محاسبة سرعت صوت در فولاد ای. آی. اس. آی. 4140 با استفاده از تکنیک معکوس تابع همدوسی

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 استاد دانشکدة مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 کارشناس ارشد مهندسـی مکانـیـک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

از جمله کاربردهای آزمون غیرمخرب فراصوتی، اندازه‌گیری خواص مواد، همچون سرعت صوت، در آنهاست. برای اندازه‌گیری سرعت صوت در یک نمونه، می‌توان با استفاده از روش بازتابی، یک موج فراصوتی به‌داخل قطعه ارسال و اختلاف زمانی بین دو پژواک متوالی دریافتی از سطح پشتی قطعه را اندازه‌گیری کرد. در ساده‌ترین حالت، با اندازه‌گیری ضخامت نمونه و تقسیم ضخامت بر نصف اختلاف زمان دریافت دو پژواک، سرعت صوت در نمونه اندازه‌گیری می‌شود. در این مقاله با پردازش سیگنال فراصوتی سعی شده است که دقت اندازه‌گیری سرعت صوت در نمونه بهبود یافته و عدم قطعیت این اندازه‌گیری نیز تخمین زده شود. تکینک مورد استفاده برای بالابردن دقت، معکوس تابع همدوسی است. این تابع همانند تابع همبستگی متقابل عمل می‌کند و به‌طور مشابه، بیشینة تابع همدوسی مقدار اختلاف زمانی بین دو پژواک را مشخص می‌کند. با به‌کارگیری این روش در نمونه‌هایی که ضریب میرایی ‏بالایی دارند و یا به‌دلیل نوفه‌های ساختاری، نسبت سیگنال به نوفه در آنها پایین است، نتایج خوبی به‌دست می‌آید. چون در محاسبة تابع همدوسی از تحلیل طیف توان استفاده می‌شود، در سیگنال‌هایی با نسبت سیگنال‌ به نوفة بسیار پایین نیز این روش دقت خوبی دارد. برای نشان‌دادن توانایی تکنیک معکوس تابع همدوسی، نمونه‌ای از جنس فولاد ای. آی. اس. آی. 4041 به‌ضخامت 10 میلی‌متر مورد آزمایش قرار گرفت. اختلاف زمانی بین پژواک‏ها برای پنجاه بار تکرار اندازه‌گیری محاسبه و با میانگین‌گیری از این مقادیر و محاسبه انحراف معیار آنها مقدار اختلاف زمانی و عدم قطعیت به‌دست آمد. سپس با اندازه‌گیری دقیق ضخامت قطعه و اختلاف زمانی حاصل از معکوس تابع همدوسی و عدم قطعیت هر یک این مقادیر، مقدار سرعت صوت و عدم قطعیت آن محاسبه شد. مقایسة نتایج به‌دست آمده با نتایج موجود برای قطعة مورد آزمایش نشان می‌دهد که تکینک معکوس تابع همدوسی دقت اندازه‌گیری سرعت صوت را افزایش داده است.

کلیدواژه‌ها