
- •1 Модуль
- •Назовите основные величины, характеризующие акустические волны и поясните их физический смысл и взаимосвязь.
- •Физический смысл тензора деформаций и тензора напряжений. Закон Гука, его физический смысл.
- •Дайте понятие интенсивности и энергии звуковой волны. В чем отличие волновых уравнений для описания бегущих и стоячих волн?
- •Какие типы волн могут распространяться в газовых, жидкостных и твердых средах? Какими физическими величинами определяются скорости распространения упругих волн?
- •Какие виды поверхностных волн могут распространяться на границах раздела сред и в чем их особенность? Опишите возможные способы возбуждения поверхностных волн.
- •В чем особенность нормальных волн и в каких условиях они могут существовать? Физический смысл дисперсии скорости звука. Практические способы возбуждения нормальных волн.
- •При каких условиях могут существовать критические углы на границе сред, в чем их смысл, как их определить, какие явления наблюдаются при этом?
- •Какими упругими постоянными характеризуются твердые среды? Что такое волновое сопротивление среды и чем оно определяется?
- •Назовите основные акустические характеристики сред. Поясните механизм затухания акустических волн.
- •Как зависит коэффициент затухания от структуры среды и от частоты колебаний? Какое значение придается затуханию волн в акустическом контроле?
- •Механизм затухания волн в различных средах. Поглощение и рассеяние волн.
- •Отражение и преломление акустических волн на границах раздела сред. Трансформация волн. Критические углы.
- •В чем сущность закона Снеллиуса при падении акустической волны на границу раздела двух сред? в чем сущность коэффициентов отражения и прохождения и от чего они зависят?
- •Как используется наличие критических углов в практике контроля?
- •Как определить угол падения акустических волн при заданном угле ввода пучка в объект? Обратная задача.
- •Особенности отражения волн от свободной границы твердого тела. Обменные углы.
- •Дифракция волн в твердых телах. Явление поляризации для акустических волн.
- •Отражение и прохождение акустических волн при нормальном падении на границу двух сред, разделенных тонким слоем. Просветление границы.
- •2 Модуль
- •В чем состоит физическая сущность пьезоэффекта?
- •Перечислите основные свойства и характеристики пьезоматериалов и дайте их физический смысл.
- •Чем определяется механическая добротность пьезопреобразователей? За счет каких параметров можно реально повысить мощность акустического излучателя?
- •Опишите структуру традиционного электроакустического тракта.
- •Опишите структуру прямого пьезопреобразователя и назначение отдельных элементов.
- •В чем состоит физический смысл коэффициента преобразования? Каким образом можно добиться реального увеличения коэффициента преобразования?
- •Какими преимуществами обладают широкополосные преобразователи? Какие существуют способы расширения полосы пропускания частот для пьезопреобразователей?
- •Каким образом обеспечивается стабильный контакт преобразователя с объектом контроля? Как влияет толщина слоя смазки на чувствительность контроля?
- •Ршх пэп. Причины возникновения шумов преобразователей и способы их уменьшения.
- •Что такое поле излучения преобразователя и чем оно характеризуется? Диаграмма направленности.
- •Что такое ближняя и дальняя зоны преобразователя и чем она характерна? Как можно объяснить наличие осцилляций в ближней зоне преобразователя?
- •Изменится ли направленность акустического поля дискового преобразователя при изменении его диаметра или параметров среды?
- •Поясните методику построения мнимого излучателя для плоскопараллельной задержки.
- •Поясните методику построения мнимого излучателя для наклонной задержки.
- •Какие типы фокусирующих преобразователей используются в практике контроля и в чем их особенность? Какими параметрами характеризуется поле излучения фокусирующего преобразователя?
- •Наклонные, раздельно-совмещенные, хордовые пэп. Конструкции и параметры.
- •Основные характеристики преобразователей и способы их определения.
- •В чем особенность и эффективность преобразователей на фазированных решетках.
- •Модуль 3
- •Физические основы эхо-метода контроля. Структура и принцип действия эхо-импульсного дефектоскопа (требования к узлам).
- •Основные типы искусственных дефектов. Расчет акустического тракта. Ард-диаграммы и их применение.
- •Характеристики эхо-метода контроля: глубина прозвучивания, мертвая зона, разрешающая способность. Способы улучшения характеристик.
- •Чувствительность эхо-метода контроля и способы ее повышения. Что такое уровень чувствительности и какие уровни различают при реализации контроля?
- •Виды сканирования объектов. Шаг и скорость сканирования.
- •Особенности повышения чувствительности эхо-метода при высоком уровне помех.
- •Помехи при эхо-методе контроля и способы их уменьшения.
- •Способы определения координат и оценка размеров и формы дефектов при эхо-методе контроля.
- •Теневой метод контроля. Физические основы метода. Оценка изменения уровня сигнала в зависимости от величины дефекта и параметров объекта контроля.
- •Особенности аппаратуры для реализации теневых методов контроля. Помехи при теневом контроле и способы их уменьшения.
- •На чем основаны временной теневой и дифракционно-временной методы контроля, их возможности?
- •Зеркально-теневой метод контроля. Схемы прозвучивания. Оценка результатов контроля.
- •Измеряемые характеристики и признаки дефектов.
- •Схемы измерения условных размеров дефектов. Погрешности измерения условных размеров. Какие существуют способы задания крайних положений преобразователя при измерении дефектов?
- •Методы распознавания типа дефектов (по условным размерам, по коэффициенту формы).
- •Методы распознавания типа дефектов (по параметрам трансформированных и дифрагированных волн).
- •Стандартные образцы со-1, со-2, со-3, используемые при настройке аппаратуры.
- •Стандартные образцы предприятия (соп), их особенности и виды отражателей.
- •Модуль 4
- •Физический смысл появления акустической эмиссии. Источники появления волн акустической эмиссии и основные параметры аэ.
- •Акустическая эмиссия при деформации материалов и многократном нагружении. Какие требования предъявляются к аппаратуре и преобразователям при контроле методом аэ?
- •Приведите примеры практического применения метода аэ. Какие преимущества имеет метод аэ по сравнению с другими?
- •Методика определения местоположения дефектов по сигналам аэ. Число каналов и топология расположения преобразователей при контроля аэ-методом?
- •Методика проведения аэ-контроля:требования к аппаратуре и условиям проведения контроля, подготовка объекта к контролю, подготовка аппаратуры.
- •Принцип действия ультразвукового эхо-импульсного толщиномера. Виды акустических трактов при контроле толщин изделий?
- •Виды погрешностей при измерениях толщины. Контрольные образцы.
- •Ограничивающие параметры объекта контроля при эхо-импульсной толщинометрии. От каких факторов зависит диапазон измерений в толщиномерах?
- •Методика проведения толщинометрии реальных объектов.
- •Особенности акустического контроля неметаллических и композиционных многослойных конструкций. Дефекты соединений.
- •Сущность, аппаратура и область применения интегральных и локальных методов свободных колебаний.
- •Импедансный метод контроля. Основы метода, аппаратура, возможности и область применения.
- •Велосимметрический метод контроля. Основы методов, аппаратура, возможности и область применения.
- •Акустический контроль физико-механических характеристик материалов (твердость и прочность материалов). Особенности методики и аппаратуры.
- •Особенности контроля прочности бетона и структуры чугуна.
- •Акустический контроль поверхностных характеристик материалов (шероховатость, поверхностно упрочненные слои).
- •Контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций и труб.
Виды сканирования объектов. Шаг и скорость сканирования.
Ш
аг
сканирования зависит от способа
сканирования. Обычно применяют один из
двух вариантов сканирования:
поперечно-продольное или продольно-поперечное.
Способ сканирования, при котором
ПЭП перемещают в поперечном направлении
относительно контролируемого сечения,
систематически сдвигая на определенное
расстояние в продольном направлении,
называют поперечно-продольным.
Расстояние между соседними траекториями перемещения преобразователя при любом способе сканирования называют шагом сканирования.
При поперечно-продольном перемещении ПЭП максимальный шаг сканирования для изделий толщиной 50 мм и более обычно выбирают равным половине размера пьезоэлемента в направлении, перпендикулярном перемещению. Для изделий толщиной менее 50 мм он определяется экспериментально и соответствует половине условной протяженности дискового отражателя площадью, равной площади минимально фиксируемого дефекта, определенной на поисковой чувствительности.
При продольно-поперечном способе сканированияПЭП перемещают в продольном направлении относительно контролируемого сечения, систематически сдвигая на определенное расстояние в поперечном направлении. Применение продольно-поперечного сканирования дает существенный выигрыш в производительности труда, поскольку шаг этого сканирования увеличивается по мере удаления от шва за счет расширения пучка колебаний.
Максимальная скорость сканирования Vmax должна быть такой, чтобы:
в процессе перемещения ПЭП (то есть в динамическом режиме) не ухудшалось качество акустического контакта;
за время перемещения ПЭП над компактной несплошностью дефектоскопист успел отреагировать на индикацию, промелькнувшую на индикаторе;
за время перемещения ПЭП над несплошностью минимально фиксируемого условного размера ∆Lmin дефектоскоп излучил не менее nзондирующих импульсов при частоте посылок F.Vmax ≤ ∆LminF/n
Частота следования зондирующих импульсов. Очевидно, что при низкой частоте следования на участке перемещения ПЭП во время между двумя моментами излучения импульса чувствительность дефектоскопа будет падать.
Минимальный условный размер фиксируемого дефекта экспериментально можно определить как усредненный результат многократных и тщательных лабораторных измерений, выполненных при заданной чувствительности, малой скорости сканирования и высоком качестве акустического контакта. Повышение скорости сканирования и увеличение шага приводят к увеличению минимального условного размера фиксируемого дефекта.
В практике контроля принято считать, что минимальный условный размер несплошности, фиксируемой в любой точке изделия, больше условного размера минимального плоскодонного отражателя, подлежащего регистрации в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на контроль.
Стабильность акустического контакта определяется качеством подготовки поверхности ввода, наличием и постоянством толщины слоя контактной жидкости между поверхностью ПЭП и изделием и скоростьюсканирования.Показателем стабильности акустического контакта на эквидистантных равноудаленных) поверхностях в однородном по коэффициенту затухания материале является небольшой диапазон амплитуд донного сигнала при контроле прямым преобразователем (± 2 дБ).