Akustik doğrusal olmayan imalat sırasında ya da kullanım ya bozunmadan, bütünlük ve "sağlık" yapılar veya malzemeler durumunu karakterize veya bakım çerçevesinde için kullanılan bir tekniktir.
Doğrusal olmayan akustik, malzemelerde fazlalık veya sınırlı hasara karşı çok yüksek hassasiyeti nedeniyle, tahribatsız test ve değerlendirme için yeni ve oldukça etkili bir yol gibi görünmektedir. Hem çatlakların tespiti ve değerlendirilmesi ve bunların karakterizasyonu hem de yapısal malzemelerin (metaller, kompozitler, beton vb.) Sağlık durumunun izlenmesi için birçok potansiyel uygulama mevcuttur.
Kayalar ve bazı kompozitler gibi homojen olmayan malzemeler için doğrusal olmayanlıklar çok yüksek olabilir. Bu doğrusal olmayanlıklar, metal alaşımları gibi daha homojen malzemeler de dahil olmak üzere, hasar varlığında önemli ölçüde artar. Sonuç olarak, doğrusal olmayan akustik özelliklerin izlenmesi yoluyla mikro çatlakların veya herhangi bir erken bozulmanın araştırılması, malzemelerin ve yapıların belirlenmesi ve tahribatsız test edilmesi için çok etkili bir araç olabilir. Teorik düzeyde, ilgili mekanizmaların karmaşıklığını ayrıntılı olarak açıklamak için çaba gösterilmesi gerekiyorsa, bu yöntemlerin deneysel uygulaması Tahribatsız Muayene için çok basit ve çok verimli olabilir ve durumu, malzemeleri ve yapıları teşhis edebilir.
Malzemelerin klasik doğrusal olmayan akustik davranışı, Hooke yasasına σ = Eε (1 + βε) şeklinde yazılan doğrusal olmayan bir terim β eklenmesiyle tanımlanır.
Son ilişkide, σ ve ε sırasıyla gerilme ve yamulmadır . E Young modülüdür ve β doğrusal olmayan parametredir. Malzeme sağlam ve tamamen homojen ise, doğrusal olmayan parametre β = 0. E ve β akustik ölçümlerden belirlenebilir. Young modülü E, uzunlamasına ve enine yayılma hızları belirlenerek elde edilir .
Üretilmesi harmonik bir yöntem , belirli bir madde ya da ortam içinden geçen yüksek yoğunluklu bir sinüs dalgasının deformasyon dayanır. Malzeme herhangi bir heterojenite göstermediğinde, ultrasonik çalkalama ile uyarılan farklı bölgeler aynı hızda titreşir, ultrasonik dalga daha sonra herhangi bir bozulmaya uğramaz ve şekli aynı, yani sinüzoidal kalır. Öte yandan, çaprazlanan ortamda heterojenliğin varlığı, sıkıştırma sırasında yoğunluk ve modülde yerel bir artışın ve genişleme sırasında yoğunluk ve modülde yerel bir azalmanın kaynağıdır. Bu, dalganın şeklini ve dolayısıyla spektral içeriğini (FFT) değiştirmenin sonucuna sahiptir. Dolayısıyla, alınan dalga artık sinüzoidal değildir, ancak daha sonra harmonikler içerir (bkz. Şekil: Doğrusal olmayan akustik ilkesi).
Dolayısıyla fikir, hasarlı bir malzemeye bir sinüs frekansı f dalgası göndermektir. Bu son sinyal, dönüştürücüler veya sensörler tarafından gönderilir ve alınır. Ardından, Fourier dönüşümü FFT alınan sinyale uygulanır ve elde edilen spektrum şekilde gösterilen formdadır: alınan sinyalin Fourier spektrumu. İlk iki zirveden, doğrusal olmayan parametre değeri determined belirlenir.
.
Rezonans yöntemi kışkırtma ve uyarım seviyesine bağlı olarak bir ya da daha fazla rezonans modlarının izleme dayanmaktadır. Sağlıklı veya hasarsız bir durumda alınan homojen bir materyal durumunda, uyarma seviyesindeki bir artışın, rezonans frekansının değeri üzerinde çok az etkisi vardır. Öte yandan, heterojen veya hasarlı bir malzeme söz konusu olduğunda, akustik uyarmanın yükselişine bir sertlik kaybı eşlik eder. Sonuç olarak, rezonans frekansı daha düşük frekanslara kayar ve rezonans eğrileri daha geniş hale gelerek zayıflamada bir artışa işaret eder (Bakınız şekil: Artan uyarma seviyeleri için rezonans eğrisi). Bu durumda mesele, malzemeyi yüksek seviyede sürekli olarak kendi titreşim modlarından biri etrafında hareket ettirme sorunudur. Bu teknik, bir malzemenin sağlıklı veya hasarlı olması durumunda sağlığına hükmetmeyi mümkün kılar.