محاسبه سرعت صوت در فولاد اي. آي. اس. آي. 4140 با استفاده از تكنيك معكوس تابع همدوسي

چكيده : از جمله كاربردهاي آزمون غيرمخرب فراصوتي، اندازه­گيري خواص مواد، همچون سرعت صوت، در آنهاست. براي اندازه­گيري سرعت صوت در يك نمونه، مي­توان با استفاده از روش بازتابي، يك موج فراصوتي به‌داخل قطعه ارسال و اختلاف زماني بين دو پژواك متوالي دريافتي از سطح پشتي قطعه را اندازه‌گيري كرد. در ساده‌ترين حالت، با اندازه‌گيري ضخامت نمونه و تقسيم ضخامت بر نصف اختلاف زمان دريافت دو پژواك، سرعت صوت در نمونه اندازه‌گيري مي‌شود. در اين مقاله با پردازش سيگنال فراصوتي سعي شده است كه دقت اندازه‌گيري سرعت صوت در نمونه بهبود يافته و عدم قطعيت اين اندازه­گيري نيز تخمين زده شود. تكينك مورد استفاده براي بالابردن دقت، معكوس تابع همدوسي است. اين تابع همانند تابع همبستگي متقابل عمل مي­كند و به‌طور مشابه، بيشينه تابع همدوسي مقدار اختلاف زماني بين دو پژواك را مشخص مي‌كند. با به‌كارگيري اين روش در نمونه­هايي كه ضريب ميرايي ‏بالايي دارند و يا به‌دليل نوفه‌هاي ساختاري، نسبت سيگنال به نوفه در آنها پايين است، نتايج خوبي به‌دست مي­آيد. چون در محاسبه تابع همدوسي از تحليل طيف توان استفاده مي­شود، در سيگنال­هايي با نسبت سيگنال­ به نوفه بسيار پايين نيز اين روش دقت خوبي دارد. براي نشان‌دادن توانايي تكنيك معكوس تابع همدوسي، نمونه‌اي از جنس فولاد اي. آي. اس. آي. 4041 به‌ضخامت 10 ميلي­متر مورد آزمايش قرار گرفت. اختلاف زماني بين پژواك‏ها براي پنجاه بار تكرار اندازه‌گيري محاسبه و با ميانگين‌گيري از اين مقادير و محاسبه انحراف معيار آنها مقدار اختلاف زماني و عدم قطعيت به‌دست آمد. سپس با اندازه‌گيري دقيق ضخامت قطعه و اختلاف زماني حاصل از معكوس تابع همدوسي و عدم قطعيت هر يك اين مقادير، مقدار سرعت صوت و عدم قطعيت آن محاسبه شد. مقايسه نتايج به‌دست آمده با نتايج موجود براي قطعه مورد آزمايش نشان مي‌دهد كه تكينك معكوس تابع همدوسي دقت اندازه‌گيري سرعت صوت را افزايش داده است.