8.3. Тракти методів проходження

Методи проходження забезпечують отримання меншого обсягу інформації, ніж методи віддзеркалення. Це передусім можна віднести до невизначеності координат виявлюваних дефектів. Проте в практиці неруйнівного контролю зустрічаються випадки, коли методи проходження не мають альтернативи.

Метою розрахунку акустичного тракту за методом проходження, як і будь-якого іншого тракту є визначення відношення прийнятого акустичного сигналу до випромінювального не залежно від того, який інформативний параметр закладено в прийнятому: амплітуду, фазу, частоту чи інші. Значення коефіцієнта акустичного тракту відображає тільки характеристики випромінювання-приймання і акустичні параметри середовищ уздовж поширення променя і використовується для розрахунку абсолютних рівнів сигналів випромінювання і приймання , для яких досягається заданий рівень похибки вимірювання або достовірності контролю.

Концептуальною основою теорії розрахунку трактів тіньового методу можна вважати принцип Гюйгенса (рис. 8.17), згідно з яким кожна точка хвильового поля може розглядатися як джерело сферичної хвилі. Тобто джерело первинного хвильового процесу можна замінити розподілом, наприклад, у площині елементарних випромінювачів з їх амплітудою і фазою, при цьому тиск залишиться незмінним.

Методика розрахунку тракту зводиться до таких кроків:

– визначення без дефектів між і (тобто в разі «чистого» акустичного тракту);

– визначення прийнятого сигналу тільки від вторинного випромінювача розміром , розташованого в зоні дефекту ;

– віднімання з сигналу ;

– якщо дефект (відбивач) не ідеальний, до отриманого раніше результату додається акустичний тиск , отриманий унаслідок акустичної прозорості дефекту.

Рис. 8.17. Використання принципу Гюйгенса для розрахунків

трактів за тіньовим методом

Таким чином,

.

Відома велика кількість варіацій акустичних трактів методу проходження – від простих, модельних, до найскладніших, відповідно до яких застосовують різноманітні перетворювачі, різні променеві картини, а характеристики дефектів далеко не ідеальні. Проте наведену методику як інструмент розрахунку можна використовувати для будь-якої моделі.

Розглянемо декілька простих найпоширеніших моделей трактів. Для спрощення розрахунків оперуватимемо модульними значеннями акустичного тиску, а також вважатимемо, що дефект міститься на акустичній осі і перпендикулярний до неї.

8.3.1.Модель ап

Усі процеси випромінювання і приймання відбуваються в дальніх зонах (рис.8.18): , , а .

Тиск прийнятого сигналу без дефекту (безтіньовий тиск) визначають як акустичний тиск у дальній зоні:

.

Тиск в області дефекту (вторинного випромінювача)

.

Рис. 8.18. Тракт тіньового методу проходження у межах дальніх зон

Тепер визначимо тиск в області приймача, який створювався б вторинним випромінювачем, розташованим замість дефекту

.

Тиск у приймачі за наявності дефекту являє собою різницю між безтіньовим тиском і тиском вторинного випромінювача, тобто

. (8.20)

Якщо дефект акустично прозорий, тобто має значення коефіцієнта проходження за інтенсивністю більше від нуля , до одержаного результату (8.20) слід додати акустичний тиск за рахунок прозорості дефекту:

.

В результаті прийнятий сигнал визначають як

.

У цьому випадку коефіцієнт акустичного тракту

,

де – коефіцієнт «чистого» акустичного тракту (без дефектів), а

– коефіцієнт тіні, який містить усю амплітудну інформацію про дефект (сукупну інформацію про розмір і прозорість дефекту).