3.2.Пассивные акустические методы

Пассивные акустические методы основаны на анализе упругих колебаний волн, возникающих в самом контролируемом объекте.

Наиболее характерным пассивным методом является акустико-эмиссионный метод (рис. 3.6,б). Явление акустической эмиссии состоит в том, что упругие волны излучаются самим материалом в результате внутренней динамической локальной перестройки его структуры. Такие явления, как возникновение и развитие трещин под влиянием внешней нагрузки, аллотропические превращения при нагреве или охлаждении, движение скоплений дислокаций, - наиболее характерные источники акустической эмиссии. Контактирующие с изделием пьезопреобразователи принимают упругие волны и позволяют установить место их источника (дефекта).

Пассивными акустическими методами являются вибрационно-диагностический и шумодиагностический. При первом анализируют параметры вибраций какой-либо отдельной детали или узла (ротора, подшипников, лопатки турбины) с помощью приемников контактного типа, при втором – излучают спектр шумов работающего механизма, обычно с помощью микрофонных приемников.

По частотному признаку акустические методы делят на низкочастотные и высокочастотные. К первым относят колебания в звуковом и низкочастотном (до нескольких десятков кГц), ультразвуковом диапазонах частот. Ко вторым – колебания в высокочастотном ультразвуковом диапазоне частот: обычно от нескольких сот кГц до 20 МГц. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми.

3.3. Шумы и помехи при контроле методами отражения и прохождения.

Помехами называют возмущения, накладывающиеся на принимаемый сигнал и мешающие его приему. Шумом называют помехи, служащие по времени прихода. Помехи для эхо-метода следующие:

а) внешние шумы электрические (от выключателей, сварочных аппаратов и т.п.) и акустические (удары по контролируемому изделию). Видны на экране дефектоскопа как случайно появляющиеся импульсы только при большом их количестве, но всегда оказывают мешающее действие на автоматический сигнализатор дефектов;

б) тепловые шумы электрических элементов (сопротивлений, транзисторов и т.п.) на входе приемника дефектоскопа. Видны на экране при большом усилении приемника как увеличение толщины или размытие линии развертки;

в) помехи преобразователя – отражения в протекторе, демпфере призмы. Видны как импульсы, следующие после зондирующего. При контроле по раздельной схеме это может быть сигнал от поверхностной волны между излучателем и приемником. При контакте преобразователя с каким-либо объектом (изделием, пальцем дефектоскописта) они изменяют свою амплитуду, но сохраняют положение на линии развертки;

д) ложные сигналы от выточек, выемок на поверхности изделия, например от неровностей сварного шва. Эти сигналы перемещаются по линии развертки (как и сигналы от дефектов) при движении преобразователя. При нажатии пальцем, смоченным маслом, на участок поверхности, от которого отражается или по которому проходит волна, эти сигналы меняют свою амплитуду, так как часть энергии ультразвука переходит в палец. Если колебания в волне происходят вдоль поверхности, к которой прикасаются пальцем, то ложный сигнал не изменяет своей амплитуды, например головная волна не чувствительна к прикосновению;

е) структурные помехи связаны с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зерна материала. На экране изображаются в виде большого количества импульсов беспорядочно изменяющихся по амплитуде и положению на линии развертки при движении преобразователя по поверхности изделия. Материалы, состоящие из крупных сильно отражающих ультразвук зерен (например, литая нержавеющая сталь) имеют очень большой уровень структурных помех, такие изделия не удается контролировать ультразвуком.

При контроле теневым методом существуют помехи, вызываемые факторами а, б, и д, однако главными будут помехи, влияющие на изменение амплитуды сквозного сигнала (для амплитудного метода) или на время его прихода (для временного метода). Изменение амплитуды происходит под влиянием нестабильности акустического контакта, поэтому этот метод применяют чаще всего в иммерсионном варианте. На изменение амплитуды влияет также непараллельность поверхностей изделия, поэтому амплитудным теневым методом контролируют изделия простой формы. Изменение времени прихода сквозного сигнала происходит в результате нестабильности скорости ультразвука.

Контроль зеркально-теневым методом затрудняют помехи, присущие как эхо- так и теневому амплитудному методам. Очень мешает контролю изменение отражающих свойств донной поверхности, например ее коррозия.