اندازه‌گیری ضرایب تضعیف امواج فراصوتی طولی و عرضی در مواد پلیمری با استفاده از پراکندگی آکوستیک

این مقاله به بررسی ضرایب تضعیف در استوانه‌های پلیمری abs با بهره‌گیری از یک روش‌ پیشرفتۀ فراصوتی که در آن از حل یک مسئلۀ معکوس پراکندگی امواج آکوستیک استفاده می‌شود، می‌پردازد. این روشِ منحصربه‌فرد امکان اندازه‌گیری همزمان سرعت‌های طولی و عرضی و همچنین ضرایب تضعیف طولی و عرضی را تنها با یک آزمایش فراهم می‌کند. برای‌این‌منظور، از یک کاوند فراصوتی غوطه‌وری با فرکانس مرکزی 1 مگاهرتز و قطر 12.7 میلی‌متر استفاده و تحلیل داده‌ها با استفاده از روش‌های دیکانولوشن و الگوریتم ژنتیک انجام می‌شود. با انجام آزمایش‌های لازم و حل مسئلۀ معکوس، ضرایب تضعیف امواج طولی و عرضی رشته‌های پلیمری abs به‌ترتیب 0.02015 ka و 0.0236 ka نپر به‌دست آمده و این مقادیر با نتایج آزمون فراصوتی بازتابی بر روی میلۀ abs با قطر 25 میلی‌متر مقایسه شده است. نتایج به‌دست‌آمده خطای 9.9 درصد برای ضریب تضعیف امواج طولی و 16 درصد برای ضریب تضعیف امواج عرضی را نشان می‌دهد. تفاوت نتایج روش پیشنهادی و آزمون فراصوتی بازتابی می‌تواند ناشی از ویژگی‌های ساختاری مواد، فرکانس مرکزی کاوند و افزایش پراکندگی در قطرهای بزرگ‌تر باشد. روش پیشنهادی می‌تواند برای بهبود فرایندهای تولید و کیفیت محصولات در صنایع مختلف، ازجمله خودروسازی، هوافضا و تجهیزات پزشکی به‌کار رود.

measurement of attenuation coefficients of longitudinal and transverse ultrasonic waves in polymer materials using acoustic scattering

this paper investigates the attenuation coefficients of abs polymer cylinders using an advanced ultrasonic method based on solving the inverse problem of acoustic wave scattering. the method allows for the simultaneous measurement of both longitudinal and transverse wave velocities, as well as their respective attenuation coefficients, in a single experiment. an immersion ultrasonic transducer with a center frequency of 1 mhz and a diameter of 12.7 mm was employed, and the data were analyzed using deconvolution techniques and a genetic algorithm. the longitudinal and transverse wave attenuation coefficients of abs polymer filaments were found to be 0.02015ka and 0.0236ka nepers, respectively. these results were compared with those obtained from a pulse-echo ultrasonic test on an abs rod with a 25 mm diameter, showing an error margin of 9.9% for the longitudinal attenuation coefficient and 16% for the transverse attenuation coefficient. the observed discrepancies between the proposed method and the pulse-echo test likely arise from differences in material structure, transducer center frequency, and increased scattering in larger diameter rods. this method holds potential for improving production processes and product quality in industries such as automotive, aerospace, and medical.