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

Основные характеристики или параметры, определяющие достоверность результатов контроля эхо-методом, делятся на две группы:

а) параметры аппаратуры, которые могут регулироваться в пределах, определяемых устройством дефектоскопа;

б) эксплуатационные параметры, определяющие область применения и эффективность метода контроля.

Современные дефектоскопы и другие приборы акустического контроля имеют достаточно широкие диапазоны изменения аппаратурных параметров и обеспечивают достижение оптимальных характеристик контроля.

Наибольший интерес представляют эксплуатационные характеристики контроля и способы достижения их оптимальных значений.

Максимальная глубина прозвучивания r_max - наибольшая глубина, на которой выявляется дефект заданного размера. Она ограничивается теми же факторами и повышается теми же средствами, что и чувствительность при контроле большой толщины.

Дополнительным фактором, ограничивающим глубину прозвучивания, является максимальный диапазон развертки прибора t_max. Условие ограничения записывается следующим образом:

(2.33)

При отсутствии явных структурных помех для повышения чувствительности и r_max следует:

- увеличить до максимума чувствительность прибора;

- изменить конструкцию преобразователя, увеличив его площадь, применив более высокочувствительные пьезоматериалы, просветляющие протекторы, уменьшив сопротивление демпфера;

- выбрать оптимальную частоту.

Минимальная глубина прозвучивания r_min - мертвая зона, определяется минимальной глубиной залегания дефекта, надежно выявляемого прибором. Согласно ГОСТу мертвая зона определяется по отражению ультразвука от искусственного дефекта типа цилиндра диаметром 2 мм, выполненного в образце из контролируемого материала. При УЗ контроле эхо-импульсным методом на вход приемно-усилительного тракта кроме эхо-сигналов от дефектов поступает импульс от генератора импульсов возбуждения. Если дефект расположен в зоне под поверхностью так, что эхо-сигнал от него возвращается раньше, чем окончилось излучение генератора, то дефект обнаружен не будет. При контроле по совмещенной схеме величина r_min ограничивается длительностью  зондирующего импульса, временем _в восстановления чувствительности усилителя после воздействия зондирующего импульса и длительностью _p реверберационных шумов преобразователя. При этом величина r_min оценивается по формуле

(2.34)

Для наклонных преобразователей с учетом наклонного падения лучей справедлива формула

(2.35)

т.е. мертвая зона уменьшается с увеличением угла призмы.

6дБ

6 дБ

Рисунок 2.3 – Экспериментальное определение мертвой зоны

При экспериментальном определении мертвой зоны дефект считается выявленным, если впадина между зондирующим импульсом и эхо-импульсом от дефекта составляет не менее 6 дБ (рисунок 2.3).

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

Разрешающая способность эхо-метода определяется минимальным расстоянием между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются раздельно. Различают лучевую r и фронтальную l разрешающие способности. Первая определяется минимальным расстоянием r между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенным в направлении хода луча вдоль акустической оси преобразователя. Такие отражатели в виде пазов и отверстий предусмотрены в эталоне СО1. Значение r зависит от частоты, длительности  излучаемого импульса, максимальной скорости развертки и составляет обычно r= ( 1,5…2). При оценке r в изделии требуется пересчет

(2.36)

где r_э и c_э - разрешающая способность и скорость звука в оргстекле.

Фронтальная разрешающая способность определяется минимальным расстоянием l между двумя раздельно выявляемыми дефектами, залегающими на одной глубине. При этом значение l должно превышать большую из двух величин

l>D (2.37)

r/D

где D - диаметр преобразователя.

Рисунок 2.4 – Пояснение понятия разрешающей способности

Критерием разрешения является снижение провала между импульсами не менее, чем на 6 дБ (рисунок 2.4).