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超声技术在医疗机械检测中的应用研究

日期:2021-4-19 类别: 阅读:289 (来源:互联网)

声学材料显微镜显像系统软件使用移动的超声波传感器扫描仪来平整或圆柱形表面。传感器将超声波单脉冲传输到部件,并接受从内部页面返回的回声。一般>9999%的单脉冲超声波会被反射,即使间隙只有001μm,技术工程师也会看到非常明亮的间隙区域。

无损方法

医疗机械在整个应用过程中发生的常见故障通常是由某些类型的潜在缺陷引起的。如果常见故障不在电子设备范围内(即使有时属于),潜在缺陷往往是结构缺陷,如内部裂缝、分层或孔隙度。充分考虑时间、振动和热力学应力,这种潜在缺陷很可能导致各种医疗机械的现场常见故障。

为了预防这种常见故障,制造商很可能期待在设备开发、设计或制造和采样的初始阶段——在整个过程中——发现这种缺陷。裂缝、分层和孔隙度属于间隙。可以使用毁灭性物理分析(DPA)搜索,这种方法 一般 需要切割和抛光设备,以显示变大的电子光学主视图。间隙也可以根据声学材料显微镜显示进行搜索和显示。这是一种高质量的方法,对内部间隙特别敏感。

假设技术工程师期望对塑料层和金属材料层粘合的医疗机械有一定的把握。声学材料显微镜显像系统软件使用移动的超声波传感器扫描仪来平整或圆柱形表面。传感器将超声波单脉冲传输到部件,并接受从内部页面返回的回声。如果塑料和金属复合材料粘合良好,技术工程师会观察到塑料金属材料页面传输到大约中等振幅的回声。所有两种粘合良好的固体都能传递到具有自身特征的回声。

如果两种原材料之间有间隙,这部分不再是塑料-金属材料页面,而是塑料-真空泵或塑料-气体页面。因为后一种原材料不是固体的,页面上的声学材料的特性发生了很大的变化,导致回声振幅极高,回声是由两种粘合良好的固体引起的。一般>99.99%的单脉冲超声波会被反射,即使间隙只有0.01μm,技术工程师也会看到非常明亮的间隙区域。

如果技术工程师在设备开发设计的整个过程中使用声学材料图像观察来发现上述缺陷,他们也有机会改变原材料或步骤来消除这些缺陷。他们很可能期望对设备进行DPA分析,根据电子光学方法观察缺陷;声学材料图像将为他们显示精确的激光切割位置。

声学材料显微镜显像已用于检查各种医疗机械,从博士和腹腔假体到血夜分析过滤筒。超声传感器必须能够扫描仪器的某个平坦表层。平坦的表层很可能很小,与博士外壳上的电焊焊接区域的总宽度非常大,深度相当于所有电焊焊接厚度,没有异常尺寸公差。传感器还可以扫描圆柱形表层或其他不平整几何形状的设备。

密封圈粘接不足

将密封圈粘在微盒内腔平整附近后的声学材料图像中,血夜根据微盒抽出后进行分析。深灰色实心区域是附近平整的表层,密封圈就粘在这里。传输到ADS7807P传感器的回声通过自动门将密封圈与微盒壁的粘接图像显示为整体目标深层。因为其他深层回声到达的时间不是在整体目标深层之前就是以后,所以可以随意去除。波浪线区域意味着覆盖密封圈和微盒的塑料/夹层玻璃层。

平坦附近的表层大多是相同的深灰色阴影,表明密封圈与表层的粘接是对称的。这正是设备长期无泄漏稳定性所需的特点。然而,箭头符号标记的乳白色区域表明超声波单脉冲振幅过高,因此呈明亮的乳白色。因此,该区域没有与附近的表层粘合。

更严重的是,这种未粘结区域基本上产生了从内腔到达环境因素的连续通道。如果设备在这里的标准下工作,暴露在潮湿寒冷、环境污染、热循环、冲击和振动的自然环境中,很可能会产生连续通道,造成意想不到的常见故障。在稳定性高的设备中,这一页上的所有未粘结都是商品失败的原因。在这里常见的故障类型不是很关键的设备中,可以允许需要的小总面积未粘结。

由于声学材料的外观没有危害,因此可以保持部件的详细性,便于进行其他分析。该部件还可以进行物理切片,以进一步查询粘合和未粘合页面。声学材料图像可以显示部件的切片位置。

管子里的粘合棒

声学材料成像的设备是超声波焊接在大型高分子管内的高分子棒。此时的整体目标深层是两种高分子之间的电焊页面。

可以使用传感器扫描仪对圆柱形试件进行一次性长度,然后将圆柱转动一些之一再次扫描仪,对试件进行显像。(想象把圆柱平举在眼前,然后慢慢转动。)这种整个显像过程称为旋转显像,一般 试件旋转稍微过360°,保证完全覆盖。对两个部件电焊焊接的整体目标进行深度回音选通。

长箭头符号表示焊接表面的所有圆。圆上大部分是浅灰色,说明焊接对称。但是有一个水平区域是鲜红色的,说明反射面振幅最大,说明这里有间隙。淡黄色表示间隙边缘,灰黑色表示深灰色表示细小间隙或无间隙的不规则电焊。

这种声学材料图像向技术工程师说明了什么?说明超声波电焊很可能存在一些加工工艺缺陷,会对部分圆圈造成危害。或者说明管子或棒子上有特殊类型的垂直原料缺陷。

其它主要用途

以上两个例子是声学材料显微镜显像的典型医疗设备应用,技术工程师期望找到不同原材料的附着位置是否详细。医疗机械的多样性代表了该技术也可以应用于其他非典型行业。例如,粘合到塑料板的高分子塑料薄膜中产生安全通道。技术工程师对这类试件进行声学材料显像,以达到两个目的。首先,他们期望确保塑料薄膜和板材页面没有声学材料上明显的未粘合区域。理想情况是页面是对称的深灰色。其次,他人希望通过声学材料确认安全通道是开放的,并在整个粘合过程中被添加。优秀的安全通道属于间隙,因此非常明亮,具有特殊的总宽度。

在某些情况下,声学材料的图像不是用来处理粘合相关问题的,而是检查原材料的结构。塑料中添加颗粒来提高抗压强度。声学材料图像可以显示颗粒的大小和分布。不规则的颗粒分布很可能改变原材料的抗压强度或其他特性。

从显像设备传输到的回声必须在特定的时间窗口接受。例如,传感器很可能只应用于传输单脉冲后的x到y分钟内到达的回声,只有这种回声来自整体目标深层。早期或晚期的回声来自整体目标页面的上下。如果设备在不同的深层有几个原材料页面,或者已经检查了散装原材料的异常(如间隙或间隙),则必须每次选择不同的时间窗口来多次显示试件。