25908

طراحي پروب فراصوت براي تشخيص نقص هاي ريلي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - مدارهاي مجتمع الكترونيك

1400

1400/08/30

دكتر علي صدر

مهندسي برق

در چند سال اخير در ارتباط با بازرسي خطوط ريلي از روش‌هاي آزمون غيرمخرب مخصوصا روش فراصوت ‌استفاده مي‌كنند. به همين سبب در اين پروژه به طراحي بهينه پروب مخصوص بررسي نقص‌هاي ريل مي‌پردازيم به نحوي كه مشخصاتي نظير نوع ماده پيزوالكتريك، لايه‌هاي تطبيق، مواد پشتيبان، ماده اتصال، الكترود و تزويج مناسب ويژگي‌هاي ريلي باشد. براي اين كار، ابتدا توسط مدل خط انتقال و مدل KLM، امپدانس صوتي معادل دو سر پيزوالكتريك كه از نوع PMN-PT است را به دست مي‌آوريم. سپس توسط الگوريتم ژنتيك، امپدانس صوتي لايه‌هاي پشتيبان و تطبيق را طوري به دست مي‌آوريم كه اين امپدانس معادل، بهترين حالت خود را از نظر اندازه و فاز داشته باشد و همچنين ضريب كيفيت و تلفات درج مقادير مطلوبي داشته باشند. اين مراحل را براي پروب‌هاي با تعداد لايه‌هاي تطبيق مختلف تكرار مي‌كنيم. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه پروب دو لايه مناسب براي ريل راه‌آهن كه جنس آن، فولاد ضد زنگ آستنيتي SUS316 با چگالي حدود Kg/m3 8000 و امپدانس صوتي MRayl 46.58، پروبي است كه امپدانس لايه پشتيبان، لايه تطبيق اول و دوم آن به ترتيب حدود 20، 2 و MRayl 43 باشد. به اين ترتيب براي لايه پشتيبان از آلياژ آلومينيوم 1100 با چگالي Kg/m3 2745 و امپدانس صوتي MRayl 17.1 استفاده مي‌كنيم. همچنين براي لايه‌هاي تطبيق اول و دوم به ترتيب از پلي‌كربنات با چگالي Kg/m3 1185 و امپدانس صوتي MRayl 2.71 و سراميك آلومينا با چگالي حدود Kg/m3 10846 و امپدانس صوتي MRayl 43 استفاده مي‌كنيم.

1400/10/26

Design of ultrasonic probe to detect rail defects

1/1/1900 12:00:00 AM

In recent years, non destructive testing methods, especially ultrasonic methods, have been used in connection with the inspection of railway lines. For this reason, in this project, we will design an optimal probe for detecting rail defects so that specifications such as the type of piezoelectric material, matching layers, backing layer, bonding, electrode and couplant material suitable of rail characteristics. To do this, we first obtain the acoustic impedance equivalent of two piezoelectric heads, which is of PMN-PT type, using the transmission line model and the KLM model. Then, by genetic algorithm, we obtain the acoustic impedance of the backing and matching layers in such a way that this equivalent impedance has its best state in terms of size and phase, as well as the quality coefficient and insertion loss. We repeat these steps for probes with different number of matching layers. The simulation results show that the two layer probe is suitable for railways, which is made of austenitic stainless steel SUS316 with a density of about 8000 Kg/m3 and 46.58 MRayl acoustic impedance. The acoustic impedance of the backing, first and second matching layers of this probe is about 20, 2 and 43 MRayl, respectively. Thus, for the backing layer, we use aluminum 1100 alloy with a density of 2745 Kg/m3 and an acoustic impedance of 17.1 MRayl. Also, for the first matching layer, we use polycarbonate with a density of 1185 Kg/m3 and a acoustic impedance of 2.71 MRayl, and for second matching layer use alumina ceramics with a density of about 10846 Kg/m3 and a acoustic impedance of 43 MRayl.

آزمون غيرمخرب , فراصوت , پروب فراصوت

Non destructive testing , Ultrasonic , Ultrasonic probe