Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Badania nieniszczące (ultradzwięki) .

Katoo 10 Oct 2012 15:40 1995 24
Tespol
  • #1
    Katoo
    Level 17  
    Witam chciałbym się zapytać czy za pomocą ultradźwięków lub jakiejś innej metody jest możliwość (nie promieniowania) prześwietlenia katalizatora i utworzenia na komputerze trójwymiarowego modelu , tak że najmniejsze pęknięcia między celami można było obejrzeć na monitorze komputera . Nie chodzi tu o żaden schemat lecz o gotową maszynę.
  • Tespol
  • #2
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Taka możliwość istnieje, ale - zależnie od definicji celu - może to być dość skomplikowana maszyna.

    Jeśli celem jest utworzenie trójwymiarowego modelu, to konieczny jest tomograf. Ze względu na wymaganą rozdzielczość będzie to bardzo kosztowne urządzenie (wiele milionów złotych).

    Można sobie uprościć zadanie i użyć metod ultradźwiękowych, ale nie tomograficznych, wtedy da się prawdopodobnie taniej. W dalszym ciągu będzie to jednak bardzo ambiitne zadanie.
  • #3
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Można użyć głowicy rentgenowskiej, a zamiast standardowej kasety użyć bloku z wąską szczeliną, za którą znajdzie się ekran wzmacniający i głowica skanera. Reszta to kwestia oprogramowania. Przedmiot między głowicą i blokiem skanującym powoli się obraca, a komputer zbiera dane o gęstości skanowanego przedmiotu...
  • #4
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Urgon wrote:
    AVE...

    Można użyć głowicy rentgenowskiej, a zamiast standardowej kasety użyć bloku z wąską szczeliną, za którą znajdzie się ekran wzmacniający i głowica skanera. Reszta to kwestia oprogramowania. Przedmiot między głowicą i blokiem skanującym powoli się obraca, a komputer zbiera dane o gęstości skanowanego przedmiotu...


    To jest właśnie tomografia rentgenowska. Rozwiązanie ma kilka "wad":

    1. Bardzo długi czas pomiaru przy wymaganej rozdzielczości.
    2. Cenę. Pasujące urządzenie kosztuje zapewne przynajmniej z 7 milionów złotych (stawiałbym, że nawet więcej - nie jestem na bieżąco z cenami).
    3. Wielkość. Z różnych względów ma spore gabaryty.
    4. Koszt eksploatacji.
  • #5
    Urgon
    Editor
    AVE...

    W wersji klasycznej o dużej czułości, gdzie używa się kryształów scyntylacyjnych i fotopowielaczy ze względu na minimalną energię, jaką taki tomograf medyczny może generować. Ale amatorsko da się zbudować tanie urządzenie, dowód:
    http://hackaday.com/2011/09/15/build-your-own-ct-scanner/
    http://4hv.org/e107_plugins/forum/forum_viewtopic.php?116086
  • #6
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Urgon wrote:
    AVE...

    W wersji klasycznej o dużej czułości, gdzie używa się kryształów scyntylacyjnych i fotopowielaczy ze względu na minimalną energię, jaką taki tomograf medyczny może generować. Ale amatorsko da się zbudować tanie urządzenie, dowód:
    http://hackaday.com/2011/09/15/build-your-own-ct-scanner/
    http://4hv.org/e107_plugins/forum/forum_viewtopic.php?116086


    Nie sądzę, żeby to się dało tak łatwo zrobić dla objektów typu katalizator. Nie ta energia.
    Ale każdy twórca nowych urządzeń zaczyna jako amator a kończy ....
  • Tespol
  • #7
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Kwestia mocy i czasu naświetlania. Spróbuj coś takiego zrobić w oparciu o sonar, w warunkach amatorskich. Ja nawet nie wiem, skąd wziąć części do zrobienia głowicy USG...
  • #8
    Katoo
    Level 17  
    Ale ja nie chcę i nawet nie mam ochoty takiego czegoś budować bo firma się nie zgodzi wyłożyć kasy na amatorskie maszyny które by się psuły. Poza katalizatorem pomiary były by tez generowane z dpf-a . I pytanie czy obraz 3D da się szybko stworzyć na ekranie monitora i czy moc urządzenia będzie na tyle mocna żeby prześwietlić ceramikę oraz krzem, jego porowatość i pęknięcia. Czy ktoś może mniej więcej zapodać linka z taką maszyną ultradźwiękowa? A z tym sonarem to niby jak?
  • #9
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Z sonarem, czyli metodą ultradźwiękową amator raczej sobie nie poradzi. Łatwiej by Ci było już próbować tomograf złożyć. W pierwszym linku, który zapodałem są dwa filmy, jeden z obrazem 3D, drugi z serią przekrojów uzyskanych w MATLABie. Drugi link pokazuje przykładowe zdjęcia RTG różnych urządzeń, jest takich galerii więcej...
  • #10
    Katoo
    Level 17  
    No właśnie zdjęcia tu jest ten problem model ma być w czasie rzeczywistym odwzorowany na monitorze komputera. Lampy są na e-bay właśnie je oglądałem niestety na all nie znalazłem. wiesz może jak on zrobił obraz 3D?? jest to rzeczywisty czy trza by było go obrabiać?
  • #11
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Katoo wrote:
    Ale ja nie chcę i nawet nie mam ochoty takiego czegoś budować bo firma się nie zgodzi wyłożyć kasy na amatorskie maszyny które by się psuły. Poza katalizatorem pomiary były by tez generowane z dpf-a . I pytanie czy obraz 3D da się szybko stworzyć na ekranie monitora i czy moc urządzenia będzie na tyle mocna żeby prześwietlić ceramikę oraz krzem, jego porowatość i pęknięcia. Czy ktoś może mniej więcej zapodać linka z taką maszyną ultradźwiękowa? A z tym sonarem to niby jak?


    Reprezentuję firmę, która wykonyje właśnie takie urządzenia do badań ultradźwiękowych. I na pewno bylibyśmy w stanie wykonać potrzebne urządzenie. Ale jego realizacja wiąże się z "bardzo niebanalnymi kosztami". Szczególnie wtedy, kiedy celem byłoby uzyskanie obrazu 3D. Sądę, że możliwe jest nieco inne podejście, które da ten sam efekt (wykrycie wad), a będzie szybsze i tańsze.
  • #12
    tzok
    Moderator of Cars
    Co innego wykonanie serii zdjęć i poskładanie z nich obrazu 3D a co innego generowanie go w czasie rzeczywistym... w CT obraz też nie powstaje w czasie rzeczywistym.
  • #14
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Katoo wrote:
    Chodzi o wykrycie pęknięć miedzy ściankami bloków krzemowych

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/Diesel_particulate_filter_01.JPG

    Czy za pomocą lampy rtg i serii zdjęć jest się wstanie wyłapanie takiego pęknięcia?

    A jak nie to co innego proponujecie?


    Moim zdaniem do tego potrzeba bardzo zaawansowanego tomografu.

    Badania ultradźwiękowe bardziej się nadają do wykrywania pęknięć, ale tu też trzeba opanować najpierw sposób pomiaru.

    Wyjdzie z tego bardzo spory projekt - bez względu na to, jak na to patrzeć.
  • #15
    tzok
    Moderator of Cars
    Niezbyt się na tym znam ale wiem, że w instytucie gdzie pracuję jest mikrotomograf wysokiej rozdzielczości (fizycznie znajduje się w Śląskim Międzyuczelnianym Centrum Edukacji i Badań Interdyscyplinarnych w Chorzowie) i można go używać np. do badania skamieniałości. Zwyczajny tomogram ma do tego za niską rozdzielczość. Mikrotomograf jest niestety bardzo drogim urządzeniem i do tego emitującym o wiele większe dawki promieniowania niż klasyczny tomograf (np. nie można w nim umieszczać żadnych żywych istot, bo nie przeżyłby badania).

    Jeśli chodzi o USG to chyba nie nadaje się ono do badania sztywnych, porowatych struktur, tą metodą w medycynie bada się tkanki miękkie.
  • #16
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Ultradźwięki można jak najbardziej stosować do struktur ceramicznych, porowatych i oczywiście wszelkich ciał stałych. Wielki obszar badań nieniszczących wykorzystujących te fale nic innego przecież nie robi, tylko wykorzystuje właśnie te fale.
    Jeśliby chcieć zbadać katalizator w przemysłowym tomografie, np.: https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F...iles%2FNSI%2520CT%2520System%2520Overview.pdf
    to można osiągnąć rozdzielczość 50µm, ale pewnie czas pomiaru rzędu godzin. Czy pozwoli to na wykrycie rys? Nie wiem, Te mogą być bowiem znacznie mniejsze. Pomiary transmisji ultradźwięków wykryją każdą rysę, bo dla tych fal jest to przerwa. Ale przy tego typu konstrukcjach nie jest to prosta sprawa, choć może się okazać, że do opanowania.
  • #17
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Myślę, że z lampą RTG większej mocy i przy długim czasie "naświetlania" da się uzyskać obrazy dostatecznie dobrej jakości do wykrycia mechanicznych uszkodzeń katalizatora. Nie mówimy tu o mikropęknięciach, lecz o ciut większych uszkodzeniach. Mikropęknięcia możnaby wykryć przy naprawdę dużych energiach i długich czasach "naświetlania" i przy obrazach wysokiej rozdzielczości na podstawie zjawiska dyfrakcji...

    Metody ultradźwiękowe nadają się do badania struktury litego metalu pod kątem mikropęknięć i zmian grubości. Nadają się też do robienia "prześwietlenia" tkanek miękkich. Ale z materiałem porowatym sobie nie poradzą. Ponadto obraz ultradźwiękowy jest niskiej rozdzielczości, ograniczonej długością fali. Teraz głowice USG pracują w paśmie 1-10Mhz, bo inaczej nie byłoby możliwości stworzenia czytelnego i użytecznego obrazu...
  • #18
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Urgon wrote:
    AVE...

    Metody ultradźwiękowe nadają się do badania struktury litego metalu pod kątem mikropęknięć i zmian grubości. Nadają się też do robienia "prześwietlenia" tkanek miękkich. Ale z materiałem porowatym sobie nie poradzą. Ponadto obraz ultradźwiękowy jest niskiej rozdzielczości, ograniczonej długością fali. Teraz głowice USG pracują w paśmie 1-10Mhz, bo inaczej nie byłoby możliwości stworzenia czytelnego i użytecznego obrazu...


    Do wykrycia pęknięć nie jest konieczna rozdzielczość, tylko badanie przejścia lub odbicia fali. Ale chciałbym delikatnie zwrócić uwagę, że nawet w dość klasycznym zakresie badań ultradźwiękowych stosuje się czasem częstotliwości nawet do 50MHz.

    Twierdzenie, że obraz ultradźwiękowy jest niskiej rozdzielczości jest niezbyt sensowne, bo nawet 10MHz w wodzie daje rozdzielczość ok. 0,05mm, a mikroskopia ultradźwiękowa może osiągnąć rozdzielczości lepsze niż optyczna. Ale w tym kontekście nie ma to żadnego znaczenia, póki nie będzie chodziło o odwzorowanie struktury.

    Struktury porowate jak najbardziej bada się ultradźwiękowo, zarówno z punktu widzenia wad, jak też i ich właściwości. W niektórych przypadkach jest to jedyna realistyczna metoda.
  • #19
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Masz rację co do ultradźwięków, mój błąd...
    Ale zwrócę uwagę na jeden drobny szczegół: mamy tu do czynienia z prawdopodobnie używanymi katalizatorami, a to oznacza zanieczyszczenia w strukturze. Co zmienia jej własności. Struktura nie zawsze będzie idealnie porowata i bez tworzenia faktycznego obrazu 3D się nie obejdzie. No i cena takiego urządzenia...

    Naszedł mnie taki pomysł na taki układ: lampa RTG, na przeciw niej skaner z kliszą przesłoniętą czymś nie przepuszczającym światła. Między nimi talerz sprzężony z silnikiem krokowym. Całość połączona z dedykowanym komputerem i otoczona grubą osłoną z ołowiu. Badany katalizator jest umieszczany na talerzu, po zamknięciu osłony, skrypt sterujący włącza lampę, skaner skanuje obraz z kliszy, talerz obraca się o pół kroku silnika, cykl się powtarza. Po zebraniu bazy zdjęć program przetwarza je na model 3D. Ograniczeniem prędkości jest czas skanowania, a rozdzielczości jakość kliszy i rozdzielczość skanera...
  • #20
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Idea słuszna, tak działają tego typu urządzenia, ale lampa nawet tylko 200KV i potrzebny osprzęt to nie przelewki. A rekonstrukcja z dużą rozdzielczością to też niestety wyższa szkoła jazdy.
    Nieprzypadkowo tylko niewiele firm robi takie urządzenia.

    Nie potrafię ocenić, czy można w ten sposób wykryć rysy. Miałbym spore wątpliwości. Mogą one być o grubościach mniejszych znacznie niż mikrometry. Dla dużych obiektów tomografia rentgenowska nie ma szans na taką rozdzielczość.

    Metody ultradźwiękowe mogą mieć natomiast sens, nawet pomiar rezonansowy mógłby się ewentualnie nadać. Inne metody stosowane do wykrywania rys (np. penetracyjna i magnetyczna) nie mają tutaj sensu.
  • #21
    Katoo
    Level 17  
    1. Filtry nowe! nawet nie zamknięte w puszcze.
    2. Pęknięcie grubości 1/10mm to takie najmniejsze.

    Czy da się punktowo tylko naświetlać ? Bo pęknięcie powierzchniowe można samemu okiem odnaleźć , tylko na jaką głębokość on jest ?? Myślałem nad 2 prostymi tomografami jeden od góry a drugi od boku. Jeden by naświetlał od góry pęknięcie a drugi od boku pozwoliło by to na skanowanie wycinka filtra tylko z pęknięciem i zobrazowanie wielkości i głębokości defektu. Niestety część defektów jest już głęboko i takie skanowanie miało by sens. Co wy na to?
  • #22
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    Zadanie jest wykonalne, ale to duży projekt. Zrealizowanie pasującego i działającego pewnie urządzenia będzie na pewno kosztować sumy rzędu przynajmniej wielu setek tysięcy. Stawiałbym raczej na miliony. To poza tym zadanie "tylko dla orłów". Ponieważ rozwiązuję tego typu problemy od ponad 25 lat, to trochę już wiem, o czym mówię.

    Wątpię, żeby tomografia rentgenowska (nawet w najlepszym wykonaniu) miała szansę wykryć pęknięcia.

    Może Cię rozczaruję, ale jeśli Twoja firma chce to naprawdę robić (i być może nawet liczy na 100% kontroli), to niestety musi zrobić dwie rzeczy:

    1. Znaleźć trochę kasy;
    2. Znaleźć "orła".
  • #23
    Katoo
    Level 17  
    Firma dość znana z produkcji świec i dpfów . Orły i kasa też jest ale najpierw trza przedstawić projekt. Nikt nie wyłoży na projekt kasy która sie nie zwróci. Więc gdyby tylko zadziałało takie urządzenie wtedy można mówić o kosztach.
  • #24
    Wieslaw Bicz

    Level 18  
    W takich projektach niestety istnieje ryzyko, i minimalizuje się go realizując projekt wstępny, który pozwala sprawdzić założenia (technikę pomiarową) i oszacować koszta realizacji gotowego urządzenia.

    W bardzo skomplikowanych projektach takich etapów może być więcej.

    Gdybym ja się miał podjąć realizacji takiego zadania, to najpierw sprawdziłbym, jaka technika pomiarowa może wchodzić w grę (na razie wydaje mi się, że tylko ultradźwięki, ale trzeba to skonkretyzować). W tym celu trzeba przeprowadzić serię badań i testów, prawdopodobnie też zrobić kilka potrzebnych elementów lub urządzeń. Ten etap jest z reguły stosunkowo tani, ale ryzyko jest największe - może się okazać, że przyjęta na starcie hipoteza nie da się sprawdzić.

    Następne etapy są kosztowniejsze, ale ryzyko porażki nieco maleje. Problemem jest niestety fakt, że dopiero po zrealizowaniu urządzenia prototypowego działającego w laboratorium znika ryzyko techniczne. Następny etap: urządzenie do użytku na linii produkcyjnej łączy się już tylko z pewnym ryzykiem finansowym: nie zawsze da się oszacować koszta z góry.

    Zrobiłem wiele tego typu urządzeń i mogę powiedzieć, że Wasz projekt wymaga solidnego przygotowania - dobrego sprawdzenia obranej metody. To muszą robić ludzie z dużym doświadczeniem w tego typu projektach. Takich firm na Świecie niestety nie ma wiele.

    Z chęcią bym się podjął takiego zadania, bo wydaje się być niezłym wyzwaniem.
  • #25
    Katoo
    Level 17  
    Firma nie zgodziła się na takie rozwiązanie temat do Usunięcia.