Lapje controleert pijpleiding met geluid

Een buigbaar apparaatje gebruikt geluidsgolven om pijpleidingen of motoronderdelen te inspecteren. De echo van het geluid laat zien of er scheuren of gaten in de buis zitten.

Zogenoemde ultrasone geluidsgolven zijn nuttig om harde materialen, zoals metaal, op schade te inspecteren. Hierbij zendt een apparaat geluidsgolven met hoge frequentie uit en vangt hij de echo’s op, om scheuren en gaten onder het oppervlak waar te nemen.

Bestaande ultrasone apparaten hebben een plat oppervlak. Hierdoor zijn ronde voorwerpen moeilijk te onderzoeken terwijl juist op kromme apparaten, of bochten in pijpleidingen, veel druk staat. Zulke plekken zijn daarom kwetsbaarder.
 

Siliconen

Om zulke onderdelen toch goed te inspecteren, ontwikkelden onderzoekers van de University of California San Diego een flexibel apparaat in de vorm van een lapje. Het systeem bestaat uit een siliconen laag van enkele vierkante centimeters groot, met daarop allemaal elektronische eilandjes, verbonden door koperen draden.
 

Eilandjes

Elk eilandje bevat elektrodes en piëzo-elektrische elementen, die elektrische pulsen omzetten in geluidsgolven. Andersom zetten de eilandjes terugkerende echo’s weer om in elektrische signalen. Scheuren of gaten veroorzaken een afwijkende echo, die door het lapje worden waargenomen.

De koperdraden die de eilandjes verbinden lopen in een golvend patroon, zodat ze rekbaar zijn. Hierdoor houdt het lapje goed contact met ronde voorwerpen.
 

3D-beeld

De onderzoekers testten het systeem op een blok aluminium met een golvend oppervlak. Ze verzamelden data door het apparaat op meerdere plekken te houden, en gebruikten een algoritme om van de terugkerende geluidsgolven een 3D-beeld te maken. Het apparaat detecteerde kleine scheurtjes in het blok, die 2 tot 6 cm onder het oppervlak zaten.

‘Het zou gaaf zijn als we dit ultrasone systeem op een motor, vliegtuigvleugel of onderdelen van een brug konden plaatsen om constant te controleren of er scheuren zijn’, zegt Hongjie Hu, onderzoeker aan de University of California San Diego, en co-auteur van het artikel, in een persbericht van de universiteit.

Momenteel levert het lapje nog geen realtime beelden, en moet hij verbonden zijn met een computer om de data te verwerken. In de toekomst hopen de wetenschappers een systeem te maken met een batterij en computer aan boord, zodat hij draadloos realtime gegevens verzamelt.

Openingsfoto: Hongjie Hu.