Akustické metody

Speciální elastodynamické metody#

© Fraunhofer IKTS
Kmitočtové chování keramických trubek pro bateriové aplikace během simulace.
© Fraunhofer IKTS
Ultrazvukový goniometr HUGO při měření povrchových gradientů.

Podobně jako ultrazvukové metody patří také akustické metody k technikám, které využívají vzájemného elastodynamického působení v objektech k získávání informací o jeho stavu. Často je tento jev spojen s vydáváním akustických signálů. Zvuková analýza k rozpoznání poškozených dílů (například keramických užitkových předmětů) je známou metodou, která je běžně a rozsáhle používána.

Výzkumníci na IKTS se zabývají podrobně tímto zprvu čistě empirickým přístupem a to pomocí experimentální a teoretické analýzy vibrací modelů. Vedle toho chápe Fraunhofer IKTS pojem akustika poměrně široce a zahrnuje do něj všechny elastické deformace a vlny. Díky tomu se daří určovat mechanické napětí, a to přes závislost rychlosti šíření elastických vln na tomto mechanickém napětí. Vysoce frekventovaný fokusovaný ultrazvuk umožňuje zobrazení v mikroskopickém rozlišení (Scanning Acoustic Microscopie = SAM) z objemu neprůhledných těles.

Metody jsou dále vyvíjeny, pokud to daná aplikace vyžaduje nebo je nutné vyřešit vyskytnuté problémy. Příkladem je SAM-Tomografie, která je schopna poskytnout prostorové zobrazení podobné rentgenu-CT i v případech, které jsou pro ultrazvuk jinak těžko řešitelné. Jednou z další novějších technologií je zobrazení povrchu struktury pomocí elastických vln, které lehce probíhají po jejím povrchu a tak ji opticky skenují. Ne vždy ale dostupná přístrojová technika dovolí využití těchto nových metod. Tam, kde je to vyžadováno, jsou výzkumníci na IKTS schopni vyvinout vhodné přístroje a dát je zákazníkovi k dispozici.

 

Oblasti využití#

 

  • Rychlá analýza defektů v celých dílech
  • Určení gradientu povrchu mechanických vlastností a stavu napětí
  • Důkaz adheze vrstev, nehomogenity a trhlin

 

Nabídka služeb#

 

  • Vývoj metod a jejich adaptace na individuální zkušební podmínky
  • Vývoj a validace měřicích systémů
  • Servisní a konzultační služby

Akustické emise#

© Fraunhofer IKTS
Sledování strukturálního poškození na teplotně zatěžovaném konstrukčním dílu pomocí signálů akustické emise a měření roztažnosti při vysoké teplotě.
© Fraunhofer IKTS
3D souřadnicový zápis akustických signálů k lokalizaci poškození vzniklého při tvorbě mezikrystalických pórů.

Fraunhofer IKTS úspěšně využívá analýzy signálů akustické emise v oblasti materiálové diagnostiky. To umožňuje rychle a spolehlivě lokalizovat místa, která v důsledku vnějšího zatížení dílu, například zvýšením počtu trhlin, emitují zvukové vlny. Z délky trvání signálů vycházejících od jednotlivých zdrojů zvuku k několikačetným senzorům je možné zjistit pozici aktivního poškození. To umožňuje posléze cílené zkoumání konvenčními nedestruktivními metodami nebo nabízí možnosti k řízení pokusu.

Diagnostika metodou akustické emise se úspěšně používá především při statických testech kompozitních dílů, protože v kompozitních materiálech poškozená vlákna a proces delaminace způsobují velice silné zvukové emise, které je díky tomu možno dobře detekovat. Silný okolní šum a nepříznivé akustické vlastnosti kompozitních materiálů představují pro oblast dynamických testů únavy materiálu velkou výzvu. Fraunhofer IKTS nabízí jako řešení akustický měřicí systém s vysokou dynamikou měřených hodnot a speciálními vyhodnocovacími a lokalizačními algorytmy. Systém navíc umožňuje ukládání a vyhodnocování kompletního průběhu a formy vln. Rozložení parametrů emisí zvuku umožňuje již v průběhu testů získat informace o změněném stavu struktury a lze tak upravit soubor dat, která zobrazují zatížení dílu v určitém čase.

 

Technické detaily#

 

  • Vysoká variabilita měřicího systému díky modulární stavbě ze čtyřkanálových senzorových uzlů
  • Přizpůsobení hardwaru a softwaru (vyvinutých na IKTS) zadané úloze

 #

Oblasti aplikace#

 

  • Vývoj konstrukcí z lehkých materiálů
  • Zkouška integrity lehkých struktur za specifických zatěžovacích a okolních podmínek

 

Nabídka služeb#

 

  • Měřicí technika a odborná podpora pro statické a dynamické testy únavy struktur (od malých dílů až po velké struktury)
  • Poskytování měřicího zařízení
  • Specifické dimenzování systémů a senzorů
  • Seřízení systémů přímo na místě
  • Podpora při vyhodnocování naměřených signálů
  • Použití nedestruktivních metod s vysokým rozlišením podle lokalizace poškozených míst a vývoj akustických měřicích systémů dle požadavků zákazníka