39. Характеристики эхо-метода контроля: глубина прозвучивания, мертвая зона, разрешающая способность. Способы улучшения характеристик.

Минимальная глубина прозвучивания r_min

Минимальное расстояние от поверхности ввода до дефекта, надежно выявляемого при контроле

Согласно ГОСТ мертвая зона определяется по отражению ультразвука от искусственного дефекта типа цилиндра диаметром 2 мм, выполненного в образце из контролируемого материала.

При контроле по совмещенной схеме величина r_min ограничивается длительностью t зондирующего импульса, временем t_в восстановления чувствительности усилителя после воздействия зондирующего импульса и длительностью t_p реверберационных шумов преобразователя.

При экспериментальном определении мертвой зоны дефект считается выявленным, если впадина между зондирующим импульсом и эхо-импульсом от дефекта составляет не менее 6 дБ

Для наклонных преобразователей с учетом наклонного падения лучей

Уменьшение мертвой зоны достигается повышением частоты колебаний, т.к при этом сокращается t. Использование ВРЧ сводит к минимуму t_в. Практически рациональным выбором толщины призм, углов наклона и расстояния между преобразователями можно довести величину r_min до 0,5 мм.

Для сокращения мертвой зоны следует повышать частоту уль­тразвуковых колебаний, так как при этом сокращается длитель­ность ультразвукового импульса т_я. Целесообразно применять ши­рокополосные преобразователи, например преобразователи аперио­дического типа, которые сокращают мертвую зону до долей мил­лиметра, но чувствительность их невелика. Важно также умень­шить уровень шумов преобразователя. Этот уровень минимален для РС-преобразователей. С их помощью удается сократить мертвую зону до 0,5... 1 им. Необходимо отметить, что при контроле тон­ких изделий РС-преобразователем легко спутать сигнал от дефек­та с донным сигналом или первый и второй донные сигналы меж­ду собой.

Разрешающая способность э-м и как ее можно повысить

Разрешающая способность

Определяется минимальным расстоянием между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются раздельно

Различают лучевую Dr и фронтальную Dl разрешающие способности. Первая определяется минимальным расстоянием Dr между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенным в направлении хода луча вдоль акустической оси преобразователя.

З начение Dr зависит от частоты, длительности t излучаемого импульса, максимальной скорости развертки и составляет обычно Dr=2l. При оценке Dr в изделии требуется пересчет

где Dr_э и c_э - разрешающая способность и скорость звука в оргстекле

Экспериментальная оценка фронтальной разрешающей способности для прямого преобразователя диаметром 12 мм, λ= 2,3 мм, г = 50 мм

Основным средством повышения лучевой разрешающей способ­ности служит уменьшение длительности импульса. При контроле изделий большой толщины иногда бывает трудно разделить на экране два близко расположенных импульса. Это ограничение устраняют вве­дением задержанной развертки.

40. Чувствительность эхо-метода контроля и способы ее повышения. Что такое уровень чувствительности и какие уровни различают при реализации контроля?

Чувствительностью называется параметр контроля, определяющий возможность выявления отражателей минимального заданного размера.

Уровнем чувствительности называется количественная характеристика чувствительности, связанная с ее функциональным назначением.

Различают следующие уровни чувствительности.

Опорным называется уровень чувствительности, при котором эхо-сигнал от искусственного или естественного отражателя в образце из материала с определенными акустическими свойствами или в контролируемом изделии имеет заданную высоту на экране дефектоскопа. Отражатель, который используется при установке опорного уровня, также называется опорным.

Браковочным называется уровень чувствительности, при котором производится оценка допустимости несплошности по амплитуде эхо-сигнала.

В нормативных документах браковочный уровень обычно задают максимальным эквивалентным размером отражателя или амплитудой сигнала от максимального отражателя, допустимого по техническим условиям на данное изделие. В некоторых документах браковочный уровень задают превышением в децибелах амплитуды эхо-импульса от дефекта над некоторым (опорным или другим) уровнем.

Контрольным называется уровень чувствительности, при котором производится регистрация несплошностей и оценка их допустимости по условным размерам и количеству.

В некоторых документах этот уровень чувствительности называют уровнем фиксации или уровнем регистрации. Во многих случаях на контрольном уровне чувствительности фиксируют непротяженные несплошности. Обычно контрольный уровень ниже браковочного не менее чем на 6 дБ.

П оисковым называется уровень чувствительности, устанавливаемый на дефектоскопе при поиске дефектов. Обычно он ниже контрольного уровня не менее чем на 6 дБ.

Изображение линий уровней чувствительности на экране дефектоскопа (система ВРЧ выключена): Б - браковочный уровень; К - контрольный уровень; П - поисковый уровень.

Поисковому уровню соответствует самая высокая чувствительность.

Способы повышения акустической чувствительности.

За счет повышения амплитуды сигнала генератора U₀. Максимальная амплитуда зондирующего электрического импульса ограничивается допустимой напряженностью электрического поля в пьезопластине.

За счет снижения величины U_min. Достигается увеличением коэффициента усиления усилителя.

Для преобразователей с акустической задержкой чувствительность можно увеличить повышением коэффициента прозрачности и уменьшением затухания в задержке. Это достигается подбором материала и оптимизацией конструкции задержки.

Уменьшение пути ультразвука в задержке r₁ ограничивается требованием устранения помех от ложных отражений в задержке.

Следует учитывать, что чувствительность в акустическом тракте повышается с увеличением S_a до тех пор, пока дефект попадает на границу ближней зоны преобразователя. С другой стороны, величина S_a ограничивается конструктивными соображениями.

Максимальная чувствительность при высоком уровне структурных помех достигается выбором оптимальных параметров контроля на основе закономерностей формирования этих помех.

Таким образом, очевидно, что для улучшения выявляемости дефектов на фоне помех необходимо локализовать контролируемый объект, т.е. уменьшить пространство, занимаемое ультразвуковым импульсом в месте расположения дефекта. В данном случае эффективно применение колоколообразных импульсов с высокочастотным заполнением, использование раздельно-совмещенных преобразователей, введение компенсированной отсечки. Кроме того, важен правильный выбор для конкретного объекта контроля частоты, типа волн и направления прозвучивания с учетом акустических свойств среды.

Виды чувств-ти по способу задания при э-м К

Эквивалентной называется чувствительность, характеризуемая минимальными размерами искусственного отражателя определенной формы и ориентации, который еще обнаруживается на заданной глубине в изделии при данной настройке дефектоскопа.

Предельная чувствительность характеризуется минимальной площадью отверстия с плоским дном, ориентированным перпендикулярно акустической оси ПЭП, которое еще регистрируется на заданной глубине в изделии при данной настройке дефектоскопа.

Если хотят охарактеризовать возможности дефектоскопа по выявлению несплошностей наименьших размеров на заданной глубине, то говорят о максимальной предельной чувствительности - предельной чувствительности при максимальных чувствительности приемника и мощности генератора и заданном соотношении сигнал-помеха.

Уровень чувствительности можно задать и косвенным путем с использованием условной чувствительности.

Условной называется чувствительность, характеризуемая размерами и глубиной залегания выявляемых искусственных отражателей, выполненных в образце из материала с определенными акустическими свойствами(ГОСТ 14 782).

Условная чувствительность по стандартному образцу СО-1 выражается наибольшей глубиной, мм, расположения цилиндрического отражателя, фиксируемого индикаторами дефектоскопа.

Условная чувствительность по стандартному образцу СО-2 выражается разностью, дБ, между показанием аттенюатора при данной настройке дефектоскопа и показанием, при котором цилиндрическое отверстие диаметром 6 мм на глубине 44 мм фиксируется индикаторами дефектоскопа.

Понятие «условная чувствительность» было введено в связи с желанием иметь простой и надежный способ задания чувствительности, воспроизводимой с высокой точностью любым дефектоскопистом в любой точке страны. Достаточным условием для этого является наличие стандартного образца СО-1 или СО-2, а в случае использования СО-2 необходимо также иметь дефектоскоп с аттенюатором, градуированным в децибелах.

Общим для всех трех способов задания чувствительности является то, что речь идет о воспроизведении данной настройки дефектоскопа. Принципиальная разница заключается в том, что эквивалентная и предельная чувствительности учитывают акустические характеристики (в первую очередь - затухание) объекта контроля, а условная не связана с ними.

С целью характеристики технических возможностей дефектоскопа в части усиления электрических сигналов введено понятие абсолютная чувствительность.

Абсолютная чувствительность определяется отношением минимального акустического сигнала, который регистрируется дефектоскопом, к амплитуде акустического зондирующего импульса.

Когда хотят поставить вопрос о фактических размерах неспошностей, выявляемых при контроле, то говорят о реальной чувствительности.

Реальная чувствительность характеризуется минимальными размерами реальных несплошностей конкретного типа, выявляемых в объектах конкретного вида на заданной глубине данными средствами контроля при заданных параметрах контроля и схеме прозвучивания.

Чувствительность – параметр контроля, определяющий возможность выявления отражателей минимального заданного размера. Стабильность чувствительности по поверхности изделия зависит от параметров сканирования и частоты следования зондирующих импульсов. Грубая поверхность объекта снижает чувствительность контроля и затрудняет стабилизацию контакта. Структурные помехи являются основным фактором, ограничивающим чувствительность ультразвукового контроля. Для улучшения выявляемости дефектов на фоне структурных шумов акустическое поле преобразователя следует максимально сконцентрировать в зоне предполагаемого расположения дефекта. Если дефект находится в дальней зоне, по возможности сужают диаграмму направленности, увеличивая размер пьезопреобразователя. Если в ближней зоне, рекомендуется применять фокусировку ультразвука. Выявляемость повышается при использовании ВРЧ и отсечки шумов прибора. Кроме того, следует уменьшать длительность импульсов, применять импульсы колоколообразной формы, продольные волны вместо поперечных (для них меньше коэффициент рассеяния), раздельные преобразователи.