Metoda badań drganiowych bazuje na metodzie rezonansowej (ang. resonant inspection, RI) i uproszczonej analizie modalnej. Analiza modalna, jako dziedzina nauki, zajmuje się wyznaczaniem częstotliwości własnych oraz postaci drgań (modów) przypisanych tym częstotliwościom. Dzięki znajomości charakterystyki dynamiki obiektu wiadome jest, w jakich warunkach (pod wymuszeniami o jakiej częstotliwości) dany element nie powinien pracować, aby nie rezonować.

Za pomocą tej metody badań nieniszczących możliwe jest wykrycie takich defektów jak zmiany wymiarów, kształtu, masy, gęstości czy pęknięcia. Co więcej, pominięte lub nieprawidłowo przeprowadzone procesy technologiczne również zostaną zidentyfikowane, ponieważ każde niedociągnięcie technologiczne powoduje zmiany w strukturze materiału, z którego zbudowany jest badany obiekt.

 

ZJAWISKO

Każdy przedmiot posiada swoją własną, unikalną charakterystykę drganiową. Rozkład częstotliwości rezonansowych dla sprawnych i nieuszkodzonych elementów powinien być identyczny. Na częstotliwości rezonansów i ich amplitudę bezpośredni wpływ mają właściwości mechaniczne obiektu – jego masa, sztywność i współczynnik tłumienia. Każda zmiana jednej lub więcej cech obiektu powoduje zmianę odpowiedzi elementu na wymuszenie, przez co zmienia się „dźwięk” generowany przez wzbudzony obiekt i widmo jego odpowiedzi. Zmiany pomiędzy charakterystyką rezonansową obiektu badanego a charakterystyką rezonansową obiektu referencyjnego świadczą o istniejącej w danym elemencie usterce.

 

PRZEBIEG BADAŃ

Przebieg nieniszczących badań rezonansowych odbywa się według poniższego schematu:

 

Schemat systemu nieniszczących badań drganiowych

 

 

 

Pierwszym etapem badań jest wzbudzenie testowanego elementu. Wymuszenie ma najczęściej postać impulsu (np. przez uderzenie) i musi być kontrolowane w celu zachowania powtarzalności pomiarów. Wzbudzony obiekt drga w charakterystyczny dla niego sposób, a drgania te są rejestrowane przez mikrofon zarówno w zakresie słyszalnym, jak i w zakresie ultradźwięków. Następnym krokiem jest przetworzenie zebranych danych, czyli transformacja drgań z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości za pomocą transformaty Furiera. Ostatni czynnością jest porównanie otrzymanego widma z widmem referencyjnym sprawnego detalu. Oprogramowanie decyduje, czy ewentualne zmiany częstotliwości rezonansowych mieszczą się w założonych dopuszczalnych granicach.

Wspomniana kwalifikacja badanego detalu odbywa się na podstawie:

 

ZASTOSOWANIE

Drganiową metodę badań nieniszczących można stosować do wszystkich materiałów wykazujących właściwości rezonansowe – od metali przez ceramiki do kompozytów. Jednak cechą, która daje przewagę tym badaniom nad innymi metodami jest to, że wkomponowanie systemu badań rezonansowych w linię technologiczną w prosty i szybki sposób umożliwia sprawdzenie 100% wyrobów.