42. Особенности повышения чувствительности эхо-метода при высоком уровне помех.

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.

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.

43. Помехи при эхо-методе контроля и способы их уменьшения.

Помехами называют возмущения, накладывающие­ся на принимаемый сигнал и мешающие его приему. Шумом называют помехи, случайные по амплитуде, времени прихода, фазе колебаний. Помехами эхометода в более узком смысле называют мешающие приему полезных сигналов импульсы, не меняющие сво­ею положения во времени относительно зондирующего импульса при неизменных условиях контроля.

Различают аддитивные и мультипликативные помехи и шумы. Аддитивные складываются с полезным сигналом, а мультиплика­тивные перемножаются с ним. Примеры источников мультиплика­тивных помех: изменение качества акустического контакта, локаль­ные изменения коэффициента затухания. Рассматриваемые далее помехи относятся к аддитивным.

Электрические или акустические помехи

Эти помехи случайны во времени. Первые из них связаны с работой контактных устройств, а вторые возникают в результате трения или ударов по контролируемому объекту (особенно при контроле в динамике).

От данных помех можно отстроится экранированием прибора и преобразователей, стробированием времени прихода эхо-импульсов от дефекта, а также повторным зондированием зоны контроля.

Помехи приемника дефектоскопа

Cвязанные с шумами усилительного тракта. Для их подавления используют дифференциальные схемы в усилителях, снижают входное сопротивление в предусилителе. Снижают коэффициент усиления, но увеличивают амплитуду генератора зондирующих импульсов и коэффициент преобразования преобразователя.

Шумы преобразователя

О ни возникают в результате многократного отражения волн в пьезоэлементе, протекторе, жидком слое. При удалении от зондирующего импульса эти помехи исчезают. Для борьбы с шумами существуют специальные методы, основанные на подборе конструкций, размеров, материала отдельных элементов преобразователя и на их согласовании. Наименьшим уровнем помех обладают раздельно-совмещенные преобразователи.

Л ожные сигналы

О ни возникают в результате отражения от выступов, выточек, отверстий и других элементов формы изделия. Эти сигналы мешают выявлению дефектов на отдельных участках линии развертки, не влияя на общий уровень чувствительности. Выделение ложных сигналов может быть произведено путем сопоставления формы изделия с разверткой на ЭЛТ. Зоны контроля могут быть выделены стробимпульсами. Практически выделить ложный сигнал можно, изменив его амплитуду при нажатии на точку, в которой отражается луч или через которую он проходит. Дифракционное рассеяние на ребре двухгранного угла

О тражения от участков поверхности вала, на которую напрессована втулка

При контроле продольными волнами изделия с отверстием или выточкой вблизи боковой поверхности помимо прямого отражения от отверстия (положение преобразователя 1), будут также наблюдаться сигналы в положениях преобразователя 2 и 3 в результате двойного отражения от отверстия и боковой поверхности.

При контроле продольными волнами цилиндрических изделий по боковой поверхности помимо сигнала, соответствующего лучу, прошедшему по диаметру путь d (в одном направлении), будут наблюдаться сигналы, испытавшие двукратное отражение от стенок цилиндра

При контроле длинных изделий небольшого поперечного сечения сигнал, отраженный от двугранного угла, может суммироваться с донным сигналом и изменить его амплитуду.

Структурные помехи

Они связаны с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зонах с крупными зернами материала. Данные помехи часто называют структурной реверберацией. В зависимости от фаз отдельных сигналов они могут взаимно усилить или ослабить друг друга.

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.