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-хх^о….. 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.

1. 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).