Ultrasoon fotograferen

r.ir. Dries Gisolf (sectie akoestische beeldvorming en geluidsbeheersing)

Tussenstand: Nog twee jaar te gaan

(Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Pijpleidingen voor olie en gastransport door zee worden aan elkaar gelast op schepen. Voor ze in zee worden gelegd, controleren ingenieurs met ultrageluid of er geen lasfouten zijn gemaakt. De leidingen moeten tientallen jaren op de zeebodem kunnen liggen, zonder dat er vermoeiing of een breuk optreedt. Een lasfout kan een zwakke plek vormen.

Je stuurt bij zo’n controle ultrasoon geluid door een plaats waarvan je vermoedt dat er een lasfout zit, en kijkt of en hoe je uitgezonden signaal terugkaatst. Nu gebeurt dat puntsgewijs en ééndimensionaal. Je krijgt daardoor geen plaatjes, maar data die moeilijk leesbaar zijn.

Ik wil ultrasoon geluid gebruiken om een akoestisch plaatje in 2D te maken van de doorsnee van de pijp. Dat doe je door een array te plaatsen aan weerszijden van de lasnaad. Die array bestaat uit een rij van piëzo-elektrische kristalletjes die telkens op precies dezelfde afstand van elkaar een golf uitzenden en ook kunnen opvangen. Zo kun je een soort akoestische opname maken van de lasnaad.

Je kunt het vergelijken met hoe geofysici een foto maken van de bodem met seismiek. Zij gebruiken de golven om iets van de samenstelling van de ondergrond te weten. Ik werk precies in een andere richting en met een ander doel. Ik weet de samenstelling en de dichtheid van het materiaal al. Daardoor weet ik wat voor golfsignaal ik zou mogen verwachten. Uit de manier waarop het signaal is teruggekaatst, kan ik afleiden waar een defect zit en wat voor vorm deze heeft.

Het idee voor dit onderzoek kwam op na mijn afstuderen. Ik ging werken bij de Röntgen Technische Dienst (RTD), op de afdeling ontwikkeling. Op dat moment wilde de RTD meer weten over ultrasone phased array-systemen, die toen vrij nieuw waren voor pijpleidinginspectie. Vanuit het bedrijf hebben we toen mijn promotieonderzoek opgezet, waaraan naast de sectie akoestische beeldvorming ook TNO meewerkt.

De volgende stap in mijn onderzoek wordt de ontwikkeling van een prototype. Ik heb nu het algoritme ontwikkeld om metingen in goede plaatjes om te zetten, maar nu moet het nog op functionerende software en hardware worden overgezet. Het doel is dat ik over een paar jaar dit akoestisch apparaat aan inspectiediensten van de olie-industrie kan verkopen.” (RZ)

Naam: Niels Pörtzgen (29)

Onderwerp: Opsporen lasfouten met akoestische beeldtechniek door gebruik van lineaire arrays

Promotor: prof.dr.ir. Dries Gisolf (sectie akoestische beeldvorming en geluidsbeheersing)

Tussenstand: Nog twee jaar te gaan

(Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Pijpleidingen voor olie en gastransport door zee worden aan elkaar gelast op schepen. Voor ze in zee worden gelegd, controleren ingenieurs met ultrageluid of er geen lasfouten zijn gemaakt. De leidingen moeten tientallen jaren op de zeebodem kunnen liggen, zonder dat er vermoeiing of een breuk optreedt. Een lasfout kan een zwakke plek vormen.

Je stuurt bij zo’n controle ultrasoon geluid door een plaats waarvan je vermoedt dat er een lasfout zit, en kijkt of en hoe je uitgezonden signaal terugkaatst. Nu gebeurt dat puntsgewijs en ééndimensionaal. Je krijgt daardoor geen plaatjes, maar data die moeilijk leesbaar zijn.

Ik wil ultrasoon geluid gebruiken om een akoestisch plaatje in 2D te maken van de doorsnee van de pijp. Dat doe je door een array te plaatsen aan weerszijden van de lasnaad. Die array bestaat uit een rij van piëzo-elektrische kristalletjes die telkens op precies dezelfde afstand van elkaar een golf uitzenden en ook kunnen opvangen. Zo kun je een soort akoestische opname maken van de lasnaad.

Je kunt het vergelijken met hoe geofysici een foto maken van de bodem met seismiek. Zij gebruiken de golven om iets van de samenstelling van de ondergrond te weten. Ik werk precies in een andere richting en met een ander doel. Ik weet de samenstelling en de dichtheid van het materiaal al. Daardoor weet ik wat voor golfsignaal ik zou mogen verwachten. Uit de manier waarop het signaal is teruggekaatst, kan ik afleiden waar een defect zit en wat voor vorm deze heeft.

Het idee voor dit onderzoek kwam op na mijn afstuderen. Ik ging werken bij de Röntgen Technische Dienst (RTD), op de afdeling ontwikkeling. Op dat moment wilde de RTD meer weten over ultrasone phased array-systemen, die toen vrij nieuw waren voor pijpleidinginspectie. Vanuit het bedrijf hebben we toen mijn promotieonderzoek opgezet, waaraan naast de sectie akoestische beeldvorming ook TNO meewerkt.

De volgende stap in mijn onderzoek wordt de ontwikkeling van een prototype. Ik heb nu het algoritme ontwikkeld om metingen in goede plaatjes om te zetten, maar nu moet het nog op functionerende software en hardware worden overgezet. Het doel is dat ik over een paar jaar dit akoestisch apparaat aan inspectiediensten van de olie-industrie kan verkopen.” (RZ)