3.4.3 Направленность поля искателя
Направленность поля искателя представляет собой диаграмму описывающую угловое распространение ультразвуковых колебаний в дальней зоне. Стараются иметь более узкую направленность поля искателя, т.к. при этом ультразвук распространяется в более сфокусированном виде, в следствии, чего улучшаются выявляемость дефектов, измеряются более точно координаты дефектов и размеры дефектов. На направленность поля искателя влияют следующие факторы:
размеры пластины
частота или длины волны ультразвуковых колебаний
угол падения ультразвуковых колебаний
Направленность поля искателя повышается с увеличением размеров пьезопластины и частоты ультразвуковых колебаний и уменьшением угла падения.
Sinϕ=0.61*c/a*f
Диаметр пластины выбирается таким, чтобы обеспечить достаточную высокую направленность при заданной частоте.
-
f. Мгц
2а, мм
a*f
1.8
18
16.2
2.5
12
15
5
6-8
15-20
Увеличение произведения af свыше 20 не дает сужения поля направленности. Направленность поля искателя может быть несколько сужена за счет применения раздельно-совмещенных ПЭП.
Угол ввода и угол призмы
Эталонирование угла ввода производится по СО-2
Отклонение угла ввода луча от выбранного значения может быть вызвано:
изменением угла призмы β, в следствии истирания призмы,
случайным подъемом призмы,
изменением температуры контроля,
при контроле изделий большой толщины, ввиду расхождения ультразвукового пучка.
В
случае изменения температуры контроля,
изменение угла ввода определяется по
графику, или по формуле:
tu – температура, при которой измеряют угол ввода,
tк – температура контроля,
αu - угол ввода при температуре tu.
Отклонение угла ввода не должен превышать ±20 (для нефтегазодобывающей промышленности, газового оборудования),
Для снижения влияния различных факторов на точность угла ввода луча целесообразно:
контроль производить наклонным ПЭП, без особого нажатия на него с целью меньшего износа призмы
очищать поверхность по которой перемещается ПЭП, от загрязнении, брызг и т.д.
измерять угол ввода при такой же температуре, при которой будет производиться контроль, или
вводить поправку на возможные температурные изменения угла ввода .
4) при контроле изделий больших толщин и с большим коэффициентом затухания, учитывать уменьшение угла ввода.
Точность измерения координат дефектов
Прямой ПЭП Наклонный ПЭП
При контроле изделий прямым ПЭП, достаточно измерить глубину до дефекта, которая определяется соотношением:
Cl – скорость продольной волны в контролируемом изделии,
H – глубина залегания дефекта
t – время прохождения ультразвукового импульса от поверхности на которой установлен ПЭП до дефекта и обратно.
По этой формуле производят градуировку шкалы для прямого ПЭП. Определение координат залегания дефекта H и L при прозвучивании наклонным ПЭП основывается на измерении длины пути S, проходимого импульсом в металле и последующем перерасчете этой величины в координаты H и L, по известному углу ввода луча α.
Для наклонного ПЭП расстояние, пройденное ультразвуковой волной до дефекта рассчитывается по формуле:
Координаты залегания отражающей поверхности определяют по формуле:
α – угол ввода луча,
T – интервал времени между моментом излучения зондирующего импульса и моментом приема отраженного сигнала, т.е. общее время,
tп – время прохождения импульса в призме,
t – время прохождения импульса в металле.
Для измерения интервала времени в современных дефектоскопах предусмотрены специальные глубиномеры.
Точность измерения координат зависит:
от угла ввода
направленности поля искателя
точности работы глубиномера.