YILDIZ TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS ELEKTRONK VE HABERLEME MHENDSL ANABLM DALI

YILDIZ TEKNK NVERSTESFEN BLMLER ENSTTSELEKTRONK VE HABERLEME MHENDSL ANABLM DALI

Akustik-Sismik Sensrler10505017 Ozan KAPLAN10505015 ahin AKIR

Dersi Veren retim yesi: Do. Dr. A. Serdar TRK

stanbul, 2011

ERKGiriYzeyalt grntleme radarnda kullanlan akustik ve sismik sensrleralma PrensipleriUygulama AlanlarSonu205.12.2011Giri;

Yzeyalt grntleme radar sistemlerinde kullanlan balca alglayc eitlerinden birisi de akustik sismik sensrlerdir,Bu sensrler yzey alt ya da duvar arkasndaki nesnelerin tespiti iin ses dalgalarn kullanrlar,Akustik sensrler boluktaki sesleri dinlemeye yarayan sensrlerdir,Sismik sensrler ise yere vurulan titreimleri alglayarak alan sensrlerdir

05.12.20113Akustik-Sismik SensrlerUltrasonAkustik Emisyon (AE)Impact Echo (Darbe-Yansma)(IE)Vibroakustik05.12.201141. ULTRASONUltrason, insan kulann iitemeyecei kadar yksek frekansl ses dalgalarna verilen addr.teses, ultrases de bu kavram iin nerilen adlardandr Sesin iletilebilmesi iin bir ortam (madde) gereklidirSesin yaylm bir yerden baka bir yere enerji tanm eklindedirSes dalgalarnn yaylma hz, ortamn younluuna baldr.505.12.2011Ses dalgalar 3e ayrlr: Infrasound (sestesi) ; frekans 20 hertz veya altndaki sestiritilebilir ses; frekans 20-20 000 hertz arasnda olan iitilebilir sestir.Ultrases; frekans 20 000 hertz zerinde olan, insan kula ile iitilemeyen sestir.

605.12.2011Ultrasonun Kullanm AlanlarUltrason teknolojisi, ncelikle tehis deil tedavi amal kullanlmaya balamtr,Ultrasonik dalgalar, hayvansal dokular bozucu etkiye sahip bir tr s yayar, 1940larda ultrason gnmzdeki radyasyon tedavisi ve kemoterapiye benzer ileri gerekletirmek iin kullanlyordu,Aratrmalar sonucunda darbe-eko ultrason, bir dokuda bozukluk olup olmadnn ultrasonik sinyaller araclyla anlalmasn salad,

705.12.2011Ultrasonun Kullanm AlanlarIan Donald sayesinde ultrason gnmzdeki yerine kavumutur,Artk ultrason sayesinde fetsn cinsiyetini renebiliyor,Kalp atlarn grebiliyor,Hatta vcuttaki anormallikleri tespit edebiliyoruz805.12.2011Ultrason ile grntlenmi bebek

9

05.12.2011Ultrasonun alma PrensibiUltrasonun alma prensibi ses dalgalarnn farkl doku ve organlardan farkl ekilde yansmas zelliine dayanr.Ultrason cihaz; grntleme aygt, transduser merkezi ilem birimi(CPU)

1005.12.2011Ultrasonun alma PrensibiCPU, transduserin ses dalgalarn gnderebilmesi iin gereken elektrik enerjisini yollarTransduser, ses dalgalarn yaratr ve yansyan dalgalar alr,CPU, yansyan dalgalardan gelen verileri iler ve grnty oluturabilmek iin gereken hesaplar yapar,Grnt, yakndaki bir ekranda belirir,Grnt yaratmak iin ses dalgalarn kullanarak mesafe ve zaman lme ilkesi SONAR teknolojisine dayanr,1105.12.2011Ultrason UygulamalarTpta vcudun iinin grntlenmesi,Mcevher temizlii,Tahribatsz test olmak zere pek ok uygulama alannda kullanlmaktadr.Ultrasonun tpta eitli uygulama alanlar vardr

1205.12.2011Tp UygulamalarAbdominal, Hasta kronik veya akut karn arsndan ikayet ettiinde,Karn blgesinde bir kitleden phelenildiinde,Ultrason kullanm, bu durumda doktorlarn bu blgedeki organlar grsel olarak muayene edebilmesini salarObstetrik (Kadn-doum)1950lerin sonlarndan beri, ultrason teknolojisi anne karnndaki fetsn izlenmesi amacyla kullanlmaktadr.

1305.12.2011Tp UygulamalarMuskuloskeletalKaslarn, tendonlarn ve eklemlerin hareketini gsterir,Tendon yrtlmalarn, yumuak dokulu kitleleri, kanamay ve kaslarn ve eklemlerin iindeki dier sv toplanmalarn tehis edebilmesini salar,Kopuk balar ve omuzdaki eklem yrtklar, muskuloskeletal sistemin ultrasona en sklkla ihtiya duyduu durumlardan ikisidir1405.12.2011Ultrason ile Kusur TespitiMhendislik uygulamalarnda kusur tespiti bulmak amacyla da kullanlmaktadrTahribatsz test uygulamalarndan biri olan bu yntemle ultrason dalgalar bize malzemeye olumsuz bir zarar vermeden malzemenin iini grmemizi ya da ierisindeki hatalar bulmamza imkan verir1505.12.2011Ultrason ile Kusur TespitiUltrasonik dalgalar da grnr k gibi odaklanabilir, yansyabilir ve krlabilirUltrasonik dalgalar hava, su veya kat maddeler zerinden iletilirUltrasonik dalgadaki ynlendirilmi enerji, malzemeler arasndaki snrlar tarafndan malzemenin gaz sv ya da kat olmasna baklmakszn yanstlrUltrasonik dalgalar ayrca kat malzemelerin ierisindeki herhangi bir atlak ya da boluktan da yansrlar1605.12.2011Ultrason ile Kusur TespitiBu i kusurlar nedeniyle yansyan dalgalar, d yzeylerden yansyan dalgalarla karlatrlr ve bylece i kusurlarn bykl ve iddeti tespit edilebilirUltrasonik dalgalarn retilmesi ve tespit edilmesi iin ultrasonik transduser (sensr) gereklidirUltrasonik dalga transduserden UUT (Unit under test) birimine genellikle su, ya veya jel yoluyla tanr ve transdusere hem i kusurlardan hem de d yzeylerden tekrar geri yansr1705.12.2011Ultrason ile Kusur TespitiUltrason ile kusur tespiti ematik gsterimi

1805.12.2011

Ultrason ile Kusur TespitiUltrasonik transduserler, pulseecho (darbe yank) modunda alrken hem alc hem de verici gibi davranrlarYansyan ultrasonik dalgalar, ultrasonik transduser iindeki piezoelektrik kristalini titretirirlerVeri toplama donanm tarafndan llebilen bir gerilim retirlerGenelde ultrasonik tahribatsz test uygulamalar aral 400kHzden 25MHze kadardrUltrasonik transduser (sensr)n frekans pek ok faktre gre seilebilirBu faktrler; belirlenebilir kusur boyutu, penetrasyon derinlii ve malzemenin yapsal zellii gibi faktrlerdir1905.12.2011

2. AKUSTK EMSYON

Akustik Emisyon (AE);Gerilme altndaki malzemelerde bir yada daha ok yerel kaynan hzla enerji salarak geici elastik dalgalar rettii olaylar ve bu ekilde oluan geici elastik dalgalar olarak tanmlanrAE bir elastik dalga retir, malzemede yaylan bu dalga uygun sensrlerle tespit edilebilir ve analiz edilebilir2005.12.2011Gerilme altndaki malzemelerden aa kan AE' nin fark edilmesi, aslnda yeni bir gzlem deildir Maden ocaklarndaki destek ve payandalarn kard gcrtlardan, yakn felaketlerin ilk habercisi olarak yzyllar boyunca yararlanlmtrKalay bklrse ikizlenme meydana gelir ve bu srada yaynlanan atlama sesi "kalay l (tin cry)" olarak bilinirBir para kdn yrtlmasnda, tahta veya cam krlmasnda ses aa karBtn bu rneklerde sesler, kulak tarafndan duyulabilecek genliktedir ve frekanslar da iitilebilir ses spektrumu iindedir.

2105.12.2011Modern AE aratrma almalarMalzemelerden ultrasonik, kulan iitemeyecei mertebedeki frekanslarda yaylan seslerle ilgilidirKabaca frekans aral 100 KHz ile 40 MHzou almalar belli bir frekans band, rnein metallerde 100 KHz - 1.2 MHz band aralnda yrtlr2205.12.2011AE Oluumu ve AlglanmasBelirli bir yk altndaki malzemelerde temel AE kaynaklar;atlak balanglarkizlemedislokasyon hareketikristal dzlemlerinin kaymasmartensitik faz dnmleri gibi yerel dinamik hareketleri kapsarOksit tabakasnn atlamas gibi eitli yzey etkileri de AE kaynaklarn oluturabilmektedir2305.12.2011AE Oluumu ve AlglanmasAE muayene yntemi ile ;metal ve seramiklerde atlak balangcyorulma atla ilerlemesigerilmeli korozyon atlaklarnn saptanmasfaz dnmleri ve dislokasyon hareketleri gibi eitli olaylar incelenebilir

2405.12.2011AE Oluumu ve AlglanmasAE oluumu ve alglanmas

2505.12.2011

AE Oluumu ve AlglanmasUygulanan gerilim sonucu kaynaktaki ani hareket bir gerilim dalgas olutururYapdaki yaylan dalgalar yzeye yerletirilen hassas bir piezoelektirik transduseri uyarrMalzemeye uygulanan gerilim artarsa bu yaymlardan ok fazla miktarlarda retilirYzeye ulaan zayf titreimlerin bir veya daha fazla alglayc vastasyla alnp ykseltilerek deerlendirilmesi, AE muayene yntemi olarak adlandrlr2605.12.2011AE zleme SistemiBir AE izleme sisteminin amacAE kaynaklarndan gelen tm sinyalleri alglamakBunlarn say ve dalmlarnGerilimBasnScaklk gibi bir ya da daha fazla deney deikeni ile ilikili olacak ekilde kaydetmekSz konusu kaynaklarn snflandrlmasn ve konumlarnn belirlenmesini salamaktr2705.12.2011AE zleme Sistemiekilde gsterildii gibi her AE izleme sisteminde, sinyalin ulat ilk nokta alglaycdr

2805.12.2011

AE zleme SistemiAlglayclar, AE sinyallerinin malzeme yzeyinde oluturduklar titreimleri elektriksel iaretlere evirirlerAE uygulamalarnda yksek hassasiyetli ve mekanik grltye kar daha az duyarl olmalar nedeniyle piezoelektrik alglayclar kullanlrAlglaycda retilen sinyal nce elektromagnetik giriimleri minimize edecek ekilde alglaycnn yaknnda (bazen de iinde) bulunan bir n ykselte vastasyla ykseltilirBu n ykselte genellikle sistemin elektriksel grlt seviyesini belirler ve tipik olarak 40 dB'lik bir kazan (100 kat bytme) salarn ykselte ayrca, alak veya yksek gei szgelerini de ierir2905.12.2011AE zleme SistemiEn yaygn kullanlan 150 kHz rezonans frekansl alglayclar iin genellikle seilen bant aral 100300 kHz'dirn ykselte ile gerekli voltaj dzeyine ykseltilen ve rnein 100 kHz.'in altndaki grltlerin szld bir szgeten geirilen bir AE sinyali ekil 5'teki gibidirBu sinyal ekil 6'daki gibi bir basit snml sinzoidal titreim olarak gsterilebilir

3005.12.2011

AE zleme SistemiSinyal son olarak, blok emada gsterilen g ykseltecinde istenilen dzeye getirilir ve sayclara verilirYaplmak istenen deerlendirmenin niteliine gre, daha karmak sinyal deitirme (A/D Dntrcler) ve ileme katlar da kullanlabilmektedirSistemdeki son birimler; veri kayt ve gsterim aralar osiloskoplar, genellikle sinyal biimini izlemekte kullanlrlarAE'nun konumunun belirlenmesini yapabilen sistemlerde daha fazla sayda alglayc ve her alglayc iin de ayr ykselteler kullanmak zorunludurBurada, ek bir veri ileme birimi aracl ile sinyallerin alglayclara var zamanlar arasndaki farklar zmlenmektedir.

3105.12.2011AE Tekniinin Uygulama Alanlar

AE; malzeme, yap, proses asndan ok geni bir alan kapsayan bir doal olaydrEn byk apl AE sismik olaylar olup, AE muayene ile incelenebilen en kk lekli proses ise yk altndaki metallerde dislokasyon hareketidirBu ikisi arasnda geni bir laboratuar incelemesi ve endstriyel test alan bulunmaktadr.3205.12.2011AE Tekniinin Uygulama Alanlar

Laboratuar almas olarak; malzeme muayenesinde ve deformasyon ve krlma konularnn incelenmesiAE, mikroyap ve deformasyon ekline sk skya bal olduundan malzemeler AE yaymas asndan farkllklar gsterirlerGevreklik ve heterojenlik yksek AE yaynmasna neden olan iki ana faktr olup, snek deformasyon mekanizmalar alak akustik yaynma meydana getirirler.

3305.12.2011AE Tekniinin Uygulama Alanlar

retim srecinde AE yntemiyle muayene; lehimli balantlardascaklk ve basn altnda yaplan yapmalarda (thermocompression bonding)aft dorultma (shaft straightening) gibi ekil verme ilemlerindedenetim ve kalite gvence arac olarak rnein kaynak ilemi veya ahap kurutma srecinin izlenmesindeseramik para retiminin kontrolndeanma testinde kullanlmaktadr3405.12.2011AE Tekniinin Uygulama AlanlarYapsal kontrol amacyla AE;basnl kaplardadepolama tanklarndaboru hatlarndauak ve uzay aralarndakprlerdedemiryolu aralarnda hem kullanlmam hem de servis srecindeki donanmlardaatlaklarn, kaaklarn tespitinekorozyon ve kaynak hatalarnn belirlenmesine ynelik olarak kullanlmaktadr

AE Yapsal Testi ile ilgili olarak ASME, ASTM ve ENde yntem ve uygulama esaslar mevcut bulunmaktadr.

3505.12.2011AE Tekniinin Uygulama AlanlarAE yntemi ile bir yapnn btnlk kontrol tek aamal bir test ile yaplabilmektedir.Bu kontrolde yapya ulam asndan sadece alglayclarn yerletirilmesi yeterli olmaktadrYerst ve yeralt depolama tanklarnda sznt tespitinde ve korozyon seviyesinin belirlenmesinde AE ok elverili bir ara olacaktr.

3605.12.2011

3. IMPACT ECHO (DARBE YANKI)

Impact echo, duvar ve betonlarn tahribatsz lm iin kullanlan, ksa sreli mekanik etki sonucu oluan yzey hareketlerinin grntlenmesine dayal akustik bir metotturBu metot 1980lerin ortalarnda The National Institute of Standards and Technology (NIST) (eskiden National Bureau of Standards (NBS) olarak bilinen) tarafndan bulunmutur New Yorktaki Cornell niversitesinde 1987-1997 yllar arasnda gelitirilmitir3705.12.2011Bu metot, betonarme ve ymalarn yzeyine uygulanan bir darbe ile oluturulan ses dalgalarnn bu yaplarn ierisindeki atlaklardan ve darsndaki yzeylerden yansmas temeline dayanmaktadrImpact echo hatalarn yerini ve derecesini belirlemek iin kullanlrBu hatalar betonlardaki, kaldrmlardaki, duvarlardaki atlaklar, boluklar, gzenekler olabilirBu yntem katmanl yapdaki plakalarda, asfaltlarda, kolon ve kirilerde, ii bo silindir borularda, tnellerde de kullanlmaktadr3805.12.2011alma PrensibiImpact Echo alma prensibi blok diyagram

3905.12.2011

alma PrensibiBir beton veya duvar yzeyine kk elik bir krenin hafife vurulmas ile elde edilen ksa sreli mekanik bir etki dk frekansl ses dalgalar yaratr (80 kHze kadar) Bu ses dalgalar betonun ya da duvarn ierisine doru yaylr ve ierideki boluklardan ya da d yzeyden geri yansrBu ses dalgalarnn dalga boylar genelde 50mm ile 2000 mm arasnda olmaktadr.4005.12.2011alma PrensibiDarbe ile bir yzeye etki uyguladmzda 3 farkl ses dalgas oluurBunlar, P-dalgas S- dalgas R- dalgasekilde de grld zere S ve P dalgalar kat maddenin ierisinde kresel dalga eklinde yaylmaktadr. Ayrca R- dalgas da yzey boyunca yaylmaktadr4105.12.2011alma PrensibiP,S,R dalgalarnn gsterimi

4205.12.2011

alma PrensibiImpact Echo MetoduYzey altnda byk bir hava boluu bulunan bir tabakaya uygulanan impact echo ynteminin emas gsterilmitir.

4305.12.2011

alma PrensibiYansyan dalgalar ve yzeydeki deiim sonular, darbeye yakn konumlandrlm transduser(sensr) tarafndan kaydedilmektedirTransduser ierisindeki piezoelektrik kristali kaymaya(yer deitirmeye) orantl bir gerilim retir ve ortaya kan gerilimi veri toplama sistemine iletirVeri toplama sistemi iareti saysallatrr ve bilgisayarn hafzasna iletirBilgisayarda gerilim-zaman sinyali matematiksel olarak (Fast Fourirer dnm ile) genlik ve frekans spektrumuna dntrlrBylece dalga ekli ve spektrumu ekrana yanstlr4405.12.2011alma PrensibiImpact echo nun temel denklemi;

Burada d, ses dalgalarnn yansd derinlik (veya yapnn kalnl)C dalgann hzf de sinyalin baskn frekansn ifade etmektedir

4505.12.2011

Impact Echo Test SistemiTipik bir impact-echo test sistemi

4605.12.2011

Impact Echo Test SistemiBu yapnn temel bileenleri;elde tanabilen bir transducerbirka eit kresel etki elemanlartanabilir bir bilgisayar ve yksek hzl, analog dijital eviricili veri toplama sistemisonular saysal ve grafik olarak test edebilen ve grntleyebilen bir yazlm programdr.

4705.12.2011Uygulama AlanlarImpact echo metodu;karayolu kaldrmlarndaki, kprlerdeki, iskelelerdeki, binalardaki, tnellerdeki, barajlardaki ve pek ok yapdaki kusurlarn,atlaklarn, boluklarn bulunmasnda kullanlr.4805.12.2011Uygulama Alanlar4905.12.2011

Uygulama AlanlarBu yntem ayrca beton demelerin kalnln yzde 3 veya daha fazla oranda bir dorulukla tespit etmek iin de kullanlabilirImpact echo yntemi kalite kontrol uygulamalarnda, yap ierisinde pheli olan sorunlar belirlemek ve derecelerini lmek iin baaryla kullanlmaktadr5005.12.2011

4. VBROAKUSTK

Vibroakustik teknii, potansiyel bir tahribatsz muayene yntemidirMhendislik uygulamalarnda olduu kadar tp uygulamalarnda da nemli bir yeri vardrLatince Vibrare (titremek) ve Yunanca Akouein (duymak), kelimelerinden gelmektedirVibroakustik, vcutta ses titreimlerinin arttrlmas sreci olarak tanmlanabilir. Vibroakustik terapi, duyulabilen ve hissedilebilen sesleri ierirSesi tbbi bir ara olarak kullanr.Bu teknolojinin geliimi, d titreimlerin, insan vcudunun fonksiyonlarn nasl etkilediinin tannmasn temel alr.

5105.12.2011alma PrensibiBu yntem ultrasonik titreim alannn krk bir numuneye uygulanan dk frekansl yapsal titreimi zerinden iletilen genlik modlasyonunu grntlemeyi ierirEer numune zarar grmemi ve uygun biimde desteklenmekte ise titreim alanlar etkilenmezAncak yapda bir atlak varsa dk frekansl yapsal titreim yavaa atla ap kapatrBu durum sistemin dinamik karakteristiini krk bir rnek zerinden iletilen ultrasonun genliinin modlasyonu sayesinde periyodik olarak deitirir5205.12.2011Vibroakustik metodu genel blok emas

5305.12.2011

Vibro-akustik davran detayl olarak anlamak iin bir yntem olarak Transfer Path analizi (TPA), her bileen iin vibro-akustik konularnda sorun giderme ve performans arttrmada byk yardm salar. Birok alt bileenden oluan karmak yaplarda (otomobil, hava aralar ya da gemiler) belli bir lokasyondaki vibro-akustik soruna, daha uzaktaki bir titreim kayna sebep olmu olabilir. Bu grlt ve titreim problemleri gelimi transfer yolu analizi (TPA) teknikleri ile incelenebilir ve bylece mhendisler bu gibi sorunlarda, problemin ana nedenlerini, dizayn aamasnn ilk safhalarnda bulabilirler.

5405.12.2011TPA yapsal olarak ve hava ile yaplan enerji transferi yollarn tahrik kaynandan, verilen alc lokasyonuna kadar belirlemek iin kullanlrTPA ile eitli kaynaklar ve yollarn bularak, bunlardan hangisinin grlt problemine etkisinin en fazla olduunu, hangisinin ise etkisinin en az olduunu bulmaya yardmc olur

05.12.201155Uygulama AlanlarMhendislik UygulamalarEndstride kullanlan pek ok makinenin ierisindeki elemanlarn tahribatsz bir muayene yntemi ile dardan kontrol edilerek hasarl olanlarnn tespit edilmesi ve olas problemlerin nlenmesi amacyla kullanlmaktadr5605.12.2011Uygulama AlanlarKontrol etmek istediimiz makineye mikrofonlar balarz ve mikrofonlar makine alrken makinenin sesini kaydederBu seslere FFT (Fast Fourier Transform) uygulayarak frekans domeninde bir eri elde ederizBu eri bizim makinemizin alma sesinin karakteristiidirBu erinin sivri tepeleri makinenin iinde belli elemanlarn dnme frekansdr.5705.12.2011Uygulama AlanlarBu tepeler zellikle de en ok anan elemanlar olan yataklar iaret ederDzgn alan bir makinede, her ey iyi ve temizse bu tepeler sivri olmayacaktrEri zerinde sivrilmeye balayan tepeler, anan yataklardrFrekansna baklarak hangi yataklar olduu kolayca bulunabilir ve bu yataklar kolayca deitirilebilir05.12.201158Uygulama AlanlarTp UygulamalarVibroakustiin uygulama alanlarndan biri de tp uygulamalardrVibroakustik terapisi olarak bilinen bu yntem, insanlarn ve hayvanlarn vcut dokularna kulan duyabilecei seslerin temasylaoluan mikrovibrasyonetkisidirBunun sayesinde lenf dolam,venz (toplar damarlarn) dolam hzlanmaktadrOluan etkiyle dokularda dem azalmaktadr ve dokularn mikrosirkulasyonu (klcal dzeydeki dolam) iyilemektedir5905.12.2011

Tp Uygulamalar

Lenf ve venz dolam artt zaman, problemli blgeden kana baklk sisteminin humoral bileenlerin geii artar ve sistemik reaksiyon balarBylece vibroakustiktedavisi, dozu ayarlanarak, antienflamatuarve proenflamatuar etki yaparBu yzden vibroakustik tedavisi hastalklarn hem akut hemkronikdnemlerde kullanlabilir

6005.12.2011SONUAkustik Sismik Sensrler, yzeyalt grntleme sistemlerinde ses dalgalarn kullanarak alan alglayclardr. Ses dalgalar zararsz olduu iin ultrason ve vibroakustik terapi gibi uygulamalar tpta geni yer kaplamaktadr.Akustik Emisyon ve Impact Echo gibi yntemlerle tahribatsz muayene teknikleri gerekletirilebilir ve yzeyalt ya da duvar arkas kusurlarn tespiti ile nemli mhendislik sorunlar giderilebilir.6105.12.2011SORULARINIZ?DNLEDNZ N TEEKKR EDERZ

6205.12.2011