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Direzione ricerca e sviluppo della tecnologia di rilevamento ad ultrasuoni

Con il rapido sviluppo di vari campi, anche la tecnologia di rilevamento a ultrasuoni si sta sviluppando rapidamente. La tecnologia di imaging, la tecnologia Phased Array, la tecnologia Phased Array 3D, la tecnologia delle reti neurali artificiali (ANN), la tecnologia delle onde guidate a ultrasuoni stanno gradualmente maturando, il che promuove lo sviluppo della tecnologia di rilevamento a ultrasuoni.

Attualmente, i test a ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nel settore petrolifero, nelle cure mediche, nell’industria nucleare, nell’aerospaziale, nei trasporti, nei macchinari e in altri settori. La futura direzione di sviluppo della ricerca sulla tecnologia di rilevamento degli ultrasuoni comprende principalmente i seguenti due aspetti:

Direzione ricerca e sviluppo della tecnologia di rilevamento ad ultrasuoni

Studio tecnico dell'ecografia stessa

(1) Ricerca e miglioramento della stessa tecnologia degli ultrasuoni;

(2) Ricerca e miglioramento della tecnologia assistita da ultrasuoni.

Studio tecnico dell'ecografia stessa

1. Tecnologia di rilevamento laser a ultrasuoni

La tecnologia di rilevamento laser a ultrasuoni consiste nell'utilizzare il laser pulsato per produrre l'impulso ultrasonico per rilevare il pezzo. Il laser può stimolare le onde ultrasoniche producendo un effetto termico elastico o utilizzando un materiale intermedio. I vantaggi degli ultrasuoni laser si riflettono principalmente in tre aspetti:

(1) Può essere un rilevamento a lunga distanza, l'ultrasuono laser può essere una propagazione a lunga distanza, l'attenuazione nel processo di propagazione è piccola;

(2) Contatto non diretto, non è necessario il contatto diretto o vicino al pezzo, la sicurezza di rilevamento è elevata;

(3) Alta risoluzione di rilevamento.

Sulla base dei vantaggi di cui sopra, il rilevamento a ultrasuoni laser è particolarmente adatto per il rilevamento in tempo reale e in linea del pezzo in lavorazione in un ambiente difficile e i risultati del rilevamento vengono visualizzati mediante una rapida scansione a ultrasuoni.

Tuttavia, gli ultrasuoni laser presentano anche alcuni svantaggi, come il rilevamento ultrasonico con alta risoluzione ma sensibilità relativamente bassa. Poiché il sistema di rilevamento coinvolge un sistema laser e ultrasonico, il sistema di rilevamento laser ultrasonico completo ha un volume elevato, una struttura complessa e un costo elevato.

Attualmente la tecnologia degli ultrasuoni laser si sta sviluppando in due direzioni:

(1) Ricerca accademica sul meccanismo di eccitazione laser ultraveloce e sull'interazione e sulle caratteristiche microscopiche del laser e delle particelle microscopiche;

(2) Monitoraggio del posizionamento online a livello industriale.

2.Tecnologia di rilevamento elettromagnetico ad ultrasuoni

L'onda ultrasonica elettromagnetica (EMAT) è l'uso del metodo di induzione elettromagnetica per stimolare e ricevere onde ultrasoniche. Se l'elettricità ad alta frequenza viene fatta circolare in una bobina vicino alla superficie del metallo misurato, nel metallo misurato sarà presente una corrente indotta della stessa frequenza. Se si applica un campo magnetico costante all'esterno del metallo misurato, la corrente indotta produrrà una forza di Lorentz della stessa frequenza, che agisce sul reticolo metallico misurato per innescare la vibrazione periodica della struttura cristallina del metallo misurato, per stimolare le onde ultrasoniche .

Il trasduttore elettromagnetico a ultrasuoni è composto da bobina ad alta frequenza, campo magnetico esterno e conduttore misurato. Durante il test del pezzo, queste tre parti partecipano insieme per completare la conversione della tecnologia di base degli ultrasuoni elettromagnetici tra elettricità, magnetismo e suono. Attraverso la regolazione della struttura della bobina e della posizione di posizionamento, o la regolazione dei parametri fisici della bobina ad alta frequenza, è possibile modificare la situazione della forza del conduttore testato, producendo così diversi tipi di ultrasuoni.

3.Tecnologia di rilevamento a ultrasuoni accoppiati ad aria

La tecnologia di rilevamento a ultrasuoni accoppiati ad aria è un nuovo metodo di test non distruttivo a ultrasuoni senza contatto con l'aria come mezzo di accoppiamento. I vantaggi di questo metodo sono senza contatto, non invasivo e completamente non distruttivo, evitando alcuni svantaggi del tradizionale rilevamento a ultrasuoni. Negli ultimi anni, la tecnologia di rilevamento a ultrasuoni accoppiati ad aria è stata ampiamente utilizzata nel rilevamento di difetti di materiali compositi, nella valutazione delle prestazioni dei materiali e nel rilevamento automatico.

Allo stato attuale, la ricerca di questa tecnologia si concentra principalmente sulle caratteristiche e sulla teoria del campo ultrasonico di eccitazione dell'accoppiamento dell'aria e sulla ricerca di sonde di accoppiamento dell'aria ad alta efficienza e a basso rumore. Il software di simulazione del campo multifisico COMSOL viene utilizzato per modellare e simulare il campo ultrasonico accoppiato ad aria, in modo da analizzare i difetti qualitativi, quantitativi e di imaging nelle opere ispezionate, migliorando l'efficienza di rilevamento e fornendo un'esplorazione vantaggiosa per l'applicazione pratica degli ultrasuoni senza contatto.

Studio sulla tecnologia assistita da ultrasuoni

La ricerca sulla tecnologia assistita da ultrasuoni si riferisce principalmente ad essa sulla base del mantenimento del metodo e del principio degli ultrasuoni, sulla base dell'utilizzo di altri campi tecnologici (come la tecnologia di acquisizione ed elaborazione delle informazioni, la tecnologia di generazione di immagini, la tecnologia dell'intelligenza artificiale, ecc.) , ottimizzazione della tecnologia delle fasi di rilevamento a ultrasuoni (acquisizione del segnale, analisi ed elaborazione del segnale, imaging dei difetti), in modo da ottenere risultati di rilevamento più accurati.

1.Ntecnologia di rete ordinariaologia

La rete neurale (NN) è un modello matematico algoritmico che imita le caratteristiche comportamentali delle NN animali ed esegue l'elaborazione parallela distribuita delle informazioni. La rete dipende dalla complessità del sistema e raggiunge lo scopo di elaborare le informazioni regolando le connessioni tra un gran numero di nodi.

2.Tecnica di imaging 3D

Essendo un'importante direzione di sviluppo della tecnologia ausiliaria di rilevamento a ultrasuoni, anche la tecnologia di imaging 3 D (imaging tridimensionale) ha attirato l'attenzione di molti studiosi negli ultimi anni. Dimostrando l'imaging 3D dei risultati, i risultati del rilevamento sono più specifici e intuitivi.

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Orario di pubblicazione: 15 febbraio 2023