سنسور آکوستیکی

یکی از بخش‌های مهم در تست غیر مخرب آکوستیک امیشن بخش سنسورها یا حسگرها است. سنسورهای آکوستیکی عمدتاً از جنس پیزوالکتریک بوده و در اثر دریافت امواج آکوستیکی، تحریک‌شده و اطلاعات دریافتی را به‌صورت سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. انتخاب یک سنسور آکوستیک امیشن مناسب برای یک کاربرد ویژه خیلی مهم بوده و در اندازه‌گیری پدیده موردنظر می‌تواند نقش بسیار بالایی را ایفا کند. در برخی موارد معیار اصلی برای انتخاب سنسور آکوستیک امیشن معیار فرکانس پاسخ آن سنسور و محدوده فرکانسی آن است. در برخی موارد خاص ممکن است علاوه بر فرکانس، شرایط ویژه دیگری نظیر محیط کاری (محیط‌های دارای دمای بالا، محیط‌های آبی یا سیالات مشتق نفتی، محیط‌های خورنده، محیط‌های با حد بالای ایمنی و …) نیز ممکن است در انتخاب سنسورهای آکوستیکی دخیل و تأثیرگذار باشند.

برای محیط‌های خورنده باید سنسورها مقاوم در برابر خوردگی باشند یا از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی بر روی آن‌ها استفاده شود. در محیط‌های دارای ضریب ایمنی بالا که به سه بخش zone0, zone 1, zone 2 تقسیم می‌شوند ممکن است که خطرات انفجار در آن اتفاق بیفتد حتماً استاندارد ضد انفجاری برای سنسورها ATEX و ادوات جمع‌آوری داده‌ها باید رعایت شود.

محدوده فرکانسی سنسورها

اکثر سنسورهای آکوستیکی به سه محدوده فرکانسی مهم تقسیم می‌شوند که با اکثر کاربردهای آن می‌تواند مطابقت داشته باشند که عبارت‌اند از محدوده فرکانس پایین (بین 20 kHz- 100 kHz)، محدوده نرمال یا استاندارد (بین 100 kHz-400kHz) و فرکانس بالا ) بیشتر از 400 kHz).

برخی سنسورهای آکوستیکی به محدوده وسیعی از فرکانس‌های پاسخ تقریباً یکسانی می‌دهند که به این سنسورها سنسورهای باند پهن گفته می‌شود. این سنسورها با منحنی پاسخ فرکانسی صاف معمولاً ممکن است برای کاربردهایی که در آن فرکانس پدیده نامعلوم باشد مورداستفاده قرار می‌گیرند (مثل مراکز تحقیقاتی و …) و یا برای پدیده‌هایی که دارای فرکانس‌های مختلف در یک سیگنال هستند نیز می‌تواند کاربرد داشته باشد (مثل آنالیز مودال).

برخی سنسورهای آکوستیکی از نوع رزونانسی می‌باشند بدین معنی که در فرکانس رزونانس حساسیت بالایی از خودشان نشان می‌دهند. این سنسورها ممکن است باندهای فرکانسی دیگری نیز داشته باشند که حساسیت پایینی دارند. سنسورهای رزونانسی مواقعی مورداستفاده قرار می‌گیرند که محتوای فرکانسی خیلی مدنظر نیست بلکه مشخصه‌های دیگری از سیگنال آکوستیکی مثل دامنه، مدت‌زمان رسیدن موج، انرژی و پارامترهایی از این قبیل مهم باشد.

نحوه پیدا کردن محدوده فرکانسی

پیدا کردن محدوده فرکانسی برای کاربردهای مختلف به فاکتورهایی نظیر جنس مواد، اندازه تجهیزات مورد بازرسی، نویزهای زمینه بستگی دارد. تضعیف امواج به فرکانس موج بستگی دارد بطوریکه برای فرکانس‌های بالاتر مقدار تضعیف در بالاتر بوده و برعکس. به‌عبارت‌دیگر معمولاً فواصل نصب سنسورهای آکوستیکی با کم شدن فرکانس‌ها قابل‌افزایش است.

مروری بر محدوده‌های فرکانسی سنسورهای آکوستیکی برحسب کاربردهای مختلف

منبع:

https://www.vallen.de/wp-content/uploads/2019/03/sov.pdf