الفحص بالموجات فوق الصوتية على الطائرة

الفحص بالموجات فوق الصوتية هو إحدى طرق الـ (NDI)؛ التفتيش غير المدمر المستخدم على الطائرة، تستخدم طاقة الصوت التي تتحرك عبر عينة الاختبار لاكتشاف وجود أي عيوب، كما يتم عرض الطاقة الصوتية التي تمر عبر العينة على أنبوب أشعة الكاثود (CRT)، أو برنامج بيانات على الكمبيوتر بشاشة الكريستال السائل (LCD).

معدات الكشف بالموجات فوق الصوتية

تظهر مؤشرات حالة سطح القطعة الأمامي والخلفي والظروف الداخلية والخارجية كإشارات رأسية على شاشة (CRT)، وهناك ثلاثة أنواع من أنماط العرض: المسح الضوئي “أ” والمسح الضوئي “ب” والمسح الضوئي “ج” ويوفر كل مسح صورة أو عرض مختلف للعينة التي يتم اختبارها

تتيح معدات الكشف بالموجات فوق الصوتية تحديد العيوب في جميع أنواع المواد، كما يمكن تحديد موقع الشقوق الدقيقة والكبيرة والفراغات الصغيرة جدًا، بحيث لا يمكن رؤيتها بواسطة الأشعة السينية عن طريق الفحص بالموجات فوق الصوتية، وتتطلب أداة اختبار الموجات فوق الصوتية الوصول إلى سطح واحد فقط من المادة المراد فحصها، ويمكن استخدامها مع تقنيات اختبار شعاع الخط المستقيم أو الزاوية.

يتم استخدام طريقتين أساسيتين للفحص بالموجات فوق الصوتية؛ وأول هذه الطرق هو اختبار الغمر في طريقة الفحص هذه، حيث يتم غمر الجزء المراد فحصه ووحدة البحث تمامًا في أداة توصيل سائلة، مثل الماء أو سوائل أخرى مناسبة.

الطريقة الثانية تسمى اختبار التماس (contact testing)، وهذه الطريقة سهلة للاستخدام الميداني، وهي الطريقة التي ستتم مناقشتها، حيث يقترن الجزء المراد فحصه على الطائرة ووحدة البحث بمادة لزجة أو سائل أو معجون يبلل مكان الفحص وحدة البحث والجزء المراد فحصه.

تصنيفات الفحص بالموجات فوق الصوتية الأساسية

صدى النبض

يتم الكشف عن العيوب عن طريق قياس اتساع الإشارات المنعكسة والوقت اللازم لهذه الإشارات؛ حتى تنتقل بين أسطح معينة والانقطاع، كما وتؤدي القاعدة الزمنية التي يتم تشغيلها في وقت واحد مع كل نبضة إرسال إلى ظهور بقعة على شاشة (CRT) أو (LCD).

بعد بضعة ميكرو ثانية من بدء عملية المسح، يقوم مولد المعدل بإثارة النبض كهربائيًا، ويصدر النابض بدوره نبضة كهربائية، ويحول محول الطاقة هذا النبض إلى سلسلة قصيرة من الموجات فوق الصوتية، وإذا تم توجيه واجهات محول الطاقة والعينة بشكل صحيح، فإن الموجات فوق الصوتية تنعكس مرة أخرى إلى محول الطاقة، وعندما تصل إلى الخلل الداخلي والسطح المقابل للعينة، يتم قياس الفاصل الزمني بين إرسال النبضة الأولية واستقبال الإشارات من داخل العينة بواسطة دارات التوقيت، كما يتم تضخيم النبضة المنعكسة التي يستقبلها محول الطاقة وإرسالها وعرضها على شاشة الجهاز.

يمكن أيضًا استخدام أدوات صدى النبض للكشف عن العيوب التي لا تقع مباشرة أسفل مسبار الفحص باستخدام طريقة اختبار شعاع الزاوية، حيث يختلف اختبار شعاع الزاوية عن اختبار الحزمة المستقيمة فقط بالطريقة التي تمر بها الموجات فوق الصوتية عبر المادة التي يتم اختبارها.

ناقل الحركة

من خلال فحص النقل يتم استخدام محولين، أحدهما لتوليد النبض والآخر يوضع على السطح المقابل لاستقباله ويشير الاضطراب في المسار إلى وجود خلل، ويتم عرضه على شاشة الجهاز، ومن خلال النقل تكون هذه الطريقة أقل حساسية للعيوب الصغيرة الموجودة على الجزء المفحوص من الطائرة من طريقة صدى النبض.

الرنين

يختلف هذا النظام عن طريقة النبض في أن تردد الإرسال قد يتغير باستمرار، وتُستخدم طريقة الرنين بشكل أساسي لقياسات السُمك عندما يكون جانبي المادة قيد الاختبار أملسًا ومتوازيًا، ولا يمكن الوصول إلى الجانب الخلفي والنقطة التي يتطابق فيها التردد مع نقطة الرنين للمادة قيد الاختبار، وقد تكون هي عامل تحديد السُمك، ومن الضروري أن يكون تردد الموجات فوق الصوتية لإعداد قرص معين معروفة بدقة، كما يتم إجراء الفحوصات باستخدام عينات اختبار قياسية للحماية من الخلل المحتمل للتردد.

إذا كان تردد الموجة فوق الصوتية يبلغ طولها الموجي ضعف سمك العينة (التردد الأساسي)، فعندئذٍ تعود الموجة المنعكسة عن الجزء الذي يتم فحصه من الطائرة إلى محول الطاقة في نفس المرحلة مثل الإرسال الأصلي، بحيث يحدث تقوية الإشارة، كما ينتج هذا عن التداخل البناء أو الرنين ويظهر كقيمة سعة عالية على شاشة الإشارة.

إذا تم زيادة التردد بحيث تساوي ثلاثة أضعاف الطول الموجي، فإن الإشارة المنعكسة تعود خارج الطور تمامًا مع الإشارة المرسلة ويحدث الإلغاء، كما تؤدي الزيادة الإضافية في التردد إلى أن يكون الطول الموجي مساويًا للسمك مرة أخرى ويعطي إشارة منعكسة في الطور مع الإشارة المرسلة والرنين مرة أخرى، وذلك من خلال البدء بالتردد الأساسي وزيادة التردد تدريجيًا، كما يمكن ملاحظة الإلغاءات والرنين المتتالية والقراءات المستخدمة للتحقق من قراءة التردد الأساسية.

أدوات الرنين بالموجات فوق الصوتية

في بعض الأدوات المستخدمة على الطائرة، تحتوي دائرة المذبذب على مكثف يعمل بمحرك يعمل على تغيير تردد المذبذب وفي الأدوات الأخرى، يتم تغيير التردد بالوسائل الإلكترونية، حيث تتم مزامنة التغيير في التردد مع المسح الأفقي لأنبوب أشعة الكاثود ويمثل المحور الأفقي مدى التردد وإذا كان نطاق التردد يحتوي على رنين، يتم ترتيب الدائرة لتقديمها عموديًا.

يمكن استخدام أداة سمك الرنين لاختبار سمك المعادن المستخدمة على الطائرة مثل الفولاذ والحديد الزهر والنحاس والنيكل والفضة والرصاص والألمنيوم والمغنيسيوم، بالإضافة إلى ذلك يمكن تحديد مناطق التآكل على الخزانات والأنابيب وأسطح أجنحة الطائرة، وغيرها من الهياكل أو المنتجات وتقييمها ويتطلب الفحص بالموجات فوق الصوتية عاملًا ماهرًا على دراية بالمعدات المستخدمة، بالإضافة إلى طريقة الفحص التي سيتم استخدامها للعديد من الأجزاء المختلفة التي يتم اختبارها.

تُستخدم أداة محمولة تعمل بالموجات فوق الصوتية تعمل بالبطارية للفحص الميداني لهيكل الطائرة، يولد الجهاز نبضًا بالموجات فوق الصوتية ويكتشف ويضخم الصدى العائد ويعرض الإشارة المكتشفة على شاشة (CRT) أو شاشة مماثلة، كما تنتج محولات الطاقة الكهروضغطية موجات طولية أو موجات قص، وهي أكثر أشكال الموجات شيوعًا لفحص هيكل الطائرة.

معايرة أداة الموجات فوق الصوتية

تستخدم المعايير المرجعية لمعايرة أداة الموجات فوق الصوتية، حيث تخدم المعايير المرجعية غرضين: توفير نمط استجابة فوق صوتي مرتبط بالجزء الذي يتم فحصه وإنشاء حساسية الفحص المطلوبة وللحصول على نموذج استجابة تمثيلي، يكون التكوين المعياري المرجعي هو نفس التكوين الخاص بهيكل الاختبار، وهو تكوين يوفر نموذج استجابة بالموجات فوق الصوتية، ولكن يحتوي المعيار المرجعي على عيب (شق) تم وضعه لتوفير إشارة معايرة ممثلة للعيب المتوقع ويتم اختيار حجم الشق لتحديد حساسية وفعاليته أي (الاستجابة لحجم العيب المتوقع).

ملاحظة: “NDI” اختصار لـ”lNon-Destructive Inspection”.

ملاحظة: “LCD”” اختصار لـ”liquid crystal display”.

ملاحظة: “CRT”” اختصار لـ”cathode ray tubes”.