Setelah bekerja di industri ultrasonik / industri NDT (meskipun sekitar 30 tahun yang lalu :)), saya akan mencoba menambahkan saran bagus yang sudah Anda terima.
Kaz membuat poin yang sangat bagus bahwa Anda harus menggunakan osiloskop. Ini berpotensi proyek yang sangat sulit dan Anda perlu melakukan R&D yang diperlukan pada ultrasonik sebelum Anda melakukan desain sirkuit terlalu banyak.
Ada beberapa masalah dengan transduser 40khz yang Anda mungkin atau mungkin tidak bisa atasi. Pertama, seperti yang ditunjukkan oleh Andy alias, waktu untuk ultrasonik melewati beton tidak jauh berbeda dari periode gelombang 40khz. Anda MUNGKIN dapat mengatasinya dengan mengukur fase sinyal yang diterima relatif terhadap sinyal yang ditransmisikan. Kedua, transduser Anda kemungkinan dirancang untuk digunakan di udara. Karena perubahan kepadatan yang besar ketika ultrasonik masuk dan keluar beton, Anda akan kehilangan sebagian besar sinyal Anda karena pantulan. Mungkin tidak ada sinyal yang cukup di penerima. Karena ini mungkin solusi Anda yang paling sederhana, layak untuk diuji dengan osiloskop.
Sekarang segalanya menjadi lebih kompleks. Anda mungkin membutuhkan penggandeng selain udara untuk mengurangi kepadatan yang tidak cocok. Couplant adalah media antara transduser dan material yang diuji. Jika Anda dapat merendam sampel, air mungkin merupakan pilihan terbaik. Jika Anda tidak dapat mencelupkan sampel, Anda mungkin bisa menggunakan minyak, jeli minyak, minyak mineral atau beberapa jenis gel (Saya tahu seorang Insinyur Aplikasi Ultrasonics yang bersumpah dengan gel rambut Dippity-Do, tapi saya tidak berpikir itu dibuat lagi). Transduser 40khz Anda mungkin tidak kompatibel dengan couplant selain udara. Coupler fluida harus menggantikan semua udara antara permukaan transduser dan sampel yang diuji.
Andy alias juga membuat saran transduser frekuensi yang lebih tinggi. Anda harus menyadari bahwa ketika Anda masuk ke dalam rentang Mhz, Anda pasti akan membutuhkan penggandeng selain udara karena ultrasonik pada frekuensi ini menipiskan sangat cepat di udara. Saya telah jauh dari bisnis dan tidak lagi akrab dengan harga atau sumber transduser, tetapi Google akan membantu dengan itu. Sunting: Dari penelitian tambahan, saya melihat bahwa frekuensi yang cocok untuk inspeksi beton biasanya berada dalam kisaran 24kHz hingga 200kHz (lihat "Penelitian Tambahan" di bawah).
Transduser frekuensi yang lebih tinggi ini biasanya berdenyut dengan pulsa tegangan tinggi yang sangat cepat, biasanya mungkin 300V atau lebih dalam <10ns (semakin cepat semakin baik). Ini biasanya dicapai dengan SCR cepat atau, tergantung pada voltase, sirkuit yang melibatkan beberapa SCR secara seri. Ini seperti membunyikan bel dengan palu.
Mengenai pengukuran volume: Jika transduser Anda tidak bersentuhan dengan sampel, Anda perlu mengurangi waktu perjalanan melalui kopling (air atau udara atau apa pun). Kecepatan suara dalam coupling dapat bervariasi karena berbagai faktor (seperti suhu dan kontaminan), jadi untuk akurasi terbaik Anda dapat mengukurnya tanpa beton di tempat dengan mengetahui pemisahan antara transduser. Anda kemudian perlu mengurangi ketebalan beton dari pemisahan transduser untuk menentukan jarak yang ditempuh melalui kopling, kemudian mengetahui jarak melalui kopling dan kecepatan suara melalui kopling, Anda dapat menghitung waktu yang dihabiskan bepergian melalui kopling.
Mengenai jam sampel dan resolusi pengukuran kecepatan Anda: Teknik yang digunakan dalam industri ultrasonik untuk "secara efektif" meningkatkan resolusi adalah dengan menggunakan jam asinkron yang terpisah. Satu jam untuk mendapatkan pemicu untuk pulsa transmisi Anda, dan jam yang berbeda untuk pengukuran waktu. Anda kemudian mengambil rata-rata banyak pengukuran. Tentu saja jika Anda hanya memerlukan resolusi 1μs di timer Anda, ini tidak akan diperlukan.
Saya baru saja menemukan tes kecepatan pulsa Ultrasonik beton di youtube. Tidak banyak informasi teknis tentang ultrasonik itu sendiri, tetapi mungkin memberikan beberapa informasi yang berguna. Ada juga tautan ke video terkait lainnya. Saya melihat mereka menggunakan kontak langsung antara transduser dan beton merekomendasikan grease atau petroleum jelly sebagai penggandeng.
The NDT Resource Center juga memiliki banyak informasi yang berguna tentang pengujian ultrasonik.
Edit ... Penelitian Tambahan :
Menurut Transduser Pendek-Frekuensi Rendah Ultrasonik dengan Kontak Titik Kering. Pengembangan dan Aplikasi. :
Pengujian ultrasonik beton dan ferroconcrete dimungkinkan pada frekuensi tidak lebih dari 150 - 200 kHz.
Makalah ini selanjutnya membahas transduser "Kontak Titik Kering" (DPC) yang tampaknya tidak menggunakan kopling.
Saya tidak tahu apakah Anda akan menemukan sesuatu yang berguna di sini, tetapi ada baiknya mengetahui pendekatan alternatif.
PENINGKATAN PAKAR ULTRASONIK UNTUK INSPEKSI ROUTINE OF BETON adalah makalah yang sangat informatif tentang masalah ini. Yang menarik adalah:
- 2.3 Teknik inspeksi beton dan non-destruktif (membahas berbagai teknik ultrasonik dan teknik alternatif lainnya)
- 2.4 Peralatan uji PUNDIT (membahas blok-blok penyusun desain peralatan ultrasonik yang digunakan serta transduser yang digunakan)
Makalah ini juga membahas frekuensi yang digunakan untuk pengujian beton:
Ukuran dan elemen listrik piezo yang berbeda memungkinkan berbagai frekuensi pusat transduser dari 24kHz hingga 200kHz yang cocok untuk pengujian beton.
Catatan Akhir: Karena penggunaan transduser mahal dan pulsers tegangan tinggi mungkin di luar anggaran Anda dalam waktu dan uang untuk proyek siswa, Jika Anda tidak keberatan mempertaruhkan beberapa transduser pada beberapa R&D, saya akan menyarankan Anda membuat beberapa upaya memodifikasi beberapa transduser udara 40kHz murah untuk memungkinkan penggunaan kopling. Gunakan melalui transmisi dengan kontak langsung pada beton (dengan ketebalan yang diketahui), dan lihat apakah Anda dapat menerima sinyal. Ada banyak bantuan di web mengenai sirkuit untuk transduser ini. Anda mungkin mulai di Cara Memasang Ultrasonik Transduser