghi, máy in máy đánh dấu màu : 4.4.3.1 Thiết bị tự ghi : Hầu loại thiết bị ghi sử dụng hệ thống kiểm tra siêu âm Loại thiết bị tự ghi tương tự máy quét học thường sử dụng, vị trí đầu quét thường hai biến số phải ghi nhận Một số ưu điểm loại máy ghi khác trình bày : Thiết bị tự ghi kiểu băng giấy biểu đồ : Đây loại thiết bị thường rẻ Giấy vẽ biểu đồ qua thiết bị ghi nhận với tốc độ không đổi bút ghi (hoặc nhiều bút máy ghi nhiều kênh) dịch chuyển tới lui ngang qua băng giấy Chúng tiện dụng đầu đo dịch chuyển vật thể kiểm tra với tốc độ không đổi nên vị trí xác định dễ dàng biểu đồ Đối với loại máy ghi dạng tang tròn xoắn ốc (helix – drum) thường sử dụng để thực ghi liệu kiểm tra dạng quét C Trong loại máy ghi này, giấy xử lý hóa học qua gạt tang tròn quay với cuộn dây xoắn ốc quấn quanh Thanh in có cạnh hẹp nối đến đầu xuất cổng báo động cổng xuất tỷ lệ Đầu nối điện dây xoắn ốc Khi tang tròn quay, điểm tiếp xúc in quét qua giấy Dòng điện truyền qua giấy in dây xoắn ốc làm cho giấy đen Quá trình quét đầu dò vật nối trực tiếp với việc quét điểm ngang qua giấy Tại điểm cuối lần quét đầu đo giấy đánh dấu Quá trình ghi quét C – scan biểu diễn nhiều màu xám (màu), mức xám biểu thị tương ứng với biên độ khác CHƯƠNG 151 TRUNG TM NDT V KỸ THUẬT HẠT NHN TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN UT CẤP II Thiết bị ghi kiểu tọa độ X-Y : Trong máy tự ghi kiểu tọa độ X – Y, bút ghi dịch chuyển theo hai hướng trực giao lại giấy giữ cố định Trong nhiều model, bút ghi nâng lên tự động khỏi giấy cho phép sử dụng tương tự máy ghi dạng quét C – scan Nhiều model khác có tốc độ quét không đổi theo trục chọn trước muốn Thiết bị ghi dạng băng từ: Các máy ghi băng từ sử dụng để ghi biểu diễn quét A hình cách trực tiếp, sau băng phải chiếu lại thiết bị CRT khác Tuy nhiên, cách làm cho phép lưu giữ kiểm tra lại hình ảnh tín hiệu xem xét trình kiểm tra Máy in : Các loại máy ghi kỹ thuật số kiểm tra siêu âm Chúng thường in dãy số băng giấy vẽ thành thẳng Mỗi cột nhóm cột số liệu ghi lại vài biến số khác đồng thời Việc in số liệu thường dễ sử dụng nhiều đọc giá trị băng biểu đồ Tuy nhiên liệu điện phải đưa đến máy ghi dạng số Phương pháp phải sử dụng biến đổi tương tự (analog) sang số hóa giá thành thiết bị tăng lên, thiết bị phải thiết kế để xuất liệu ban đầu theo dạng số hóa Thiết bị đánh dấu màu : Máy đánh dấu màu thiết bị kích hoạt nhờ cổng báo động (kiểm soát) để đánh dấu vị trí khuyết tật bề mặt vật thể kiểm tra Những thiết bị thường sử dụng kiểm tra tự động vật liệu dạng tấm, thanh, thỏi đúc, ống.v.v… Trong kỹ thuật kiểm tra nhúng, vị trí khuyết tật đánh dấu cách sử dụng son màu hoạt động khí nén vận hành dây curoa ép đập lên vật thể kiểm tra vị trí có khuyết tật CHƯƠNG 152