книги из ГПНТБ / Ананьин, Г. П. Управление качеством продукции на заводах железобетонных изделий учебное пособие

41 -

7 6

------ 1

I

Рис. 13. Блок-схема импульсного ультразвукового прибора:

I - импульсный генератор; 2 - излучатель; 3 - образец; 4 - при­ емник; 5 - усилитель; 6 - блок ждущей развертки; 7 - электронно­ лучевая трубка; 8 - регистратор времени

Приборы импульсных ультразвуковых методов включают сле­ дующие основные узлы:

1) блок управляющих импульсов, который выдает синхронизи­ рующий сигнал, обеспечивающий строгую одновременность в работе между генератором импульсог, генератором ждущей развертки и за­ данием частоты следования рабочих циклов;

2)генератор импульсов, который служит для периодического (многократного) создания коротких электрических импульсов, по­ сылаемых в излучающий преобразователь;

3)ультразвуковые преобразователи (излучатель И и прием­

ник, П), предназначенные для трансформации электрических импуль­ сов генератора в механические, посылки их в образец, приема и преобразования механических колебаний в электрические;

4)усилитель электрических колебаний, служащий для усиле­ ния преобразованных в приемнике преобразователя слабых элект­ рических сигналов и подачи их на индикатор;

5)электронно-лучевая трубка-индикатор, необходимая для

наблюдения посланных импульсов и пришедших усиленных электри­ ческих сигналов.. На индикаторе о помощью шкалы времени изме­ ряется время распространения ультразвуковых колебаний в образ­ це;

-42 -

6)блок ждущей развертки, обеспечивающий смещение элект­ ронного луча по экрану электронно-лучевой трубки слева направо

спостоянной скоростью;

7)блок масштабных меток времени, вырабатывающий и нано­ сящий на экран индикатора шкалу времени, состоящую из периоди­

ческих коротких меток-импульсов, следующих друг за другом че­ рез равные промежутки времени.

Импульсные ультразвуковые'приборы работают следующим об­ разом. Управляющий (задающий) генератор периодически, через опре­ деленный промежуток времени, вырабатывает кратковременные пуско­ вые импульсы, которые приводят в действие генератор импульсов, ге­ нератор развертки и другие блоки. По получении этого сигнала генератор импульсов создает и посылает электрический сигнал на излучающий преобразователь, где происходит трансформация его в ультразвуковые зондирующие колебания. Длительность вы­ рабатываемого генератором импульса колеблется в пределах от 0,1 до 30 мксек.

Излучающий преобразователь возбуждает в образце упругие колебания, воспринимаемые другим преобразователем, трансфор­ мирующим эти ультразвуковые колебания в электрические. Полу­ ченные сигналы усиливаются и поступают на электронно-лучевую трубку.

Одновременно с посылкой импульса на излучатель-преобра­ зователь такой же импульс направляется на горизонтальные плас­ тины електронно-лучевой трубки. Таким образом, на экране труб­ ки возникают два сигнала - зондирующий и принятый, и путем от­ счета маток масштаба времени на индикаторе можно измерить рас­

времени на измерения, наглядность индикации и расшифровки ре­ зультатов измерений, возможность измерения широкого диапазона скоростей распространения и поглощения ультразвуковых колеба­ ний.

Промышленные ультразвуковые приборы предназначены для непрерывного и автоматического измерения отдельных свойств сре­ ды на базе использования зависимости измеряемого параметра от

- 43 -

скорости распространения и поглощения ультразвуковых колебаний. Такие приборы могут быть включены в цепь автоматики при регу­ лировании технологических процессов.

В табл. 3 приведены технические характеристики некоторых импульсных ультразвуковых приборов.

Важной составной частью акустических приборов являются преобразователи, или датчики.

Для преобразования электрических сигналов в механические и наоборот в датчиках чаще всего применяют пьезоэлектрические кристаллы или керамические пьезоэлектрики, обладающие пьезо­ эффектом во много раз большим, чем другие материалы.

Конструктивное оформление пьезоэлектрических преобразова­ телей (датчиков) должно полностью соответствовать конкретным условиям исследования.

По конструктивному оформлению различают два типа преобра­ зователей (рис. 14).

а)

i 2 5

Рис. 14. Пьезоэлектрические преобразователи:

а - для импульсных методов; б - для иммерсионных ме­

Первый тип предназначен для исследования (контроля) изде­ лий в обычных условиях при непосредственном акустическом кон­ такте преобразователя и образца.

.- 45 -

Второй тип предназначен для иммерсионного метода исследо­

возможна при обеспечении высоких электрического и акустическо­ го коэффициентов полезного действия. Электрический коэффициент полезного действия преобразователя находится из соотношения внутреннего сопротивления генератора и электрического сопротив­ ления преобразователя. Причем электрическое сопротивление пре­ образователя зависит как от собственных параметров, так и от величины акустической нагрузки, т.е. от произведения удельно­ го волнового сопротивления материала образца на площадь пьезо­ электрического элемента. Чей лучше согласование между этими определяющими факторами для преобразователя и среды, тем вы­ ше электрический КПД, тем больше электрической энергии, подво­ димой к пьезоэлектрическому элементу, будет преобразовываться в энергию механических колебаний.

Акустический коэффициент полезного действия определяет эффективность передачи упругих колебаний от преобразователя в исследуемую среду и численно равен отношению удельного волно­ вого сопротивления преобразователя к удельному волновому сопро­ тивлению среды. Чем выше коэффициент, тем больше упругой энер­ гии передается в среду при одной и той же мощности колебаний преобразователя. о

Важной характеристикой ультразвуковых приборов является их чувствительность. Чувствительность определяется частотой ко­

лебаний, мощностью посылаемого импульса, условиями ввода колеба­ ний в исследуемую среду, акустическими свойствами среды (коэф­ фициентом поглощения, удельным волновым сопротивлением и др.), параметрами контролируемого образца (размерами, чистотой обра­ ботки и т.д.).

Чувствительность приборов возрастает о увеличением акусти­ ческой мощности излучателя, определяемой электрической мощно­ стью, подводимой к преобразователю, а также конструкцией преоб­ разователя и его контактом оо средой. Однако при увеличении мощ­ ности излучения снижается возможность получения импульсов не­ большой длительности.

возможность определять прочность, однородность, объемный вгftультразвукового импульсного и радиометрического контроля, а так­

платформе тележки имеются две стойки рамной конструкции," сн( центраторы, что исключает необходимость предварительного смазы­ женнне вертикальными направляющими, по которым могут переме­ вания контактирующей поверхности техническими маслами для полу­

Горизонтальное перемещение блоков контроля осуществляв) ультразвуковых приборов с изделием и вследствие малой площади

- 49

Опыт работы на установке определил ряд требований к выбору мест прозвучивания. Так, например, оси прозвучивания не должны пересекать стержни арматуры толщиной более 25 им, не должны сов­

Количество и места прозвучивания определяются конструктив­ ными особенностями изделия. Схемы прозвучивания намечаются та­ ким образом, чтобы равномерно охватить измерениями весь объем бетонного изделия при максимальном расстоянии между точками про­ звучивания 30 - 50 см.

Я - прочность по тарировочной кривой; Rep - средняя прочность бетона;

Янорм" нормативная прочность (проектная мар­ ка бетона);

П- количество точек прозвучивания.

Опытная эксплуатация установки показала ее высокую надеж­ ность и эффективность. Время контроля одного изделия колеблет­ ся в пределах от 5 до 20 мин.

Применение установки AM—1C позволяет осуществлять сплош­ ной контроль изделий, что ведет к повышению,качества и, большей надежности сооружений из бетона и железобетона.

На использовании зависимостей акустических методов контро­ ля конструируются также применяемые в Чехословацкой социалисти­ ческой республике молотковые импульсные устройства, которые предназначены для испытаний предварительно-напряженных бетонных мостовых балок, газосиликатных панелей из легкого бетона и дру­ гих длинномерных изделий.