Couplant dan energi suara ultrasonic

Couplant dan energi suara ultrasonic Tujuan utama dari couplant adalah untuk memberikan lintasan suara yang tepat diantara transducer dan pemrukaan benda uji. Couplant harus secara efektif membasahi atau secara total menghubungkan kedua permukaan transducer dan benda uji. 1.    Couplant harus mengeluarkan semua udara dari permukaan udara adalah penghantar sura yang paling buruk 2.    Couplant meratakan / memuluskan permukaan yang tidak mulus. 3.    Couplant membantu pergerakan  transducer diatas permukaan pada kontak langsung 4.    Secara praktis, couplant harus mudah diaplikasikan dan mudah untuk dibersihkan, tidak boleh merusak permukaan benda uji.

Minyak atau campuran air dengan glycerine (2:1) umum digunakan sebagai couplant. Bahkan lem kertas dapat digunakan pada permukaan yang kasar atau vertical. Couplant yang lebih kental seperti gemuk atau minyak kental dapat digunakan pada permukaan yang kasar atau vertikal. Couplant cair dan pasta yang diformulasi spesial dari pembuat alat ultrasonic bisa dipakai. Dalam suatu situasi dimana penggunaan cairan atau pasta tidak diinginkan, karet tipis atau karet tiruan dapat digunakan. Couplant harus diaplikasikan setipis mungkin, jika tidak akan bertindak sebagai pasak dan merubah arah pancaran suara. Permukaan benda uji dapat mempengaruhi perambatan gelombang ultrasonic. Permukaan yang kasar dapat menyebabkan efek yang tidak diinginkan seperti penurunan amplitudo discontinuity dan back wall dikarenakan distorsi dari pengarahan gelombang.

Pantulan backwall yang baik menunjukkan respon yang baik dari material yang sedang diperiksa. Hal ini dipantulkan kembali ke sumbernya, sama dengan cahaya menabrak cermin. Jika permukaan tidak sejajar, energi yang dipantulkan akan diarahkan menjauhi transducer, sama dengan cahaya menabrak cermin pada suatu sudut.

Bentuk fisika atau sekeliling benda uji harus dipertimbangkan bilamana mencoba untuk melhat apakah suatu indikasi discontinuity itu benar atau palsu.

Pada pemeriksaan benda uji yang panjang, pantulan dari pancaran yang menyebar dapat menghasilkan indikasi palsu pada CRT seperti terlihat di bawah ini. Gelombang transversal dapat dirambatkan yang dipantulkan pada suatu sudut yang terjal terhadap sisi lawan, dimana mode conversion terjadi. Mode conversion akan didiskusikan pada pelajaran berikutnya. Bagaimanapun juga, tipe sinyal palsu ini akan muncul pada sisi kanan dari sinyal back echo pertama.

Struktur butiran mempunyai pengaruh yang besar pada sifat – sifat akustik material. Steel forging umumnya mempunyai struktur butiran halus dan mempunyai efek peredaman yang rendah pada pancaran suara. Bagaimanapun juga, casting pada umunya mempunyai struktur butiran lebih kasar yang lebih sukar buat suara lewat.

Bilamana suatu discontinuity tidak normal (pada 900) terhadap gelombang datang, gelombang yang dipantulkan berada pada suatu sudut. Seperti pada gambar di bawah ini, hasil dari penurunan amplitude indikasi discontinuity ditampilkan pada CRT.

Pada posisi  “A” diatas, ada suatu indikasi discontinuity yang tajam dan indikasi permukaan sisi belakang cukup kecil. Pada posisi C discontinuity pada posisi maksimum, atau tidak terlihat sama sekali. Dua teknik dasar yang digunakan dalam mencari dan mengevaluasi cacat. 1.    Kontak langsung menggunakan transducer “pancaran sudut” dengan plastic wedge untuk merubah arah perambatan gelombang. 2.    terendam menggunakan air sebagai couplant, memiringkan transducer untuk mendapatkan arah yang tepat.

Kondisi permukaan atau bentuk discontinuity mempengaruhi indiksi pada CRT. Diskontinuiti yang berpermukaan kasar akan cenderung menyebabkan pantulan dibandingkan cacat yang mulus. Inklusi nonmetalik adalah cacat yang kasar dan akan menyebabkan suara lebih dari diskontinuiti yang berbentuk retak. Udara adalah media yang buruk untuk meneruskan vibrasi ultrasonic ke dalam cairan atau padat. Oleh karena itu, couplant harus digunakan untuk untuk meneruskan energi dari tranduser ke benda uji. Air umum digunakan sebagai couplant seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Sebagian besar energi ultrasonic terkonsentrasi sepanjang garis pusat (center line) dari pancaran. Lobe sisi atau lobe kedua mewakili area intensitas tinggi dan rendah pada sisi pancaran. Lobe kedua menunjukkan area intensitas tinggi dan tendah pada tepi pancaran. Karena lobe kedua, lebar pancaran transduser yang berguna kurang dari lebar fisik transduser. Diameter transduser mempunyai pengaruh yang nyata pada pancaran suara yang diteruskan melewati media. Pada frekwensi tertentu, transduser yang lebih kecil memiliki sudut penyebaran pancaran yang lebih besar daripada transduser yang berdiameter lebih besar seperti pada gambar dibawah ini.

Merubah frekwensi vibrasi tranduser juga akan merubah penyebaran pancaran. Penyebaran berbanding terbalik secara proporsional dengan frekwensi. Oleh karena itu, transduser dengan frekwensi tinggi mempunyai diameter pancaran suara yang lebih konstan daripada transduser frekwensi rendah. Penyebaran pancaran dapat diturunkan dengan menaikkan frekwensi transduser atau dengan menggunakan transduser diameter lebih besar. Jumlah penyebaran pancaran ditentukan oleh persamaan sebagai berikut:

Where  λ    =   Wavelength              D    =   Diameter              Ø   =   Half – Angle of beam spread to   half – power points.

Penyebaran pancaran dari 0.5 in diameter, 1 Mhz transduser ditunjukkan menjadi 340. Ingat bahwa panjang gelombang (λ) ditentukan dengan membagi velocity terhadap frekwensi.