Material characterization based on frequency analysis of ultrasonic pulses

Ultrazvuk predstavlja jednu od metoda nerazornih ispitivanja koja ima brojne primjene u različitim područjima znanosti i tehnike, a u ovom diplomskom radu fizikalni princip ultrazvuka koristit će se u svrhu provedbe karakterizacije materijala. Karakterizacija materijala pruža podatke o značajkama sastava i strukture materijala (uključujući nepravilnosti i nedostatke unutar materijala) čije poznavanje je važno za određenu upotrebu ili provedbu ispitivanja. Kao predmet rada korišten je uzorak izrezan iz zavarenog spoja dviju ploča od nehrđajućeg čelika debljine 60 mm. Budući da je prilikom zavarivanja materijala većih debljina prisutan različit unos topline u različitim dijelovima materijala, razlikuju se mikro- i makrostrukture u različitim dijelovima volumena. Pretpostavka je da će se ultrazvučni odzivi dobiveni od osnovnog materijala, zone utjecaja topline i metala zavara značajno razlikovati. Na temelju snimljenih odziva u vremenskoj domeni te frekvencijskih značajki korištenih sondi provodi se frekvencijska analiza pomoću tzv. FFT ili brze Fourierove transformacije. Analiza i usporedba rezultata pokazat će sličnosti i odstupanja karakterističnih parametara u frekvencijskom spektru svakog snimljenog odziva.Ultrasonic measurement is one of the methods of non-destructive testing that has numerous applications in various fields of science and technology, and in this thesis the physical principle of ultrasound will be used to implement the characterization of the material. Material characterization provides information on the characteristics of the composition and structure of the material (including irregularities and defects within the material) whose knowledge is important for the particular use or study. A sample cut out from a welded joint of two stainless steel plates 60 mm thick was used as the subject of the paper. Since different heat inputs are present in different parts of the material when welding materials of larger thicknesses, micro- and macrostructures in different parts of the volume differ. It is assumed that the ultrasonic responses obtained from the base material, the zone of influence of heat and the weld metal will differ significantly. Based on the recorded responses in the time domain and the frequency characteristics of the used probes, the frequency analysis is performed using the FFT or fast Fourier transform. Analysis and comparison of the results will show the similarities and deviations of the characteristic parameters in the frequency spectrum of each recorded response