Ultragarsinės technologijos puikiai tinka energetikos, transporto, aviacijos objektų tyrimams, siekiant laiku aptikti vidinius defektus ar išvengti avarijų. Kauno technologijos universiteto (KTU) Skaitmeninio modeliavimo mokslo laboratorijos vedėjo teigimu, ši saugą užtikrinanti technika gali padėti išvengti žmonių aukų bei aplinkos užterštumo.
„Titanikas“ nebūtų nuskendęs
Ultragarsas – mechaniniai virpesiai, kurie gali sklisti skysčiuose, kietuose kūnuose ar dujose, o jų dažnis yra aukštesnis nei girdimas žmogaus ausimi. Anot R.Raišučio, vidutiniškai mūsų ausys gali išgirsti iki 15 tūkst. hercų dažnio garsą, tačiau ultragarso bangų dažnis gali svyruoti nuo 20 tūkst. hercų iki 1 gigaherco.
„Ultragarsiniai virpesiai yra išgaunami ultragarsinių virpesių generatoriumi, prie kurio prijungiami tam tikri ultragarsiniai keitikliai, tiek magnetostriksiniai, tiek pjezokeraminiai. Šie keitikliai ima virpėti ultragarsinių virpesių dažniu ir generuoja ultragarsines bangas įvairiuose objektuose. Dažniai gali svyruoti nuo žemesnių, dešimčių kilo hercų, iki pakankamai aukštų, gigahercinių, naudojamų ultragarsinėje mikroskopijoje“, – teigia jis.
Šie technologiniai tyrimai pradėti gana neseniai – XX amžiaus pradžioje, – kuriems, kaip pasakoja prof. dr. R.Raišutis, įtaką darė net ir „Titaniko“ katastrofa.
„Kadangi budintis jūrininkas iš anksto nepamatė ledkalnio, kurio didesnė dalis buvo panirusi po vandeniu, o pastebėjus buvo per vėlu pasukti laivą į šoną ir išvengti susidūrimo, nuo katastrofos momento buvo imta galvoti apie kliūčių aptikimą vandenyje. Jeigu tuo metu būtų egzistavę tam tikri ultragarso technologijų išradimai, „Titaniko“ katastrofos nebūtų buvę“, – sako specialistas.
Ultragarsas sutinkamas kasdien
Galbūt nepastebime, bet su ultragarsu susiduriame bene kasdien – atliekant medicininius tyrimus, naudojant ultragarsines technologijas įvairių objektų paviršių valymui ar net vairuojant. R.Raišučio teigimu, automobilių galiniuose bamperiuose būna nuo 4 iki 6 ultragarsinių siuntiklių-ėmiklių, kitaip vadinamų „parkavimo asistentais“.
„Tai yra ultragarsinis atstumo matavimas iki kliūties, siekiant perspėti vairuotoją, važiuojantį atbulomis ir turintį ribotą matomumą, kad šis neatsitrenktų į garažo vartus, sieną ar į kitą automobilį prekybos centro aikštelėje“, – paaiškina KTU mokslininkas.
KTU Prof. Baršausko ultragarso mokslo instituto vyriausiasis mokslo darbuotojas atskleidžia, jog didžiausi mitai, supantys ultragarsines technologijas, yra manymas, jog tai – kenksminga. Tačiau ultragarso spinduliuotės intensyvumą riboja tam tikri standartai, todėl ši technologija yra ypač populiari medicinoje dėl saugumo ir nedidelės kainos, lyginant su kita diagnostine įranga.
„Ultragarsinės technologijos puikiai vizualizuoja vidaus organus, jų anomalijas: paciento oda patepama ultragarsiniu geliu, kuris reikalingas efektyvesniam bangų perdavimui nuo ultragarsinio keitiklio į žmogaus kūną ir efektyvesniam jų priėmimui. Ultragarsas puikiai tinka plyšusių raumenų, kraujotakos kraujagyslėse vertinimui ar įvertinant būsimo naujagimio lytį. Šiuolaikinės aukštos raiškos ultragarsinės technologijos leidžia atkurti kūdikio veidą net trimačiu formatu“, – pasakoja R.Raišutis.
Panaudojimo galimybės
Be medicinos, ultragarsinės technologijos užtikrina ir naudojamų įtaisų saugą: ultragarsiniai tyrimai gali būti atliekami vertinant įvairių vamzdynų sujungimų kokybę. Neardomieji bandymai leidžia pažvelgti į optiškai neskaidraus objekto vidų, iš anksto pastebėti objektų viduje esančius defektus bei įvertinti, ar nekinta tam tikros jo savybės.
„Pavyzdžiui, jei vienus vamzdžius norime sujungti su kitais, atliekame suvirinimą, kurio metu atsiranda suvirinimo siūlė. Siekiant įvertinti, ar ta suvirinimo siūlė suvirinta kokybiška, ar joje nėra kokių nors šlako intarpų, nesuvirintų sričių, kurios vamzdynu transportuojant dujas ar degų skystį galėtų sukelti katastrofą, ta vieta yra patikrinama ultragarsu. Pagal ultragarsinių bangų atspindžius tyrimą atliekantis operatorius gali aptikti pažeistą sritį, įvertinti jos matmenis ir toliau ta sritis gali būti remontuojama, išpjaunama ir pervirinama“, – pasakoja R.Raišutis.
Jei neturėtume ultragarsinių diagnostinių metodų, katastrofų rizika būtų didesnė
Anot specialisto, tokio tipo bandymai gali būti atliekami ir transporto priemonėms, kurių eksploatacijos sąlygos ar dydis apsunkina vertinimo procesą – tokie yra traukiniai, laivai, lėktuvai. Ypač dažnai pasitaikantis objektų defektas yra kompozitinių medžiagų epoksidinėje dervoje atsirandantys oro burbuliukai, kurie ilgainiui gali sąlygoti komponento struktūrinius pažeidimus ar nulūžimą.
„Tam tikras kritines vietas lėktuvo galima tikrinti ultragarsu, priklausomai nuo orlaivio eksploatacijos valandų, siekiant išvengti tiek įvairių metalinių detalių įtrūkimo, tiek kompozitinių medžiagų, kurias sudaro anglies ir stiklo pluoštai, klijuoti epoksidine derva, atsiklijavimų, atsisluoksniavimų, kurie galėtų sukelti orlaivio katastrofą ore“, – teigia R.Raišutis.
Ultragarso technologijų ateitis
Ultragarso technologijos atitinka šiuolaikinėms inovacijoms keliamus tikslus: jos yra ne tik energetiškai efektyvios, mat dirbdamos impulsiniu rėžimu sunaudoja mažiau elektros energijos nei įvairūs kaitinimo elementai, bet ir padeda išvengti standartų neatitinkančių gaminių sklaidos. Pasak KTU mokslininko, ultragarsinių kokybės kontrolės sistemų naudojimas skirtinguose gamybos proceso etapuose prisideda prie atliekų mažinimo.
Kaip ir bet kokia kita technologija, ultragarso panaudojimo sprendimai tobulėja, o ateityje numatomi pramonei palankesni praktiniai pritaikymai.
„Šiandien jaučiamas technologinių sprendimų miniatiūrizacijos poreikis, matomas funkcionalumo didinimas, naujų pjezo medžiagų, atsparių įvairiam aplinkos poveikiams, tokiems kaip aukšta temperatūra, slėgis, ir tinkamų panaudoti naujo tipo ultragarsinių keitiklių gamybai, kūrimas. Taip pat – naujų algoritmų ultragarsinių vaizdų apdorojimui vystymas“, – sako R.Raišutis.
R.Raišutis primena, jog nors geriausi sprendimai šiandien gimsta jungiant skirtingais fizikiniais principais veikiančias technologijas, kurios suteikia skirtingą, tačiau viena kitą papildančią informaciją, ultragarso technologijos išlieka vienomis saugiausių, o jų privalumai pramonei ir visuomenei – nenuginčijami.
„Jei neturėtume ultragarsinių diagnostinių metodų, katastrofų rizika būtų didesnė, sunkiau išvengtume aplinkos užterštumo, žmonių aukų ir didžiulių ekonominių nuostolių“, – tvirtina KTU mokslininkas.
Viso pokalbio klausykite čia:
