Tomografia fali stresu

Zdjęcie i tomogram fali stresu drzewa eukaliptusowego z pewną zgnilizną. Zdrowe drewno jest pokazane w brązowych kolorach. Po prawej: Wizualizacja 3D pokazuje pionowy zasięg zgnilizny.

akustyczna lub tomografia fal naprężeniowych to nieniszcząca metoda pomiarowa służąca do wizualizacji integralności strukturalnej obiektu stałego. Jest używany na przykład do testowania konserwacji drewna lub betonu . Termin tomografia akustyczna odnosi się do wyczuwalnych dźwięków, które są spowodowane impulsami mechanicznymi używanymi do pomiaru. Termin tomografia fal stresowych dokładniej opisuje metodę pomiaru.

Cechy

Metoda opiera się na wielokrotnych pomiarach czasu przelotu fal naprężeń pomiędzy czujnikami połączonymi z dwu- lub trójwymiarową siatką próbkującą. W akustycznej tomografii falami naprężeniowymi drzew ( patrz też: diagnostyka drzew) czujniki wstrząsu są mocowane w jednej lub kilku płaszczyznach wokół pnia lub gałęzi i mierzone jest ich położenie. Impulsy są indukowane przez uderzenia młotka, a czasy dotarcia do czujników są rejestrowane.

Szybkość propagacji impulsów w ciałach stałych koreluje z gęstością i modułem sprężystości materiału ( patrz też: prędkość dźwięku ). Uszkodzenia wewnętrzne, takie jak zgnilizna lub pęknięcia, spowalniają impulsy lub tworzą bariery utrudniające przejście impulsów. Prowadzi to do dłuższych czasów propagacji i jest interpretowane jako zmniejszona prędkość. Pozorną prędkość dźwięku oblicza się dzieląc najmniejszą odległość między czujnikami przez czas przelotu między nimi.

Specjalne algorytmy matematyczne zamieniają macierz prędkości na obraz kolorowy lub w skali szarości (tomogram), który umożliwia ocenę stopnia uszkodzenia. Precyzja metody jest ograniczona liczbą zastosowanych czujników. Rozdzielczość obrazu jest gorsza niż w rentgenowskiej tomografii komputerowej ze względu na dłuższą długość fali sygnałów, ale pozwala uniknąć problemów z promieniowaniem o wysokiej energii.

Urządzeniami tego typu są Arbotom, tomograf akustyczny PiCUS oraz Arborsonic 3D.

Literatura

• Tomikawa, Y., Iwase, Y., Arita, K. i Yamada, H., 1986. Nieniszcząca kontrola drewnianego słupa za pomocą ultradźwiękowej tomografii komputerowej. Transakcje IEEE dotyczące ultradźwięków, ferroelektryków i kontroli częstotliwości, 33 (4), 354–358.
• Turpening, RM, Zhu, Z., Matarese, JR i Lewis, CE, 1999. Akustyczny aparat do obrazowania drzew i drewnianych elementów. Patent WO 99/44050 (1999.02.27)
• Rinn, F. (1999): Vorrichtung zur Materialuntersuchung. / Urządzenie do materiałów śledczych. Międzynarodowy patent PCT/DE00/01467 (1999.05.11).
• Rdza S.; Göcke, L. (2000): Nowe urządzenie tomograficzne do nieniszczących badań stojących drzew . W: Materiały z XII Międzynarodowego Sympozjum Badań Nieniszczących Drewna. Uniwersytet Zachodnich Węgier, Sopron, 13-15 września 2000, 233-238.
• Rust, S. (2001): Baumdiagnose ohne Bohren . AFZ – Der Wald 56: 924–925.
• Rinn, F. (2003): Technische Grundlagen der Impuls-Tomographie , Baumzeitung (8): 29–31.
• Rabe, C., Ferner, D., Fink, S., Schwarze, F. (2004): Wykrywanie zgnilizny drzew za pomocą fal naprężeń i interpretacja tomogramów akustycznych . Arborcultural Journal 28 (1/2): 3–19
• Haaben, C., Sander, C., Hapla, F., 2006: Untersuchung der Stammqualität verschiedener Laubholzarten mittels Schallimpuls-Tomographie . Holztechnologie 47 (6): 2–5