
- •Активные акустические методы
- •3. Классификация преобразователей
- •4. Обозначение преобразователей
- •Вопросы, выносимые на гос. Экзамен: Физические основы получения информации
- •Физические методы контроля
- •Обзорные лекции к государственному экзамену
- •1. Прохождение ультразвуковой волны через границу раздела двух сред
- •2. Коэффициенты прозрачности и отражения
- •3. Влияние тонкого слоя на прохождение волн
- •5.1 Основная учебно-методическая литература по дисциплине
- •5.2 Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине
Пример задач ФОПИ.
Для случая распространения упругой продольной гармонической волны в образце (металл или жидкость может быть любым) определить: интенсивность I0, акустическое давление, колебательную скорость частиц среды v и акустическое сопротивление, если частота колебаний волны f=Х3 МГц и амплитуда колебания частиц |U|=Y,Y·10-1Yм. Справочные данные по металлу: плотность ρ=8Х·103 Кг/м3; скорость распространения упругой продольной волны с=х,х·103 м/с.
Продольная ультразвуковая волна падает на границу раздела двух сред ( вода – сталь). Определить критические углы и углы преломления, если угол падения α составляет α = 40º. Вычислить коэффициент отражения R и коэффициент прохождения D для случая её нормального падения.
Плотность: воды ρ1=103 Кг/м3; углеродистой стали ρ2=7.8·103 Кг/м3. Скорость звука: в воде с1=1.49·103 м/с, в углеродистой стали с2=5.85 ·103/ 3.12 ·103м/с
Пример задач ФМК
Задача.1
Указать, какие ультразвуковые преобразователи можно использовать для контроля качества сварного шва с односторонним(двусторонним) доступом (схема шва представлена на рисунке), если в наличии имеются следующие преобразователи:
ПХХХХ-Х-ххо….. Длина каждого преобразователя Хмм.
d
L
b
Рис. 1 Схема сварного шва (d=Х0
мм; L=Х0 мм; b=Х0
мм).
Задача 3
Продольная ультразвуковая волна падает на границу раздела двух сред (например: алюминий – полистирол, плексиглас – сталь, стекло-полиуретан и т.п.). Определить критические углы и углы преломления, если угол падения α составляет α = ХХХХХº. Вычислить коэффициент отражения R и коэффициент прохождения D для случая её нормального падения.
Плотность: 1материал ρ1=ХХ·103 Кг/; 2материал ρ2=х·103 Кг/м3. Скорость звука: в 1материале с1=Х·103 (м/с), , во 2материале с2=х/х,Ч·103м/с
Задача.5
Определить, можно ли проводить неразрушающий контроль качества стальных деталей на глубине 1х, 2х, 3х мм от их поверхности, используя, прямой ультразвуковой преобразователь с диаметром Y мм и углом расхождения лучей в дальней зоне YYYYYYº.
Задача 7
Определить площадь плоского отражателя (дефекта) в материалеХ обнаруженного прямым преобразователем, диаметр которого равен хх мм, частота f = 5Х МГц, на расстоянии х0 мм от контролируемой поверхности. Уровень звукового давления N = YYY дБ.
Задача 8
Задача 10
Рассчитать режим намагничивания стали 38ХА (см. таблицу).
таблица
Марка стали |
Вид термической обработки |
Коэрци-тивная сила Hc, А/см |
Остаточная индукция Br, Т |
Максимальная магнитная проницаемость μmax |
Напряжённость постоянного намагничивающего поля при способе остаточной намагниченности , А/см |
|
Режим А |
Режим Б |
|||||
Согласно врианту |
Закалка в масле, отпуск при xxxxx0° - xxxxxxxxxxx0°С |
X,5 – Y,5 |
x,0y |
x00 |
? |
? |
"Физические методы контроля" – Цаплев А.В.
Активные акустические методы
В них применяются бегущие волны, и используют информацию о них при следующих методах:
1) Методы на прохождение
Они основаны на прохождении двух преобразователей (излучающего и приемного), расположенных по разные стороны КО.
В данном методе используют непрерывное излучение упругой волны, реже – импульсной. (ГОСТ 18353-80)
1) Амплитудный теневой метод (рис.1)
Основан на регистрации изменения амплитуды прошедшего сигнала под
влиянием дефекта.
Рис. 1
Здесь 1 – излучатель волны, 2 – приемник, 3 – усилитель, 4 – измеритель амплитуды.
2) временной (теневой) метод(рис.2) 4 – измеритель времени пробега волны
Рис.2
Этот метод базируется на запаздывании импульсов, полученных приемником. Это вызвано огибанием дефекта.
3) велосимметричный метод (рис.3)
Основан на изменении скорости упругих волн, связанного с наличием
дефекта (чаще всего в тонких образцах).
Рис. 3 4 – измеритель фаз.
В данном случае рассмотрен пример контроля тонкого изделия с наличием расслоения. Этот дефект снижает скорость звука. Скорость измеряют по сдвигу фаз.
2 Методы на отражение
1) эхо-метод ультразвуковой дефектоскопии (УЗД)( рис.4)
Основан на контроле изделий короткими зондирующими импульсами и регистрации отраженного от дефекта сигнала.
Преимущества эхо-метода:
- односторонний доступ;
- высокая точность определения координат;
- высокая чувствительность к внутренним дефектам.
Недостатки:
резкая зависимость амплитуды эхо-сигнала от ориентации дефект
Рис.4 1 – генератор, 2 – синхронизатор, 3 – индикатор (ЭЛТ), 4 – усилитель, 5 – зондирующий импульс, 6 – импульс от дефекта, 7 – донный импульс.
2) Зеркальный эхо-метод (тандем-метод)Рис.5
Применяется для обнаружения трещин, перпендикулярных поверхности
Рис.5
Для не вертикальных дефектов это соотношение может варьироваться.
3. Классификация преобразователей
Преобразователи можно классифицировать признаки:
1) по способу акустического контакта твердотельной части преобразователя с КО:
а) контактный (через масло, глицерин и т.д.);
б) иммерсионный: между преобразователем и КО имеется толстый слой воды (толщина больше длины волны);
в) контактно-эммерсионный (через тонкий слой жидкости);
г) щелевой-менисковый (между преобразователем и КО создается зазор порядка длины волны, жидкость удерживается силами поверхностного натяжения).
б), в) и г) позволяют контролировать изделия с более широкой шероховатостью.
2) по способу соединения преобразователя со схемой прибора:
а) совмещенные преобразователи: преобразователи, которые одновременно соединены с генератором и усилителем и служат как для излучения, так и для приема;
б) раздельные преобразователи: излучатель соединен с генератором, а приемник – с усилителем;
в) раздельно-совмещенные переобразователи (Р-С)
3) направлению акустической оси:
- прямые;
- наклонные.
4) по форме акустического поля:
- плоские;
- фокусирующие;
- широкополосные;
- фазированные решетки.
4. Обозначение преобразователей
Первая цифра: 1 – контактный способ;
2 – иммерсионный;
3 – контактно-эммирсионный;
4 – бесконтактный;
Вторая цифра – направление акустической оси
: 1 – прямой;
2 – наклонный;
3 – комбинированный;
Третья цифра – режим работы:
1 – совмещенный;
2 – раздельно-совмещенный;
3 – раздельный;
После третьей цифры может стоять буква:
Ф – фокусирующий;
Н – неплоский;
Четвертая цифра – частота преобразования;
Пятая и шестая цифры – угол ввода (для наклонных преобразователей);
Седьмая, восьмая и девятая цифры – дополнительные характеристики (например, порядковый номер модификации).