A REMOTE TONE BURST PULSER DESIGN FOR AUTOMATED ULTRASONIC SCANNING SYSTEMS

Bu çalışmada su şemsiyeli ultrasonik tarama sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış bir harici vuru üreteci devresi tasarımı ve entegrasyonu sunulmuştur. Bu vuru üreteci RS422 iletişim kanalı üzerinden bir PC yardımı ile kontrol edilebilir. Vuru frekansı, vuru tekrar frekansı, bir darbe katarı içindeki vuru sayısı ve vuru tipi (Pozitif/Negatif Kare Dalga veya Çift Kutuplu) kullanıcı tarafından ayarlanabilir. Vuru üreteci voltajı i150 arasında ve 300 sahasında değiştirilebilir. Devre gerçekleştirmesi Microsemi firması tarafından üretilen DRF1400 serisi Sınıfı yarım köprü MOSFET ile gerçekleştirilmiştir. Vuru üreteci 0.5 ile 15 MHZ frekans sahasındaki piezoelektrik ultrasonik çevirgeçleri sürmek üzere tasarlanmıştır. Vuru üreteci çıkışı 300 seviyesinde çıkış verirken yük altında 0.5 Vpp değerinden daha az salınım yapmaktadır ve çıkışı 16 nS 'den daha kısa bir sürede 0'dan 150V'a yükselmektedir. Bu harici vuru üreteci Mistras firmasına ait AD [PR 1210 sayısallaştırıcı kartı ile birlikte kullanılmış ve kompozit uçak parçalarının, bu çalışmada tasarlanan vuru üreteci kullanılarak yapılan Tarama muayenesinin başarılı sonuçları raporlanmıştır.

OTOMATİK ULTRASONİK TARAMA TEZGAHLARI İÇİN TON VURU ÜRETECİ TASARIMI

Bu çalışmada su şemsiyeli ultrasonik tarama sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış bir harici vuru üreteci devresi tasarımı ve entegrasyonu sunulmuştur. Bu vuru üreteci RS422 iletişim kanalı üzerinden bir PC yardımı ile kontrol edilebilir. Vuru frekansı, vuru tekrar frekansı, bir darbe katarı içindeki vuru sayısı ve vuru tipi (Pozitif/Negatif Kare Dalga veya Çift Kutuplu) kullanıcı tarafından ayarlanabilir. Vuru üreteci voltajı i150 arasında ve 300 sahasında değiştirilebilir. Devre gerçekleştirmesi Microsemi firması tarafından üretilen DRF1400 serisi Sınıfı yarım köprü MOSFET ile gerçekleştirilmiştir. Vuru üreteci 0.5 ile 15 MHZ frekans sahasındaki piezoelektrik ultrasonik çevirgeçleri sürmek üzere tasarlanmıştır. Vuru üreteci çıkışı 300 seviyesinde çıkış verirken yük altında 0.5 Vpp değerinden daha az salınım yapmaktadır ve çıkışı 16 nS ’den daha kısa bir sürede 0’dan 150V’a yükselmektedir. Bu harici vuru üreteci Mistras firmasına ait AD [PR 1210 sayısallaştırıcı kartı ile birlikte kullanılmış ve kompozit uçak parçalarının, bu çalışmada tasarlanan vuru üreteci kullanılarak yapılan Tarama muayenesinin başarılı sonuçları raporlanmıştır.

PDF

___

[1] Ozkan, V., Sarpun, I. H., Tuncel, S., "Relative Effects of Porosity and Grain Size on Ultrasonic Wave Propagation in Marbles," In: Gunes O., Akkaya Y. (eds) Nondestructive Testing ofMaterials and Structures, RILEM Bookseries, Vol. 6, Springer, Dordrech, pp. 373—379, 2013.
[2] Krautkrâmer, ., Krautkrâmer, H., “Ultrasonic Testing of Materials,” 4th Edition, Springer-Verlag, New York, 1990.
[3] Buechler, J., Steinhoff, N., “High-End Ultrasonic Phased-Array System for Automatic Inspections,” In Proceedings of18th World Conference on Nondestructive Testing, Durban, South Africa, 2012, pp. 16-20.
[4] Ozdemir A.T., "A Low-Cost and Highly Reliable Amplitude Modulator Design for PC-Based PCI Plug Ultrasonic Pulser Receiver Boards," Electronics World, Vol. 120, Issue 1937, pp. 30—33, 2014.
[5] Xu, X., Yen J. T., Shung, K. K., "A Low-Cost Bipolar Pulse Generator for High-Frequency Ultrasound Applications," IEEE Transactions on Ultrasonics, erroelectrics, and Frequency Control, Vol. 54, Issue 2, pp. 443—447, 2007.
[6] Schwabe, M., Maurer, A., Koch, R., “Ultrasonic Testing Machines with Robot Mechanics—A New Approach to CF RP Component Testing,” In Proceedings of2nd International Symposium ofNDT in Aerospace, Hamburg, Germany, 2010.
[7] Ozdemir, A. T., Atci, A., "A TMS320C6416 DSPBased High—Speed Data Acquisition System," In Proceedings of 23nd Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Malatya, Turkey, 2015, pp. 1413—1416.
[8] Yue. Y., "Design ofa High Dynamic Range CMOS Variable Gain Amplifier for Wireless Sensor Networks", University of Arkansas, Master Thesis, 2012.
[9] Bondade, R., Wang, Y., Ma, D., “Design of Integrated Bipolar Symmetric Output DC—DC Power Converter for Digital Pulse Generators in Ultrasound Medical Imaging Systems,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 29, Issue 4, pp. 1821-1829, 2014.
[10] US ULTRATEK, “DSPUT5000 Ultrasonic Pulser/Receiver and 100MHz A/D Board for PCI Bus with DSP,” 2017. [Online]. Available: http://www.usultratek.com/products/dsputS000.htm
[11] MATEC, “The TB-1000 Gated Amplifier/Receiver Board,” 2017. [Online]. Available: http://www.matec.com/instrumentation
[12] SOCOMATE, “USPC7100LA Technical Specifications,” 2017. [Online]. Available: http://www.socomate.com/uploads/pdf/72008839_04- 24-2016_1219pm.pdf
[13] DR. HILLGER, “HILL-SCAN 3010 Technical Specifications,” 2017. [Online]. Available: http://www.dr-hillger.de/PDF/3010.pdf
[14] QNET, “PCUS 11, Complete Single-Channel Ultrasonic Instrument on PC,” 2017. [Online]. Available: http://www.qnetworld.com/ultrasonic_testing/pcus_1 .html
[15] OPTEL, “OPCARD 2.2 PCI-Bus Ultrasonic Card with Integrated Pulser and Receiver,” 2017. [Online]. Available: http://www.optel.eu/manual/english/opcard22.html
[16] SOFRATEST, “SFT 4001H-PCI Plug and Play Technical Specifications,” 2017. [Online]. Available: http://www.sofratest.com/site/Sales/Catalog/SFT_400 1H-PCI/Specs_SFT4001H-PCI/specs_sft4001hpci.html
[17] MISTRAS, “AD IPR 1210 Product Bulletin,” 2017. [Online]. Available: https://www.mistrasgroup.com/products/company/Pub lications/3$Ultrasonics/AD-IPR-1210.pdf
[18] JSR, “PRCSO Product Specifications,” 2017. [Online]. Available: http://imaginant.com/pr_pr050.html
[19] Tang, Y., “Hybrid Acoustic Metamaterial as Super Absorber for Broadband Low-Frequency Sound,” Scientific Reports, Vol. 7, 43340, 2017. [Online]. Available: doi: 10.1038/srep43340.
[20] Chan, V., Perlas, A., “Basics of Ultrasound Imaging,” In: Naroaze, S. (eds) Atlas of UltrasoundGuided Procedures in lnterventional Pain Management, Springer, New York, 2011, pp. 13-19.
[21] Bossi, R. H., Giurgiutiu, V., “Nondestructive Testing of Damage in Aerospace Composites,” In: Irving, P. E., Soutis, C. (eds) Polymer Composites in the Aerospace Industry, Woodhead Publishing, 2014, pp. 413—448.
[22] MISTRAS, “Ultrapac Stepper Motor Indexer Board Technical Manual,” 2017. [Online]. Available: http://www.mistrasholdings.com/products/company/P ublications/3$Ultrasonics/SMC-4.pdf
[23] FLUKE, “Fluke 190—502 Portable Oscilloscope Information Page,” 2017. [Online]. Available: http://en—us.fluke.com/products/portableoscilloscopes/fluke-l90-ii-portable-oscilloscope-190- 502-s.html
[24] OLYMPUS, “NDT Instruments Immersion Transducers,” 2017. [Online]. Available: https://www.olympus-ims.com/e1flultrasonictransducers/immersion/
[25] MICROCHIP, “dsPIC30F Sensor Family 16-bit Digital Signal Controller,” 2017. [Online]. Available: http://www.microchip.com/wwwproducts/en/dsPIC30 F3012
[26] MICROSEMI, “DRF1400 Half Bridge MOSFET,” 2017. [Online]. Available: https://www.microsemi.com/documentportal/doc_view/124531-drf1 400-b-pdf
[27] Smyth, K., Kim, S. G., "Experiment And Simulation Validated Analytical Equivalent Circuit Model for Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 62, Issue 4, pp. 744-765, 2015.
[28] TREK, “Driving Capacitive Loads,” 2017. [Online]. Available: http://www.trekinc.condf/Capacitive_Loads.PDF
[29] OLYMPUS, “Ultrasonic Transducers Technical Notes,” 2017. [Online]. Available: https://www.olympus-ims.com/eiflresources/whitepapers/ultrasonic-transducer-technical-notes/
[30] Svilainis, L., Chaziachmetovas, A., Dumbrava, V., “Efficient high voltage pulser for piezoelectric air coupled transducer,” Ultrasonics, Vol. 53, Issue 1, pp. 225-231, 2013.