Taajuusanalyysin käyttö materiaalivikojen havainnointiin ultraäänitarkastuksessa

Tavanomaisessa metallisten rakenteiden ultraäänitarkastuksessa käytetään vastakkaisesta seinämästä tai viasta tulevaa kaikuamplitudia, jota tarkastellaan aika-akselilla. Tällöin ei käytetä hyväksi kaikkea saatavilla olevaa informaatiota. Eräs mahdollisuus lisäinformaation saamiseen on taajuusanalyysin käyttö. Selvitetään taajuasanalyysijärjestelmää ultraäänitekniikassa. Yritettiin selventää taajuusjakauman riippuvuutta, luotaimesta ja sen rakenteesta, vian muodosta, mekaanisesta kytkennästä luotaimen ja materiaalin välillä sekä itse tutkittavasta materiaalista. Kokeiden valinta perustuu kirjallisuudesta saatuun tietoon. Kokeissa käytettiin pulssi-kaiku-menetelmää. Siinä lähettävä luotain myös vastaanottaa pulssin. Kokeissa tarkasteltiin vaimenemista ja useanmuotoisten vikojen aiheuttamia eroavaisuuksia taajuusjakaumassa. Pyrittiin lähinnä taajuusjakaumien erojen toteamiseen vian geometriaan perustuen. Vian koko määritettiin keinotekoisista läpiporausreitistä, joita oli kolmea kokoa. Resonanssimenetelmää sovellettiin, kun sylinterimuotoisen vian pinnasta heijastuneen ja vian ympäri kiertäneen äänen aikaerosta saatiin aikaan interferenssi-ilmiö taajuusjakaumaan. Taajuusakselilla olevien huippujen erotuksesta arvioitiin vian koko. Taajuusanalyysin käyttö ultraääni tekniikassa materiaalien tarkastaksessa on osittain tutkimusasteella, vaikka siitä on saatu hyviä tuloksia. Kokeiden perusteella havaittiin tajuuden vaikuttavan voimakkaasti vaimenemiseen. Tämä on otettava huomioon taajuusjakaumien analysoinnissa. Erilaisista keinotekoisista vioista saadut taajuasjakaumat poikkesivat normaalisti toisistaan, kaikissa tapauksissa muutosta ei havaittu. Vian koon arvioinnissa saatiin hyviä tuloksia. Kun lepoporausreiän halkaisija oli 3 mm, poikkesivat tulokset todellisesta arvosta enintään 20 % ja vastaavasti 5 mm:n läpiporausreiän poikkeama oli noin 3 %. Läpiporausreiän halkaisijan ollessa 8 mm tuloksista ei pystytty laskemaan vian kokoa, koska ei pystytty toteamaan vian kiertynyttä ultraääntä. Kokeiden toistettavuuden varianssi vaihteli välillä 3,1 - 12.4 %.