Анализ влияния скорости на достоверность результатов сплошного контроля / Ермоленко1

Есть проблемы в использовании высокоскоростного мобильного средства «Спринтер» – пока не реализована передача данных. Решение этого вопроса необходимо для полноценной работы

Возможное решение проблемы:

˗приобретения современного модема;

˗приобретение спутникового оборудования;

˗запись дефектоскопических данных на жесткий диск и передача его в ближайшее ПЧ.

2. Виды представления дефектоскопической информации

Так как используются разные средства контроля с разным количеством каналов, то представление информации необходимо сделать так, чтобы оператор и расшифровщик не пропустили интересующие их сигналы.

Поэтому разные средства контроля могут выводить различный вид информации, такие как:

˗А-скан;

˗В-скан;

˗С-скан.

Рассмотрим подробнее их особенности.

2.1 Особенности А-скана

А-разверткой (или А-сканом) называют такую форму представления сигнала на экране ультразвукового прибора, при котором ось абсцисс время,

а ось ординат – амплитуду [9].

Рисунок 2.1 – Пример А-скана; 1 – несплошность; 2 – донная поверхность; 3 – объект контроля;

4 – прямой преобразователь; 5 – поверхность ввода; Т – зондирующий импульс; F – эхо-сигнал от дефекта/несплошности; W–эхо-сигнал от боковой стенки; B – донный сигнал

А-скан используется в любом приборе и из него уже делаются любые другие развертки. Но на этом виде представления информации при большом количестве информации (контроль рельсов в пути дефектоскопной тележкой) легко пропустить дефект или выдать ложный сигнал. Поэтому А-развертку в рельсовой дефектоскопии чаще используют для вторичного контроля.

2.2 Особенности В-скана

В-разверткой (В-сканом) называют изображение информативных сигналов в плоскости сечения объекта контроля, перпендикулярной поверхности ввода и параллельной плоскости падения волны. В основном используют для определения глубины залегания и длины отражателя [9].

Рисунок 2.2 – Пример В-скана; 1 – прямой преобразователь, сканирующий вдоль прямой;

2 – поверхность ввода;3 – объект контроля; 4 – несплошность; 5 – донная поверхность; S – эхо-сигнал от поверхности; F – эхо-сигнал от дефекта/несплошности; В – донный эхо-сигнал

Для сплошного контроля рельсов в пути применяют именно В-развертку. На ней можно сразу представить несколько каналов на одном

изображении так, что их сигналы будут как бы дополнять друг друга, что невозможно реализовать на А-скане. Также удобно вычислять, где находится дефект. Есть минусы с привязкой к расположению объекта контроля. Это связано с тем, что:

1.в ж.д. км не 1000 м;

2.иногда км следуют не по порядку друг за другом;

3.допускается погрешность датчика пути до 10%, что на 1 км составит 100 м.

2.3 Особенности С-скана

С-разверткой (С-сканом) называют изображение информативных сигналов в плоскости сечения объекта контроля, параллельной поверхности сканирования [9].

Рисунок 2.3 – Пример С-скана;

1 –изображение дефектной области; 2 – рисунок на экране,

отображающий вид сверху; 3 – преобразователь, сканирующий вдоль параллельных линий;

4 – объект контроля; 5 – область несплошности/дефекта

Эту развертку чаще всего применяют для контроля сварных соединений. С-развертка требует специальных устройств позиционирования и применяется для вторичного контроля. Использование этих устройств снижает производительность контроля. На С-скане хорошо видно, где находятся дефекты на плоскости, параллельной плоскости сканирования, но нет возможности определить их глубину залегания дефекта. К «плюсам» этой развертки можно отнести и возможность проверки соблюдения траектории сканирования.

Таким образом при сплошном контроле целесообразно использовать В-развертку, а при подтверждающем А- или С-развертку. Также желательно при сплошном контроле использовать видеонаблюдение и магнитный канал для привязки дефектоскопической информации к элементам рельсового пути.

3 Качество записи

На сегодня, при НК рельсов, отсутствуют количественные критерии качества записи по В-развертке. В методике [10] есть попытка оценки качества записи по интегральному индексу состояния записи. В нем не учитывается:

˗частичное пропадание донного сигнала;

˗не указаны критерии помех и полезных сигналов;

Что такое пропадание донного? Какой длительности они должны быть?

Что считается помехой, а что полезным сигналом?

Для сигналов от конструктивных отражателей указан только один тип – болтовое отверстие, при этом критерии записи – условный размер по длине рельса (∆L) – более 8 мм. На наш взгляд эта цифра занижена, так как для съемных средств контроля при тех же углах ввода и примерно той же чувствительности ∆L = (60-70) мм.

На рисунке 3.1 пачка сигналов от болтового отверстия имеет

∆L = 61 мм. При этом присутствуют сигналы от пропилов растущих вверх и вниз.

Рисунок 3.1 – В-развертка болтового стыка дефектоскопа РДМ-22 при пороге отображения -6 дБ, ∆L = 61 мм

Уменьшая порог отображения в программе просмотра записи результатов контроля (моделируя уменьшение чувствительности или ухудшение качества акустического контакта), наблюдаем за сигналами от отверстий и пропилов. Находим, что при снижении чувствительности на 4 дБ пропадают сигналы от моделей дефектов испытательного участка (т.е. те,

которые обязательно должны выявляться средством дефектоскопии). При снижении чувствительности на 14 дБ условный размер конструктивного отражателя становится равным 8 мм (рисунки 3.2-3.4). Поэтому возникает вопрос о введении нового количественного критерия.

Рисунок 3.2 - В-развертка болтового стыка дефектоскопа РДМ-22 при пороге отображения +2 дБ, ∆L = 42 мм

Рисунок 3.3 - В-развертка болтового стыка дефектоскопа РДМ-22 при пороге отображения +4 дБ, ∆L = 36 мм

Рисунок 3.4 - В-развертка болтового стыка дефектоскопа РДМ-22 при пороге

отображения +14 дБ, ∆L = 8 мм

3.1 Исследования сигналов от болтового отверстия

Рассмотрим подробнее формирование сигналов от болтового отверстия.

В теории считается, что отверстие отражает тогда, когда луч проходит через его центр. Тогда ширина отражающей поверхности отверстия составит

30-40 мм. Для нахождения реальных точек отражения болтового отверстия был проведен эксперимент. На расстоянии начиная от 205 мм, с интервалом в 5мм,

были найдены максимумы сигналов от ПЭП (пьезоэлектрический преобразователь) с углом ввода 45˚ и зафиксированы точки в болтовом отверстии, дающие эти сигналы. Данные занесены в таблицу 3.1. Схема представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Нахождение отражающих точек ботового отверстия

Рисунок 3.6 – Преобразователь для обнаружения отражающих точек болтового отверстия

Таблица 3.1 – Данные эксперимента по нахождению отражающих точек болтового отверстия