Nguyên lý máy dò khuyết tật siêu âm và cách thiết bị hoạt động

Bạn đang tìm hiểu nguyên lý máy dò khuyết tật siêu âm để hiểu rõ cách thiết bị này phát hiện lỗi bên trong vật liệu? Bài viết dưới đây từ TKTECH sẽ giúp bạn nắm vững cơ chế hoạt động, cấu tạo và quy trình kiểm tra siêu âm trong công nghiệp, từ đó lựa chọn được model phù hợp nhất cho nhu cầu sử dụng.

Giới thiệu về máy dò khuyết tật siêu âm

Máy dò khuyết tật siêu âm là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nhằm phát hiện các lỗi, nứt, rỗ khí hoặc tạp chất bên trong vật liệu mà mắt thường không thể nhìn thấy. Việc hiểu rõ nguyên lý máy dò khuyết tật siêu âm giúp người vận hành đánh giá chính xác chất lượng máy móc, thiết bị công nghiệp,…

Máy dò khuyết tật siêu âm đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như:

• Ngành xây dựng: Kiểm tra mối hàn, thép, bê tông trước khi đưa vào sử dụng.
• Ngành sản xuất – chế tạo: Đảm bảo các chi tiết cơ khí, vật liệu kim loại đạt tiêu chuẩn chất lượng.
• Ngành dầu khí và năng lượng: Phát hiện khuyết tật trong đường ống, bình chịu áp, tuabin…

Nhờ độ chính xác cao, khả năng kiểm tra không làm ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu và cho kết quả nhanh chóng, công nghệ siêu âm ngày càng trở thành phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn trong công nghiệp hiện đại.

Nguyên lý hoạt động của máy dò khuyết tật siêu âm

Về cơ bản, máy dò khuyết tật siêu âm hoạt động dựa trên hiện tượng phản xạ sóng âm khi gặp vật cản hoặc khuyết tật trong vật liệu.

Khi đầu dò (transducer) phát ra sóng siêu âm truyền vào vật kiểm tra, sóng này sẽ phản xạ trở lại nếu gặp ranh giới khác nhau như lỗ rỗng, vết nứt hoặc tạp chất. Bộ phận thu sẽ nhận lại tín hiệu phản hồi đó và hiển thị lên màn hình dưới dạng xung tín hiệu.
Kỹ thuật viên dựa vào biên độ và thời gian truyền sóng phản hồi để xác định vị trí, kích thước và độ sâu của khuyết tật.

Nguyên lý này tương tự như cánh dơi hoặc cá heo định vị vật thể bằng âm thanh phát ra sóng và “lắng nghe” phản hồi.

Cấu tạo của máy dò khuyết tật siêu âm

Một máy dò khuyết tật siêu âm tiêu chuẩn thường được cấu tạo từ bốn bộ phận chính, mỗi phần đảm nhận một vai trò quan trọng trong quá trình kiểm tra. Các bộ phận này phối hợp chặt chẽ với nhau để đảm bảo việc phát hiện, thu nhận và phân tích tín hiệu siêu âm được thực hiện chính xác và hiệu quả.

• Đầu dò siêu âm (Transducer): Phát và thu sóng âm tần số cao.
• Bộ khuếch đại tín hiệu: Tăng cường độ tín hiệu phản hồi để phân tích chính xác hơn.
• Bộ xử lý trung tâm: Chuyển đổi tín hiệu thu được thành dạng đồ thị hoặc xung sóng hiển thị.
• Màn hình hiển thị: Cho phép người dùng theo dõi, đánh giá kết quả kiểm tra theo thời gian thực.

Nguyên lý phát và thu sóng siêu âm

Máy dò khuyết tật siêu âm hoạt động dựa trên cơ chế phát và thu sóng siêu âm bằng đầu dò có tinh thể áp điện (Piezoelectric). Khi được cấp điện, tinh thể này dao động và phát ra sóng siêu âm truyền vào vật liệu.

Khi sóng gặp vết nứt, rỗ khí hoặc ranh giới có mật độ khác nhau, một phần năng lượng sẽ phản xạ trở lại. Đầu dò tiếp tục thu sóng phản hồi này, chuyển đổi thành tín hiệu điện để thiết bị xử lý và hiển thị trên màn hình.

Dựa vào thời gian truyền và phản xạ của sóng, máy sẽ xác định độ sâu và vị trí chính xác của khuyết tật bên trong vật liệu

Phân tích tín hiệu phản hồi

Trên màn hình, tín hiệu phản hồi thường thể hiện dưới dạng đồ thị A-scan với các đỉnh sóng.

• Đỉnh đầu tiên: thể hiện bề mặt vật kiểm tra.
• Các đỉnh sau: thể hiện khuyết tật hoặc đáy vật.

Kỹ thuật viên dựa vào độ cao và vị trí các đỉnh sóng để xác định loại khuyết tật, kích thước và chiều sâu của chúng.

Quy trình kiểm tra bằng thiết bị siêu âm

Trước khi tiến hành kiểm tra bằng máy dò khuyết tật siêu âm, cần thực hiện một số bước chuẩn bị để đảm bảo kết quả đo chính xác. 

Chuẩn bị trước khi kiểm tra

• Làm sạch bề mặt vật liệu, loại bỏ dầu, bụi hoặc rỉ sét.
• Bôi gel tiếp âm để tăng khả năng truyền sóng giữa đầu dò và vật liệu.
• Chọn đầu dò phù hợp (góc, tần số, đường kính) theo loại vật liệu cần kiểm tra.
• Cài đặt thông số thiết bị như phạm vi đo, độ khuếch đại, tốc độ truyền âm.

Thực hiện kiểm tra siêu âm

Khi bắt đầu kiểm tra, người vận hành đặt và di chuyển đầu dò nhẹ nhàng trên bề mặt vật liệu đã được bôi gel tiếp âm, đảm bảo đầu dò luôn tiếp xúc tốt để truyền sóng hiệu quả. Trong quá trình này, màn hình hiển thị sẽ cho thấy các xung tín hiệu phản hồi từ bên trong vật liệu. Nếu xuất hiện xung tín hiệu bất thường hoặc khác biệt so với vùng bình thường, đó có thể là dấu hiệu của khuyết tật. Người kiểm tra cần ghi nhận và đánh dấu chính xác vị trí này để tiến hành kiểm tra lại hoặc xử lý sau đó.

Đánh giá và phân tích kết quả kiểm tra

Sau khi thu thập được các tín hiệu phản xạ, người vận hành tiến hành phân tích và so sánh biên độ tín hiệu thu được với các tiêu chuẩn đánh giá hiện hành để xác định mức độ bất thường. Dựa vào hình dạng, vị trí và thời gian phản hồi của sóng, có thể xác định chính xác vị trí, độ sâu cũng như loại khuyết tật như nứt, rỗ khí hoặc bong tách bên trong vật liệu. Toàn bộ kết quả sẽ được ghi chép và lập thành báo cáo chi tiết, làm căn cứ cho quy trình sửa chữa, kiểm định chất lượng hoặc đánh giá độ an toàn của sản phẩm.

Các loại máy dò khuyết tật siêu âm

Trên thị trường hiện nay, máy dò khuyết tật siêu âm được chia thành hai nhóm chính: máy siêu âm cầm tay và máy siêu âm cố định.

Máy dò siêu âm cầm tay

Thiết bị nhỏ gọn, dễ di chuyển, phù hợp cho công tác kiểm tra hiện trường hoặc các vị trí khó tiếp cận. Một số model tiêu biểu:

• Huatec FD620: Thiết kế chắc chắn, hiển thị dạng A-scan, độ nhạy cao, chuyên dùng cho kiểm tra mối hàn và chi tiết kim loại.
• HUATEC HPA-500: Có khả năng lưu trữ và phân tích dữ liệu, hỗ trợ hiệu chỉnh tự động, phù hợp cho kỹ sư kiểm tra công nghiệp.
• Mitech MFD800C: Trang bị màn hình màu, có cổng USB xuất dữ liệu, hỗ trợ đa chế độ kiểm tra, dễ sử dụng trong điều kiện ngoài trời.

Máy dò siêu âm cố định

Loại máy này thường được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất hoặc phòng thí nghiệm, nơi cần kiểm tra hàng loạt mẫu vật.

• Mitech MET802: Ứng dụng công nghệ dòng điện xoáy di động, phát hiện khuyết tật nhanh, độ chính xác cao, thích hợp cho ngành luyện kim và cơ khí chính xác.
• Huatec HCDX-Y1: Thiết bị kiểm tra tự động, độ ổn định cao, hỗ trợ kết nối hệ thống dữ liệu trung tâm, phù hợp cho nhà máy sản xuất quy mô lớn.

Xu hướng phát triển và công nghệ mới trong máy dò khuyết tật siêu âm?

Hiện nay, công nghệ kiểm tra siêu âm đang phát triển theo hướng tự động hóa – trực quan hóa – thông minh hóa.
Một số xu hướng nổi bật gồm:

• Tích hợp AI trong phân tích tín hiệu, giúp nhận diện loại khuyết tật nhanh hơn.
• Công nghệ siêu âm mảng pha (Phased Array Ultrasonic Testing – PAUT): Cho phép quét hình ảnh 3D, xác định chính xác hình dạng khuyết tật.
• Kết nối dữ liệu qua đám mây: Giúp lưu trữ, chia sẻ và giám sát kết quả kiểm tra từ xa.

Nhờ đó, hiệu quả kiểm tra ngày càng cao, giảm thiểu sai số và nâng cao năng suất cho doanh nghiệp.

Hiểu rõ nguyên lý máy dò khuyết tật siêu âm giúp kỹ sư và người vận hành khai thác tối đa hiệu quả của thiết bị, đảm bảo chất lượng vật liệu trong các công trình, dây chuyền sản xuất hay hệ thống cơ khí phức tạp.
Nếu bạn đang tìm kiếm máy dò khuyết tật siêu âm chính hãng, đo chính xác và dễ sử dụng, hãy liên hệ TKTECH 094 777 888 4 để được tư vấn và báo giá tốt nhất.

>>> Có thể bạn quan tâm:

• Lịch Sử Phát Triển Máy Dò Khuyết Tật Chi Tiết Nhất
• Hướng Dẫn Sử Dụng Máy Siêu Âm Khuyết Tật Dò Mối Hàn
• Máy Dò Khuyết Tật Dòng Xoáy – Công Nghệ Tiên Tiến Cho Ống và Dây Kim Loại