Измерения ультразвука среди наиболее часто прикладных технологий в неразрушающем тестировании. Принцип подобен эхолокации что использование летучих мышей, чтобы собрать информацию об их среде, возможных препятствиях и добыче, используя сверхзвуковые звуки.
Летучая мышь локализует направление к объекту, ощущая, какое ухо регистрирует эхо звука сначала. Чем меньший разница во времени между прибытием сигналов в соответствующем ухе, тем меньший угол между направлением испускаемого звука и объектом.
Если эхо прибывает в оба уха в то же время и с тем же самым объемом, объект расположен точно в направлении, звук испускался.Обычные неразрушающие методы тестирования также используют этот принцип, чтобы локализовать структурные дефекты посредством ультразвука. Измерения обнаруживают скорость, длину волны и разницу во времени, с которой волны ультразвука или их размышления прибывают в датчики, установленные на поверхности испытательного объекта. Эти измерения тогда по сравнению с данными из недефектного справочного объекта выставить различия. «Эта стандартная процедура может в основном использоваться, чтобы определить и локализовать дефекты», говорит профессор Эрнст Ранк, глава Стула ЖИВОТА для Вычисления в Разработке. «Но это только возвращает ограниченный объем информации на их точном положении, степени и ориентации».
Когда целая волна учитываетсяЧтобы решить эту проблему, ученые сначала математически смоделировали свойства материала алюминиевых пластин, используемых в экспериментальной части их проекта. Они тогда использовали эту модель, чтобы вычислить распространение волн ультразвука и их отражение. Фактически решительные измеренные значения были по сравнению с результатами реальных экспериментов, в которых волны ультразвука послали через реальные алюминиевые пластины.
Они обнаружили, что измеренные значения виртуальных и реальных датчиков отличались друг от друга, так как специальные факторы в структуре могут привести к определенному рассеиванию или преломлению волн ультразвука. Исследователи использовали уловку, чтобы обойти этот ошибочный источник: различие между измеренными реальными и виртуальными волнами в датчиках повторно вводится как сигнал и используется, чтобы вычислить улучшенную модель. Этот метод, называемый инверсией формы волны, таким образом использует все информационное содержание измеренной области волны.Усилие стоит того
Этот метод, разработанный в 1980-х испанским геофизиком Альбертом Тарантолой, долго считали практически невыполнимым из-за очень большого требуемого объема данных. Только в разработке инновационных алгоритмов и достижениях в компьютерной технологии в последние годы, что очень интенсивное вычислением применение инверсии формы волны могло быть понято. «Мы можем, конечно, спросить нас, стоит ли дополнительное вычислительное усилие того», говорят специалист в области информатики и математик Роберт Сейдл. «Но когда мы смотрим на выгоду нашего метода, ответ должен быть да, усилие более, чем стоит того».
Одна из самых важных задач ближайшего будущего будет применять и утверждать инверсию формы волны с реальными структурами в строительстве и машиностроении. Это запланировано научно-исследовательскую работу, в которой команда профессора Рэнка будет сотрудничать с командой профессора Кристиана Гросса в Председателе Неразрушающего тестирования (NDT).