- •1. Способы акустического контакта с объектом контроля и особенности сканирования объектов. Достижение стабильного акустического контакта.
- •2. Физический смысл и взаимосвязь основных величин, характеризующих акустические волны. Закон Гука и его место в акустике.
- •3. Волновое уравнение для бегущих и стоячих волн. Интенсивность и энергия звуковых волн.
- •4. Продольные, поперечные и поверхностные волны. Способы их возбуждения и скорости распространения.
- •5. Нормальные волны. Особенности возбуждения и распространения.
- •6. Отражение и преломление акустических волн на границах раздела сред. Трансформация волн. Критические углы.
- •Коэффициенты отражения и прохождения по амплитуде
- •7. Отражение и прохождение акустических волн при нормальном падении на границу двух сред, разделенных тонким слоем. Просветление границы.
- •8. Отражение от свободной границы твердого тела. Обменные
- •9. Механизм затухания волн в различных средах. Поглощение и рассеяние волн, их зависимость от структуры среды и частоты колебаний.
- •10. Дифракция и поляризация акустических волн.
- •11. Физическая сущность пьезоэффекта. Электрические, механические и пьезоэлектрические свойства пьезоматериалов.
- •12. Основные характеристики преобразователей и способы их определения.
- •13. Структура пьезопреобразователей и назначение отдельных элементов. Классификация преобразователей.
- •14. Особенности и характеристики фокусирующих преобразователей.
- •15. Широкополосные преобразователи (конструктивные особенности, характеристики, способы расширения полосы пропускания частот).
- •16. Устройство, принцип действия и возможности эма-преобразователей.
- •17. Коэффициенты преобразования, способы их повышения.
- •18. Акустическое поле дискового преобразователя.
- •19. Особенности расчета акустического поля преобразователя через мнимый излучатель (прямых и наклонных).
- •20. Классификация и физическая сущность основных методов акустического контроля. Преимущества и недостатки акустического контроля, области применения.
- •21. Физические основы эхо-метода контроля. Электроакустический тракт дефектоскопа.
- •22. Основные типы искусственных дефектов. Расчет акустического тракта. Ард-диаграммы и их применение.
- •23. Характеристики эхо-метода контроля: глубина прозвучивания, мертвая зона, разрешающая способность. Способы улучшения характеристик.
- •24. Чувствительность эхо-метода контроля и способы ее повышения.
- •25. Структура и принцип действия эхо-импульсного дефектоскопа (требования к узлам).
- •26. Особенности повышения чувствительности эхо-метода при высоком уровне помех.
- •27. Помехи при эхо-методе контроля и способы их уменьшения.
- •28. Способы определения координат и оценка размеров и формы дефектов при эхо-методе контроля
- •29. Теневой метод контроля. Физические основы метода. Оценка изменения уровня сигнала в зависимости от величины дефекта и параметров объекта контроля.
- •30. Особенности аппаратуры для реализации теневых методов контроля. Помехи при теневом контроле и способы их уменьшения.
- •31. Зеркально-теневой метод контроля. Схемы прозвучивания. Оценка результатов контроля.
- •33. Погрешности эхо-импульсных толщиномеров и способы их уменьшения.
- •34. Источники появления волн акустической эмиссии и параметры эмиссии. Метод контроля с использованием аэ.
- •35. Особенности аппаратуры для регистрации аэ. Применение метода аэ при испытаниях и эксплуатации изделий, при контроле процессов сварки, резания.
- •36. Особенности акустического контроля неметаллических и композиционных многослойных конструкций. Сущность, аппаратура и область применения метода свободных колебаний.
- •37. Импедансный метод контроля. Основы метода, аппаратура, возможности и область применения.
- •38. Велосимметрический и акустико-топографический методы контроля. Основы методов, аппаратура, возможности и область применения.
- •39. Акустический контроль физико-механических характеристик материалов (твердость, прочность). Особенности методики и аппаратуры.
- •40. Особенности акустического контроля физико-механических характеристик объектов по изменению скорости и затуханию волн (структура металлов, коррозия).
- •41. Акустический контроль поверхностных характеристик материалов (шероховатость, поверхностно упрочненные слои).
- •42. Методика настройки дефектоскопа по стандартным и контрольным образцам при контроле различных объектов.
- •43. Измеряемые характеристики и признаки дефектов.
- •44. Методы распознавания типа дефектов (по условным размерам, по коэффициенту формы).
- •45. Методы распознавания типа дефектов (по параметрам трансформированных и дифрагированных волн).
- •46. Методы визуализации акустических полей: особенности, разрешение, аппаратура.
- •47. Бесконтактные методы возбуждения и приема акустических волн.
1. Способы акустического контакта с объектом контроля и особенности сканирования объектов. Достижение стабильного акустического контакта.
Эффективность акустического контроля в значительной мере определяется качеством передачи энергии от преобразователя объекту и обратно. Ультразвуковые волны хорошо отражаются от воздушных зазоров, поэтому между поверхностями преобразователя и объекта контроля помещаются звукопрозрачные среды, чаще всего жидкие. Существует несколько способов обеспечения акустической связи в системе “преобразователь - объект”.
1. Контактный способ. Акустический контакт достигается прижатием преобразователя к поверхности объекта, на которую предварительно наносится слой жидкости толщиной менее длины волны. В качестве контактных сред используют солидол, раствор глицерина в воде, автол, различные виды технических масел и другие вещества. Удержание контактной среды в зазоре обеспечивается различными способами: капиллярным, гидростатическим, электродинамическим и посредством магнитных прижимов. Перспективно использование магнитных контактных жидкостей. Вместо жидкостного слоя может быть применен эластичный материал, например, полиуретан, резина и т.п.
2. Щелевой способ предполагает создание между преобразователем и объектом зазора толщиной порядка длины волны и заполнение его контактной средой. Жидкость в зазоре удерживается силами поверхностного натяжения или подается непрерывно под давлением.
3. Иммерсионный способ обеспечивает акустический контакт через слой жидкости толщиной больше пространственной длительности акустического импульса для импульсного излучения или нескольких длин волн для непрерывного излучения. Для проведения контроля иммерсионным способом изделие погружают в ванну либо создают локальную ванну в области ввода ультразвуковых волн. Иммерсионный контакт может быть обеспечен струйным вариантом подачи жидкости.
4. Бесконтактный способ возбуждения и приема упругих волн не требует соприкосновения преобразователя с объектом и применения специальных сред для контакта. Практическая реализация бесконтактного способа осуществляется посредством взаимодействия с объектом электромагнитных и электростатических полей, лазерного излучения и тепловых полей.
При контроле может применяться и сухой точечный контакт, осуществляемый через выпуклую поверхность преобразователя, имеющую двойную кривизну. Такая связь имеет место при импедансном методе.
Достижение максимальной стабильности акустического контакта преобразователя с объектом контроля.
Сущность условия состоит в том, чтобы величина имела минимальные изменения при изменении толщины контактной жидкости.
В общем случае причиной нестабильно- сти акустического контакта является интерференция УЗ-волн, распростра-няющихся в слое и испытывающих отражение на его границах. Суть способов - обеспечение возможно полного прохождения отраженной от объекта волны в демпфер. В данном случае для устранения интерференции необходимо погасить волну cbd, которая после отражения от объекта возвращается к пластине и отразившись от нее, суммируется с волной ac.
Наиболее удачным способом для кварцевого преобразователя является введение четвертьволнового протектора, который должен обладать характеристическим импедансом, равным, где Z3 - импеданс жидкости. Благодаря этому он обеспечивает прозрачность границы жидкость-демпфер. Полуволновая пластина не влияет на прозрачность границы. Таким образом, волна cb из контактной жидкости приходит в демпфер и гасится в нем.