33. Какие типы фокусирующих преобразователей используются в практике контроля и в чем их особенность? Какими параметрами характеризуется поле излучения фокусирующего преобразователя?

Фокусирующие системы применяют для повышения разрешающей способности, чувствительности, точности определения координат и размеров дефектов.

Существуют четыре основных типа фокусирующих систем:

1- активные концентраторы - изогнутые пьезоэлементы, представляющие собой часть сферы или цилиндра; фокусное расстояние F таких концентраторов равно их радиусу R кривизны;

2- рефракторы - линзы, преобразующие плоскую волну в сходящуюся; линзы делают вогнутыми и выпуклыми в зависимости от соотношения скоростей звука в среде c_cи в материале линзы c_л, которое называется показателем преломления n=c_c/c_л; для фокусировки ультразвука при n<1 линза должна быть вогнутой, при n>1 - выпуклой; фокусное расстояние такой плосковогнутой линзы связано с ее радиусом R кривизны соотношением

3- рефлекторы - отражатели, преобразующие плоскую волну в сходящуюся; в НК применяют рефлекторы в виде криволинейных зеркал, в которых формирование сходящегося фронта осуществляется одновременно с поворотом пучка;

4- дефлекторы - зональные пластинки, состоящие из чередующихся акустически прозрачных и непрозрачных колец; чаще всего пластину делят на кольца, соответствующие зонам Френеля.

В акустическом контроле наиболее часто применяется сферический преобразователь с малым углом раскрытия (до 30) (рис.3.16). Остальные фокусирующие системы могут быть сведены к данной схеме. Поскольку угол _m небольшой, то выполняется условие a<<F. Тогда выражение для поля вдоль оси будет иметь вид

Первый множитель этой формулы представляет гиперболу с асимптотой при x=F, а второй - осциллирующую функцию. При x=F, т.е. в фокусе, возникает неопределенность, раскрытие которой дает

Необходимо отметить, что в отличие от оптических систем, в акустических величины x_б и F соизмеримы. В связи с этим происходит смещение максимума функции (3.42) (акустического фокуса) от геометрического фокуса в сторону преобразователя (рис.3.17). Отношение максимальных амплитуд полей фокусирующего и не фокусирующего преобразователей определяет коэффициент усиления K_Fфокусирующей системы

1. 2. 3. 4.

В случае, когда F>>x_б, K_F=1, т.е. реализация фокусировки в дальней зоне преобразователя не дает выигрыша в усилении. Установлено, что выигрыш в чувствительности достигается до F=5x_б.

Радиус фокального пятна определяют из выражения

34. Наклонные, раздельно-совмещенные, хордовые пэп. Конструкции и параметры.

Призма в наклонном ПЭП создает наклонное падение продольных волн на границу раздела с изделием. На этой границе происходит трансформация волн, в результате чего в изделие вводится требуемый тип волны, определяемый углом падения и соотношением скоростей звука в призме и изделии по закону Снеллиуса.

В раздельно-совмещенных прямых ПЭП призмы выбираются с углом 5-10° и служат акустическими задержками, что позволяет минимизировать мертвую зону.

Разработаны и применяются РС-ПЭП без задержек (призм), а также с кварцевыми задержками. Последние используются при контроле изделий с температурой до 600 °С.

РС-ПЭП широко применяется при контроле сварных тавровых соединений и стыковых соединений со снятым усилением шва. Кроме того, их используют для обнаружения расслоений в листах и дефектов пайки.

Максимальная амплитуда достигается, когда дефект находится примерно в точке пересечения акустических осей. Зона максимальной чувствительности соответствует зоне пересечения основных лепестков диаграмм направленности пьезоэлементов.

Для объективного контроля качества необходимо, чтобы средствами неразрушающего контроля обеспечивались единство и воспроизводимость его результатов. Поэтому основные характеристики преобразователя нормируются.

Коэффициент преобразования определяется соотношением между взаимосвязанными акустическими и электрическими величинами.