12.) Импедансный метод контроля. Основы метода, аппаратура, возможности и область применения.

Характеристики многослойных конструкций. Многослойные и слоистые конструкции получают обычно путем соединения листов, пластин и других элементов, изготовленных из различных металлических и неметаллических материалов, склеиванием, пайкой или другим способом. Для этих конструкций характерными дефектами являются нарушения или ослабления соединений между элементами, а также расслоения в неметаллических элементах.

Наиболее эффективными для контроля слоистых конструкций являются низкочастотные специальные методы, реализуемые посредством сухого контакта: импедансный, велосиметрический, амплитудный, спектральный, акустико–топографический.

Физические основы импедансного метода. Метод основан на зависимости полного механического сопротивления контролируемого изделия от качества соединения отдельных его элементов между собой. Зона дефекта определяется по изменению механического импеданса контролируемого объекта в месте касания с преобразователем. Посредством преобразователя в изделии возбуждаются изгибные колебания звуковых частот. Механическим импедансом z называется отношение возмущающей силы F к вызываемой ею колебательной скорости  частиц среды в зоне приложения силы, т.е. z = F / . Сила является гармонической. С учетом того, что величины z, F и  являются комплексными, механический импеданс записывается в виде

, (6.1)

где R и X – активная и реактивная составляющие,  = arctg (X / R).

В качественных местах многослойной конструкции импеданс определяется всеми слоями, т.е. все изделие колеблется как единое целое. При этом модуль имеет относительно большую величину. Если же преобразователь расположен под дефектной зоной в виде расслоения или непроклея, то не приклеенный к внутреннему листу участок обшивки будет колебаться, как зажатый по контуру диск, независимо от всей конструкции. Поскольку жесткость обшивки меньше жесткости всей конструкции, импеданс, а следовательно и сила реакции на преобразователь, резко уменьшаются. Механический импеданс сложным образом зависит от размеров, плотности, упругих свойств материалов и степени затухания колебаний в изделии.

Изменение импеданса z можно зафиксировать по изменению коэффициента передачи Р или угла сдвига фаз  между напряжениями на пьезоэлементах преобразователя. Соответственно с этим различают амплитудный, фазовый и амплитудно–фазовый варианты импедансного метода.

Параметры контроля. Чувствительность импедансного метода определяется параметрами контролируемого изделия: жесткостью обшивки, модулем упругости внутреннего элемента, шероховатостью и кривизной поверхности и др. Чувствительность метода ограничивается такими факторами, как разброс значений механических импедансов в бездефектных зонах и упругое сопротивление зоны контакта преобразователя с изделием.

Аппаратура. Для контроля используется дефектоскоп АД–40И, позволяющий реализовать амплитудный и амплитудно фазовый варианты метода. Он имеет стрелочный индикатор для выбора режимов контроля, настройки и оценки результатов. Дефектоскоп снабжен набором преобразователей ПАДИ с различными резонансными частотами.