6.5. Методи проходження

Методи проходження ґрунтуються на прийнятті та аналізі акустичних хвиль, що пройшли через ОК (від випромінювача до приймача). Залежно від інформативного параметра (амплітуди, часового інтервалу, фази), який формується із прийнятого сигналу, можна виділити три ключові реалізації методу проходження (рис.6.1):

• тіньовий (або амплітудний) метод (рис.6.31, а), завдяки якому дефекти виявляються по їх тіньовій дії на шляху поширення звуку від випромінювача до приймача;

• часовий (або топографічний) метод (рис.6.31, б), що ґрунтується на визначенні часу пробігу акустичних хвиль через ОК;

• фазовий (або велосиметричний) метод (рис.6.31, в), що ґрунтується на визначенні фазового зсуву прийнятого сигналу відносно до випромінюваного.

Рис.6.31. Принципи методів проходження: а – тіньовий, б – часовий, в – фазовий

Випромінюваний сигнал може бути як імпульсним, так і безперервним, якщо на визначення інформативного параметра не впливає явище інтерференції.

Суттєвий недолік методів проходження – це невизначеність положення дефекту на акустичній осі. В цьому разі можуть бути корисними комбінації методу проходження з лунометодом.

Задачі

1. Відбивач рухається вздовж напрямку поширення ультразвуку зі швидкістю . Частота випромінювання f. На скільки зміниться частота прийнятого луно-сигналу, якщо відбивач поміняє напрямок руху на зворотний, а швидкість поширення звуку c?

Розв'язання

; . Тоді .

Відповідь:

2. Кровоносна судина має нахил γ = 10° до поверхні тіла, а кут уведення ультразвукового променя в тіло дорівнює α = 70° . Якою буде максимальна (з двох можливих) частота Доплера, якщо робоча частота f = 5МГц, а максимальна швидкість кровотечі в судині = 1м/с? С_вод = 1,5·10³м/с.

Розв'язання. Є два випадки:

у разі «спуску» судини φ₁ = 10° , а у разі «підняття» – φ₂=30°.

Для φ₁ маємо ,

для φ₂ маємо .

Відповідь: близько 6,5 кГц (другий випадок).

3. Під час вимірювання товщини h_об алюмінієвого об’єкта (с_Al = 6,24∙10³м/с) резонансним товщиноміром виявлено, що частотна відстань між двома сусідніми резонансами складає f_n+1 –f_n = 600 кГц. Яку товщину має ОК?

Розв'язання.

Тоді h = 5,2мм.

Відповідь: h = 5,2мм.

4. Луноімпульсний товщиномір призначений для вимірювання товщини стальних об’єктів до h = 5мм (с_ст = 5,84∙10³м/с). Якою має бути товщина h_лз ультразвукової лінії затримки з алюмінію (c_Al = 6,24∙13³м/с) , щоб уникнути похибки за рахунок контактного шару?

Розв'язання: В інтервалі між донними імпульсами від поверхні ОК (першим та другим) мають розміститись принайні два імпульси, що створюються у разі багатократного перевідбиття в ОК. Таким чином,

, звідки

Відповідь: h_лз>10,7 мм. Доцільно вибрати h_лз=12мм.

5. Об’єкт контролю – листова латунь завтовшки близько 2мм (с_л = 4,43∙10³м/с). Якою буде відносна похибка формування вимірювального інтервалу часу, якщо фазова різниця порогової обробки зондувального та донного імпульсів становить Δφ = 20⁰ за частоти f = 5 МГц.

Розв'язання: Абсолютна похибка формування вимірювального інтервалу внаслідок порогової обробки

Відносна складова похибка формування вимірювального інтервалу дорівнює

Відповідь: Відносна похибка формування вимірювального інтервалу становить 1,22%.

Контрольні запитання

1. У чому полягає схожість та відмінність функцій часового регулювання чутливості та автоматичного регулювання підсилення в ультразвукових луноімпульсними пристроями?

2. Чому одні методи ультразвукового неруйнівного контролю називають активними, а другі – пасивними? В чому полягає пасивність методу?

3. Чому в ультразвуковій локації використовують переважно луноімпульсні методи?

4. Що таке мертва зона в луноімпульсному контролі? Чим обумовлена наявність ближньої зони?

5. Які розгортки належать до типу В?

6. Що являє собою розгортка типу М. Де її можна використати?

7. Які інформативні параметри лунометодів ви знаєте?

8. Яка фізична суть явища акустичної емісії? Які відомі вам причини виникнення сигналів акустичної емісії?

9. Які з розгорток типу А, В, С можна вважати одновимірними, двовимірними і тривимірними?

10. Які ви знаєте основні інформативні параметри методів проходження?

11. Який із методів дозволяє вимірювати товщину об’єкта, не маючи даних про швидкість ультразвуку в об’єкті?

12. З яких апаратних процедур складається процес вимірювання товщини луноімпульсним методом?

13. Мертва зона – це об’єктивна реальність. Але які негативні наслідки привносить у результат контролю мертва зона?

14. Які ви знаєте методи послаблення впливу мертвої зони?

15. Під час використання методу Доплера, наприклад, в ультразвуковому витратомірі, випромінюється монохромний акустичний сигнал, а доплерівський зсув сприймається у вигляді спектру? У чому річ?

16. За яких умов випромінювання–відбиття–приймання не виявляється ефект Доплера ?

17. Припустимо, що відбивач, який знаходиться в полі ультразвукового опромінювання, змінив напрямок руху на зворотній. Які зміни відбудуться доплерівському сигналі?

18. Чим зумовлюється вибір методу ультразвукового контролю?