Ուլտրաձայնային վերլուծության հասկացում
Ուլտրաձայնային վերլուծություն — հայտնի է նաև որպես օդային և կառուցվածքային ուլտրաձայն — վիճակի մոնիտորինգ տեխնոլոգիա, որը «լսում» է մարդու լսողական ընկալումից զգալիորեն բարձր հաճախականությամբ ձայներ։ Մարդիկ սովորաբար կարող են լսել մինչև մոտ 20 կիլոհերց (kHz) հաճախականություններ, իսկ ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են 20 kHz-ից մինչև 100 kHz շրջանակում ձայներ հայտնաբերելու համար։ Այս բարձր հաճախականությամբ ճառագայթումները առաջանում են շփումից, թրթռումից (turbulence) և էլեկտրական կամրջումից (arcing) — երեք երևույթ, որոնք գրեթե միշտ ուղեկցում են զարգացող թերություններին։ Սարքը հայտնաբերում է ուլտրաձայնը, այն վերածում է լսելի ազդանշանի, որը լսվում է ականջակալների միջոցով, և չափում է դրա ինտենսիվությունը (ամպլիտուդը), որը ցուցադրվում է որպես դեցիբելի (dB) մակարդակ։ Իրականում, դա թույլ է տալիս ստուգողին “լսել” այն խնդիրները, որոնք հակառակ դեպքում լիովին անձայն են, դարձնելով այն հզոր լրացում տատանումների վերլուծություն և թերմոգրաֆիայի ընթացիկ կանխատեսող սպասարկում ծրագիր։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է ուլտրաձայնային վերլուծությունը
Ուլտրաձայնային վերլուծության էությունը ձայնային էներգիայի գրանցումն է, որը մարդու ականջը չի կարող ընկալել։ Այստեղ ֆիզիկան կարևոր դեր է խաղում. ուլտրաձայնային ալիքները կարճ ալիքի երկարություն ունեն և բարձր ուղղորդված են, և դրանք արագ մարում են հեռավորության աճի և պինդ արգելքների միջով անցնելիս։ Հենց սա է դարձնում այս տեխնիկան այնքան օգտակար ստուգումների համար — քանի որ ձայնը արագ մարում է, ամենաուժեղ ցուցմունքը հուսալիորեն հուշում է աղբյուրին, թույլ տալով ստուգողին վստահությամբ ճշգրիտ գտնել թափանցումը կամ թերի կոնտակտը։
Ուլտրաձայնը առաջանում է ամենուր, որտեղ կա շփում (չոր կամ վնասված առանցքակալ), թրթռում (գազի դուրս գալը փոքր անցքից) կամ էլեկտրական զետեղում (կամրջում, թրծում և կորոնա)։ Սարքը հայտնաբերում է այս ճառագայթումը՝ օգտագործելով կամ օդային զոնդ (ուլտրաձայնային միկրոֆոն), կամ կոնտակտային զոնդ (ալիքահաղորդիչ, որը սեղմված է մակերեսին՝ կառուցվածքային ձայնը գրանցելու համար)։ Գրանցված ազդանշանը հետո մշակվում և ներկայացվում է ստուգողին՝ որպես լսելի տոն և թվային dB մակարդակ, այնպես որ ախտորոշումը միավորում է մարզված ականջը օբյեկտիվ, ժամանակի ընթացքում հետևելի չափման հետ։
2. Ինչպես է այն աշխատում. Հետերոդինավորում
Ուլտրաձայնային գործիքի ներսում գտնվող հիմնական տեխնոլոգիան կոչվում է հետերոդինավորում. Սա էլեկտրոնային գործընթաց է, որը ճշգրիտ կերպով վերածում է շատ բարձր հաճախականությամբ, լսելի չհանդիսացող ուլտրաձայնային ազդանշանը ավելի ցածր հաճախականությամբ ազդանշանի՝ լսելի շրջանակում, առանց ձայնի սկզբնական բնույթը փոխելուց հեռու։ Սեղմված օդի թափանցման “սուսուփոցը” ականջակալներում դեռևս հնչում է որպես սուսուփոց, իսկ էլեկտրական կամրջման “խրխինջը” դեռևս հնչում է որպես խրխինջ։ Այդ հավատարիմ վերածումն է, որը ախտորոշումը դարձնում է այնքան ինտուիտիվ. ստուգողը սովորում է ականջով ճանաչել յուրաքանչյուր թերության բնորոշ ազդանշանը։
Հետերոդինավորումը աշխատում է՝ խառնելով մուտքային ուլտրաձայնային ազդանշանը սարքի ներսում առաջացված կայուն հղումային հաճախականության հետ։ Խառնումը ստեղծում է տարբերության հաճախականություն, որը ընկնում է լսելի շրջանակում։ Քանի որ սկզբնական ամպլիտուդային հարաբերակցությունները պահպանվում են, սարքի վրա դեցիբելի ցուցմունքը մնում է իմաստալից, կրկնելի մեծություն, որը կարելի է գրանցել և ժամանակի ընթացքում հետևել — վերածելով սուբյեկտիվ “ավելի վատ է հնչում” արտահայտության փաստաթղթավորված dB աճի, որը հիմնավորում է սպասարկման որոշումը։
3. Հիմնական կիրառությունները սպասարկման մեջ
Ուլտրաձայնային վերլուծությունը բազմակողմանի տեխնոլոգիա է՝ մի շարք բարձր արժեքավոր կիրառություններով.
ա) Սառնամանիքների հայտնաբերում
Սա ամենատարածված և ֆինանսապես օգտակար կիրառությունն է։ Գազի թրթռուն հոսքը — սեղմված օդ, շոգե, ազոտ կամ ցանկացած ճնշման տակ գտնվող միջավայր — դուրս գալիս խողովակից, փականից կամ անոթից, ստեղծում է լայնոլորտ ուլտրաձայնի մեծ քանակ։
- Ընթացակարգ: Ստուգողը օգտագործում է ձեռքի ուլտրաձայնային սարք՝ օդային զոնդով՝ տարածքը սկանավորելու համար։ Սարքը բարձր ուղղորդված է, ուստի, երբ այն մոտեցվում է թափանցմանը, ականջակալներում լսելի ազդանշանը ավելի ուժեղ է դառնում, և սարքի վրա dB ցուցմունքը բարձրանում է՝ ուղղորդելով ստուգողին ուղղակիորեն աղբյուրի մոտ։
- Առավելություններ. Սեղմված օդի թափանցումները գտնելը և վերանորոգելը կարող է տարեկան խնայել գործարանին տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուր հազարավոր դոլարներ ծախսված էներգիայի հաշվին։ Սեղմված օդը գործարանի ամենաթանկ օգտակար ռեսուրսներից մեկն է, և մեկ, լսելի թափանցումը, եթե անտեսվի, ժամ առ ժամ մեծացնում է ծախսերը, քանի որ կոմպրեսորը բեռնված է՝ այն փոխհատուցելու համար։
բ) Էլեկտրական զննում
Էլեկտրական թերություններ, ինչպիսիք են ծիլեր, հետքեր և կորոնա միջին և բարձր լարման սարքավորումներում, բոլորն էլ արտադրում են ուլտրաձայն, հաճախ նախքան բավականաչափ ջերմություն արտադրելը, որը կարող է տեսնվել ինֆրակարմիր խցիկով։
- Ընթացակարգ: Ստուգողը կարող է անվտանգորեն սկանավորել փակ էլեկտրական պանելները արտաքինից։ Թերության կողմից առաջացած ուլտրաձայնը դուրս է գալիս պանելի խտանյութերի օդային բացթողումների միջով, ուստի պանելը երբեք չի պետք բացել՝ խնդիրը գտնելու համար։
- Առավելություններ. Սա գերազանց, ոչ կոնտակտային եղանակ է՝ լուրջ էլեկտրական թերությունները հայտնաբերելու համար, նախքան դրանք կհանգեցնեն կամրջման լուսային պայթյունի (arc-flash), ուղղակիորեն բարձրացնելով գործարանի անվտանգությունը։ Այն նաև իդեալական նախնական ստուգման քայլ է մինչև պանելը բացելուց առաջ թերմոգրաֆիայի, օգնելով որոշել, թե արդյոք պանելը բացելն ընդհանրապես անվտանգ է։ Երկու մեթոդներն էլ զուգակցվում են այլ ոչ ներխուժող տեխնիկաների հետ, ինչպիսիք են ոչ քանդող փորձարկման.
գ) Մեխանիկական զննում (վիճակի վրա հիմնված քսում)
Ուլտրաձայնը նաև շատ արդյունավետ է գլորման առանցքակալների վիճակը գնահատելու և լիցքավորման պրակտիկան ուղղորդելու համար — մի ոլորտ, որը հաճախ կոչվում է ձայնային կամ վիճակի վրա հիմնված լիցքավորում։
- Ընթացակարգ: Կոնտակտային ուլտրաձայնային զոնդը տեղադրվում է առանցքակալի իրանի վրա՝ գրանցելով կառուցվածքային ձայնը, որը առանցքակալը ճառագայթում է պտտվելիս։
- Բացատրություն՝
- Առողջ, լավ լիցքավորված առանցքակալը արտադրում է ցածր, կայուն “սուսուփոց” ձայն։
- Առանցքակալը, որը քսայուղի կարիք ունի, ցույց է տալիս ավելի բարձր dB ցուցմունք։ Տեխնիկը դանդաղորեն կիրառում է քսայուղը՝ կանգ առնելով այն պահին, երբ dB մակարդակը սկսում է իջնել — կանխելով չափազանց լիցքավորումը, որն ինքնին առաջացնում է առանցքակալի մաշվածք և խտանյութերի վնասում։
- Առանցքակալը, որն ունի զարգացող թերություն, ինչպիսին է մակերևութային թեփոտում արտադրում է կրկնվող “խրխինջ” կամ “պոպ” ձայն, երբ գլորվող տարրերը հարվածում են թերությանը, տալով շատ վաղ նախազգուշացմանը ից առանցքակալի ձախողում.
4. Ուլտրաձայն vs. Տատանումների վերլուծություն
Առանցքակալների վերլուծության համար ուլտրաձայնը և տատանումների վերլուծություն լրացնող են, այլ ոչ թե մրցակից։ Ուլտրաձայնը հաճախ ավելի լավ է շատ վաղ փուլի ձախողումները (Փուլ 1) և լիցքավորման խնդիրները բռնելու համար, քանի որ ճնշման առաջին նշանը թույլ բարձր հաճախականությամբ ճառագայթումն է՝ շատ ավելի վաղ, քան թերությունը բավականաչափ մեծ է դառնում՝ առանցքակալը չափելիորեն տեղաշարժելու համար։ Տատանումների վերլուծությունը ավելի լավ է ուշ փուլի թերության ճշգրիտ բնույթը ախտորոշելու համար — օրինակ, տարբերակել արտաքին գլորման ուղու գնդակի անցման հաճախականություն թերությունը ներքին գլորման ուղու գնդակի անցման հաճախականություն թերությունից — միայն այն դեպքում, երբ թերությունը տեսանելի է տատանումների սպեկտր և ճանաչելի առանցքակալի թերությունների հաճախություններ. Շատ տատանումների վերլուծողներ օգտագործում են պարուրիչի վերլուծություն ՝ նույն վաղ առանցքակալային հարվածները հանելու համար տատանումների ազդանշանից՝ նեղացնելով երկու տեխնիկաների միջև բացը։
5. Որտե՞ղ է ուլտրաձայնը տեղավորվում դաշտային ծրագրում
Ուլտրաձայնը, ինֆրակարմիրը, յուղի վերլուծությունը և տատանումները յուրաքանչյուրը տեսնում են մեքենայի առողջության տարբեր կտորներ, և ամենաուժեղ հուսալիության ծրագրերը դրանք շերտավորում են միասին։ Ուլտրաձայնը վայրկյանների ընթացքում ազդանշան է տալիս թափանցման, կայծերի կոնտակտի կամ չոր առանցքակալի մասին; տատանումները հետո քանակականացնում են մեխանիկական վիճակը և ասում են ձեզ ինչու. Երբ ճանապարհային սկանավորումը բացահայտում է աճող առանցքակալային տոն կամ բարձրացած 1× անհավասարակշռություն, բնական հաջորդ քայլը մեքենայի վրա իսկական երկու ալիքային սարք տեղադրելն է։ Պորտատիվ վերլուծիչ և բալանսավորիչ, ինչպիսին է Balanset-1A չափում է 1× ամպլիտուդ և փուլ մեքենայի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային արագությամբ, ուստի, երբ ուլտրաձայնը ցույց է տվել պտտվող մեքենայի խնդիր, դուք կարող եք ախտորոշել անհավասարակշռություն և ուղղել այն տեղում — փակելով օղակը հայտնաբերման և վերանորոգման միջև՝ առանց ռոտորը խանութ ուղարկելու։
