2.11. Акустические методы неразрушающего контроля

Акустический неразрушающий контроль – это неразрушающий контроль, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля.

Упругие (акустические) колебания – механические колебания упругих частиц среды, возникающие под действием механического возбуждения.

Упругие (акустические) волны – процесс распространения в упругой среде механического возбуждения.

В зависимости от частоты упругих колебаний различают:

– инфразвук (с частотой до 16…25 Гц);

– звук (с частотой от 16…25 Гц до 15…20 кГц);

– ультразвук (с частотой от 15…20 кГц до 1000 МГц);

– гиперзвук (с частотой свыше 1000 МГц).

При акустическом неразрушающем контроле используют колебания звукового и ультразвукового диапазонов с частотой от 50 Гц до 50 МГц.

В зависимости от поставленных целей и задач, решаемых с помощью акустического неразрушающего контроля, различают:

– акустическую дефектоскопию;

– акустическую дефектометрию;

– акустическую толщинометрию;

–акустическую структурометрию.

Акустическая дефектоскопия – акустический неразрушающий контроль на наличие дефекта типа нарушения сплошности и однородности.

Акустическая дефектометрия – измерение параметров дефектов, оценка их вида и ориентации в объекте контроля методами акустического неразрушающего контроля.

Акустическая толщинометрия – измерение толщины объекта контроля методами акустического неразрушающего контроля.

Акустическая структурометрия – определение структуры материала объекта контроля методами акустического неразрушающего контроля.

При акустическом неразрушающем контроле используют:

– пьезоэлектрический преобразователь, принцип работы которого основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте;

– электромагнитно-акустический преобразователь, принцип работы которого основан на взаимодействии возбуждаемого им электромагнитного поля с электромагнитным полем, наводимым в материале объекта контроля.

Методы акустического неразрушающего контроля подразделяются на две группы:

– активные, основанные на излучении и приеме упругих колебаний и волн;

– пассивные, основанные на приеме упругих колебаний и волн.

Активные методы акустического неразрушающего контроля, основанные на излучении и приеме упругих волн, в соответствии с ГОСТ 23829-85 подразделяются на подгруппы:

– методы прохождения;

– методы отражения;

– комбинированные методы;

– импедансные методы.

Акустический метод прохождения – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на излучении и приеме волн, однократно прошедших через объект контроля в любом направлении, и анализе их параметров.

Методы прохождения предполагают наличие двух преобразователей: излучателя и приемника, расположенных по разные стороны объекта контроля или контролируемого участка. При данных методах контроля используют импульсное, реже непрерывное излучение. К методам прохождения относятся:

– теневой метод, основанный на анализе уменьшения амплитуды прошедшей волны, обусловленного наличием дефекта;

– временной теневой метод, основанный на анализе увеличения времени прохождения упругих колебаний, обусловленного наличием дефекта в объекте контроля;

– велосимметрический метод, основанный на анализе изменения скорости упругих волн, обусловленного наличием дефекта в объекте контроля.

Акустический метод отражения – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на излучении акустических колебаний, отражения их от поверхности раздела двух сред и анализе параметров отраженных импульсов.

В методах отражения используются один или два преобразователя. При данных методах контроля применяют, как правило, импульсное излучение. К методам отражения относятся:

– эхометод, основанный на анализе параметров акустических импульсов, отраженных от дефектов и поверхностей объекта контроля;

– эхозеркальный метод, основанный на анализе параметров акустических импульсов, отраженных от дефекта и донной поверхности объекта контроля;

– дельта метод, основанный на использовании дифракции волн на дефекте;

– реверберационный метод, основанный на анализе времени объемной реверберации в объекте контроля.

В комбинированных методах используются принципы, как прохождения, так и отражения упругих волн. К ним относятся:

– зеркально-теневой метод, основанный на анализе акустических импульсов после двукратного или многократного их прохождения через объект контроля и регистрации дефектов по обусловленному или изменению амплитуды сигнала, отраженного от донной поверхности;

– эхотеневой метод, основанный на анализе как прошедших, так и отраженных волн;

– эхосквозной метод, являющийся разновидностью теневого метода.

Импедансный акустический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении в объекте контроля упругих колебаний и анализе изменения механического импеданса участка поверхности этого объекта.

Активные методы акустического неразрушающего контроля, основанные на излучении и приеме колебаний, подразделяются на две подгруппы:

– методы свободных колебаний, основанные на возбуждении свободно затухающих упругих колебаний в объекте контроля или его части и анализе параметров этих колебаний;

– резонансные методы (методы вынужденных колебаний), основанные на возбуждении вынужденных упругих колебаний в объекте контроля или его части и анализе параметров колебаний системы "объект контроля – преобразователь" при резонансах или в близи них.

В свою очередь методы свободных и вынужденных колебаний подразделяются на методы:

– локальный;

– интегральный.

К пассивным методам акустического неразрушающего контроля, основанным на приеме упругих колебаний или волн, относятся следующие методы неразрушающего контроля:

– вибрационно-диагностический;

– шумодиагностический;

– акустико-эмиссионный.