Blok referensi standard dan transducer ultrasonic

Blok referensi standard dan transducer ultrasonic

Material kristal pada transducer ultrasonic terbuat dari material piezoelectric seperti Quartz, Lithium Sulfate, dan polarized ceramics. 1.    Quartz adalah material yang paling pertama digunakan. Quartz memiliki karakteristik frekwensi yang stabil. Bagaimanapun juga quartz adalah penggerak energi akustik yang buruk dan umumnya telah digantikan 2.    Lithium sulfate adalah penerima energi akustik yang sangat efisien, tetapi mudah pecah, dan larut dalam air dan terbatas pada temperature di bawah 73,90 C (1650F) 3.    Polarized ceramics menghasilkan penggerak energi akustik yang sangat efisien tetapi mempunyai kecenderungan cepat aus. Polarized ceramics yang umum adalah barium titanate, lead metanobiate, dan lead zirconate titanate Kemampuan transducer diuraikan dengan 3 teminologi sebagai berikut : 1.    Sensitifiti : kemampuan untuk mendeteksi discontinuity yang kecil 2.    Resolusi : kemampuan untuk memisahkan pantulan suara dari dua discontinuity yang berkedekatan pada kedalaman yang sama. 3.    Efisiensi : efektifitas konversi energi Sensitifiti dari transducer dirata – ratakan oleh kemampuannya untuk mendeteksi ukuran tertentu flat Bottom Hole, pada kedalaman tertentu, pada blok referensi standard. Makin kecil lubang yang dapat dideteksi, makin tinggi sensitifiti Sensitifiti transducer diukur oleh amplitude responnya dari discontinuity buatan pada blok referensi standard. Blok referensi sangat dibutuhkan, karena transducer dengan ukuran, frekwensi material yang sama tidak selalu menghasilkan sinyal amplitude yang sama dari reflector yang sama.

Resolusi adalah kemampuan memisahkan pantulan suara dari diskontinuiti yang dekat dengan permukaan atau dua diskontinuiti yang berdekatan pada kedalaman yang sama.

Material transducer biasanya dipotong dalam dua cara : potongan kristal yang tegak lurus terhadap sumbu – X, menghasilkan gelombang longitudinal potongan kristal yang tegak lurus terhadap sumbu – Y, menghasilkan gelombang transversal Umumnya kristal yang dipergunakan dalam UT adalah potongan yang tegak lurus terhadap sumbu – X.

Ukuran adalah factor konstribusi dalam prestasi transducer 1. makin besar diameter transducer makin kecil pancaran suara yang akan menyebar ( untuk frekwensi yang sama) 2. Bagaimanapun juga transducer dengan frekwensi yang tinggi dan berdiameter kecil lebih baik untuk mendeteksi diskontinuiti yang sangat kecil 3. Makin besar transducer, makin banyak energi suara yang diteruskan kedalam benda uji. Transducer dengan frekwensi rendah dan berdiameter lebih besar digunakan untuk penetrasi yang lebih dalam. 4. Transducer dengan kristal tunggal yang lebih besar umumnya terbatas untuk frekwensi lebih rendah. Kristal frekwensi tinggi sensitif terhadap kerusakan karena sangat tipis. Frekwensi tranducer adalah factor penting dalam aplikasi 1. Makin tinggi frekwensi transducer makin kecil pancaran suara yang akan disebarkan dan makin besar resolusi dan sensitifiti. Bilamana pancaran suara menyebar, makin sedikit suara yang dipantulkan dari diskontinuiti yang kecil 2. Makin rendah frekwensi, makin dalam penetrasi suara dan semakin kecil penyebaran. Penyebaran pancaran yang lebih besar membantu dalam pendeteksian reflector yang tidak tegak lurus terhadap sumbu pancaran suara. 3. Ketebalan kristal juga berhubungan dengan frekwensi transducer. Makin tinggi transducer, makin tipis kristal. Pada umumnya UT dilaksanakan pada frekwensi dari 0,2 MHz – 25 MHz dan potongan kristal untuk penggunaan diatas 10 MHz terlalu tipis dan mudah pecah dengan penujian kontak. Oleh karena itu, transducer dengan frekwensi operasi diatas 10 MHz digunakan terutama sekali pada immersion testing. Transducer untuk pengujian kontak, dan immersion pada umumnya sama tetapi biasanya tidak dapat saling tukar. Umumnya transducer pengujian kontak mempunyai pelat penahan aus di depan elemen piezoelectric untuk melindunginya. Pengecualian terhadap ini adalah transducer quartz. Transducer kontak dapat berupa pancaran lurus atau sudut.

Transducer pancaran lurus biasanya mempunyai Lucite keramik atau pelat tahan aus Quartz pada bagian depan kristal. Transducer pancaran sudut mempunyai pelat wedge tahan aus untuk menghasilkan biasan susut yang diinginkan. Lucite Wedge melindungi muka kristal dan menentukan sudut datang pancaran suara pada permukaan benda uji. Bilamana gelombang suara diarahkan kedalam benda uji pada suatu sudut, akan terbagi menjadi gelombang longitudinal dan transversal karena pembiasan. Pada umumnya pengujian pancaran sudut dillakukan dengan gelombang transversal.

Probe pancaran sudut juga dapat digunakan untuk menggerakkan gelombang permukaan. Sebagaimana telah didiskusikan, gelombang permukaan dibangkitkan bilamana sudut datang dari pancaran suara mencapai titik kritis kedua, atau melewatinya. Pada umumnya kontak kontak transducer pancaran sudut diidentifikasi oleh pembiasan gelombang transversal yang dihasilkan (700, 600, DST), pada material khusus umumnya steel dan aluminium. Lensa akustik yang terbentuk sperikal dan silindris yang paling umum diterapkan pada tipe transducer immersion digunakan untuk tujuan sebagai berikut: Memperbaiki sensitivity dan resolusi Kompensasi bagian keliling benda uji Memeriksa pada kedalaman tertentu dengan lebih teliti. Seperti terlihat di bawah ini, lensa silindris memfokuskan energi suara pada suatu garis. Lensa sperikal memfokuskan energi suara pada suatu titik.

Lensa silindris digunakan dalam dua cara: 1.  Meningkatkan sensitifiti dan resolusi peralatan 2.  Untuk koreksi keliling seperti pada gambar di bawah ini. Lensa dapat dibuat khusus untuk mengarahkan energi suara secara normal (tegak lurus) terhadap permukaan lengkung pada semua titik.

Lensa spherical mengkonsentrasikan energi suara ke dalam pancaran yang berbentuk kerucut. 1.    Fokus berarti meningkatkan intensitas tetapi memperpendek jangkauannya. 2.    Sementara itu lensa silindris mempunyai lebar yang lebih besar, lensa spirikal mempunyai sensitifiti yang terbesar. 3.    Lensa sperikal sering digunakan bilamana ingin memeriksa benda uji yang berpermukaan kasar dengan teknik immersion. Transducer focus digambarkan oleh panjang vokalnya (titik api) Panjang fokal yang pendek digunakan untuk memeriksa bagian benda uji yang dekat ke permukaan. Panjang fokal lebih panjang bertujuan untuk menaikkan kedalaman kemampuan pemeriksaan. Transducer terdapat dalam beberapa bentuk, ukuran dan karakteristik fisik. Sebagian tipe yang umum termasuk paint – brush, dual element, single element, angle beam focus, kontak dan immersion. Single elemen transducer dapat hanya sebagai penerus saja atau penerima saja, atau kedua – duanya. Double element transducer dapat berupa single transducer yang dipasang berpasangan atau bersisisihan atau segaris (stacked). Satu sebagai transmitter dan yang lainnya sebagai receiver.

Double element transducer mempunyai “near surface resolution” yang lebih baik, karena “receiver” dapat menerima sinyal discontinuity sebelum “transmitter” secara sempurna meneruskan suara.

Blok Referensi Standard Dalam ultrasonic testing, discontinuity biasanya dibandingkan terhadap suatu standard referensi. Standard dapat satu atau lebih atau terdiri ari satu set blok khusus untuk tujuan khusus. Blok referensi dalam bermacam – macam ukuran dan bentuk yang berbeda – beda. Bentuk khusus seperti pada gambar di bawah ini.

Blok referensi pada umumnya mempunyai kriteria sebagai berikut. 1.    terbuat dari material pilihan 2.    material harus memiliki atenuasi, ukuran butiran perlakuan panas yang tepat dan terbebas dari discontinuity 3.    semua dimensi harus dikerjakan dengan mesin secara teliti 4.    semua lubang harus berbentuk flat bottomed dan mempunyai diameter yang rinci sehingga ideal menjadi reflector 5.    diameter “side drilled hole”  harus dikontrol secara teliti.

Set blok referensi standard yang umum terdiri dari tiga yaitu: Area amplitude Distance amplitude ASTM (area dan distance amplitude) Blok area amplitude dilengkapi standard untuk diskontinuiti dengan ukuran yang berbeda – beda pada kedalaman yang sama. Blok distance amplitude melengkapi standard untuk discontinuity dengan ukuran yang sama pada kedalaman yang berbeda – beda. ASTM (Area / amplitude block) terdiri dari 10 block diameter 2 in, seperti pada gambar di bawah ini.

Tipe blok kalibrasi lainnya adalah blok IIW (International Institute of Welding) senagai berikut:  Verifikasi hubungan sudut dan jarak. Verifikasi sudut probe sudut dan titik emisi (exit point) dan pengecekan solusi transducer.

Pada pemeriksaan dengan pasangan sudut kontak exit point dari transducer harus diketahui untuk dapat menentukan lokasi discontinuity secara akurat. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini transducer digerakkan maju mundur sampai amplitudo PIP maksimum pada CRT. Focal point pada blok IIW menjadi koresponden beam exit point dari transduser.

Standard Kalibrasi Khusus Standard khusus sering digunakan untuk lasan, casting dan piping. Standard umumnya terbuat dari material dan bentuk produk yang sama dengan benda yang akan diuji. Reflektor referensi seperti notch atau hole adalha cacat buatan yang terdapat pada standard. Verifikasi sudut transducer dilakukan sebagai berikut: Plastik wedge dari transducer pancaran sudut sering mengalami keausan dalam pemakaian. Keausan ini dapat merubah exit point dan sudut pancaran suara.

Dari posisi yang terlihat diatas, transducer digerakkan maju mundur sampai pantuln lubang berdiameter 2 in mencapai amplitude maksimum pada CRT. Sudut pancaran suara kemudian dapat dibaca dari exit point transducer terhadap sudut yang tertera pada sisi blok. Exit point pancaran suara transducer harus selalu diperiksa setiap akan bekerja. Maka marking exit point tidak benar, mengakibatkan pengecekan sudut tidak akan benar. Daya pemisah “far field” dari peralatan dapat diperkirakan dengan menempatkan transducer pancaran normal pada blok IIW seperti pada gambar. Solusi yang baik akan terlihat jika instrument dapat memisahkan PIP dari tiga reflector secara jelas

Blok pancaran sudut miniatur juga dapat digunakan untuk mengkalibrasi instrument untuk pemeriksaan dengan pancaran sudut. Blok miniatur bertujuan untuk pemakaian di lapangan dan tidak seteliti blok IIW yang lebih besar.