книги / Применения ультразвука
..pdfРис. 7.28. Экран CRT—100 мм
При калибровке временной развертки с помощью прямого зонда в диапазоне свыше 250 мм зонд помещают в положение А или В, как показано на рис. 7.27. В результате получают мно жественные эхо-сигналы, которые распределяют по соответс твующим делениям шкалы. Рис. 7.29 иллюстрирует экран CRT для метрового диапазона измерений.
Рис. 7.29. Экран CRT—100 мм
Для калибровки временной развертки используются множес твенные эхо-сигналы, потому что расстояние между переданным импульсом и первым эхо-сигналом от задней поверхности
несколько превышает расстояние между двумя последовательны ми множественными эхо-сигналами. Эту исходную погрешность вызывает прохождение ультразвука в преобразователе, протекто ре зонда (если таковой есть) и слое связующей среды, прежде чем произойдет его проникновение в образец.
Применение наклонных зондов Для диапазона более 200 мм самым простым методом явля
ется получение множественных эхо-сигналов, отраженных от 1 0 0 -миллиметрового сектора, при помещении зонда в положение Е, как показано на рис. 7.30а. Экран CRTдля 200-миллиметрово го диапазона представлен на рис. 7.30Ь.
(а) Калибровочный блок |
^ экран C R T |
Рис. 7.30. Калибровка временной развертки — наклонный луч
(Ь) Определение точки выходалуча
Зонд помещается в положение L на калибровочном блоке, как показано на рис. 7.31. При этом получают эхо-сигнал от задней поверхности 100-миллиметрового сектора. Максимальную ам плитуду эхо-сигнала определяют при перемещении зонда туда и обратно относительно положения L. Когда на экране CRT полу чают максимальную амплитуду, точка, которая совпадает с поло жением Она блоке, принимается за точку выходалуча.
Рис. 7.31. Определение точки выхода луча
(с)Определение и проверкаугла зондирования
Зонд перемещают в соответствии с величиной угла туда и обратно: в положение а (35—60°) или b (60-75°), или с (75-80°), как показано на рис. 7.32. Зонд двигают в разные стороны, что бы получить максимальную амплитуду на экране CRT. В этом положении зонда зарегистрированный угол, метка которого сов падает с точкой выхода луча, принимается за угол зондирования. Максимальное отклонение от этого угла, связанное с конкретным углом, следует сравнивать с системой правил, принятых для дан ного зонда.
Рис. 7.32. Определение и проверка угла зондирования
(II) Блок DIN 54122 (V2)
Самая последняя версия данного блока показана на рис. 7.33. Этот блок особенно подходит для калибровки временной развер тки для прямых и наклонных зондов малого диаметра. Используя блок, можно определить точку выхода луча и угол. Достоинство блока состоит в том, что его можно использовать непосредствен но на месте. Применение описано далее.
Калибровка временной развертки для диапазона, не превышаю щего 100 мм
Зонд помещается на блок, как показано на рис. 7.34а. При этом образуются множественные эхо-сигналы от задней поверх ности.
Рис. 7.33. Тестовый блок V2, соответствующий DIN54122
Положение этих эхо-сигналов регулируется с помощью кон троля диапазона тестирования и контроля запаздывания. Экран CRT для калибровки 100-миллиметрового диапазона показан на рис. 7.34Ь.
(а) Положение зонда на блоке
Рис. 7.34. Калибровка временной развертки — прямой луч
Калибровка временной разверткидля различныхдиапазонов вре менной шкалы с помощью наклонного зонда
Калибровку временной развертки для различных диапазонов, не превышающих 250 мм, можно осуществить одним из двух ме тодов, в которых зонд передвигается в разные стороны до тех пор, пока не получится максимальный эхо-сигнал.
Когда зонд установлен на квадранте 25 мм (рис. 7.35а), на эк ране будут показаны эхо-сигналы с длиной траектории луча 25,
100, 175 мм, то есть при последовательном возрастании на 75 мм. Таким образом, временная шкала будет откалибрована соответс твующим образом. К примеру, если первый эхо-сигнал будет ус тановлен в точке 2,5, а второй —в точке 10, временная шкала бу дет откалибрована до 100 мм (рис. 7.35Ь).
Во втором методе зонд находится в контакте с 50-миллимет ровым сектором (рис. 7.36а). Длина траектории луча эхо-сигна ла составляет 50, 125, 200 мм и т.д., то есть интервал равен 75 мм. Следовательно, если мы установим три эхо-сигнала в точках 2,5, 6 , 2 и 1 0 , временная шкала будет откалибрована и настроена на диапазон 2 0 0 мм.
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
|
|
Время |
|
|
(а) Положение зонда и блока |
|
(Ь) Экран CRT |
|
|
Рис. 7.35. Калибровка временной развертки — наклонный луч (первый метод)
Калибровка временной разверткидля 50 мм В данном методе эхо-сигнал от 50-миллиметрового секто
ра устанавливается в точке 1 0 с помощью контроля развертки и диапазона. После этого зонд поворачивают так, чтобы получить эхо-сигнал от 25-миллиметрового сектора. С помощью контроля запаздывания эхо-сигнал устанавливается в точку 5. Зонд снова перестраивается на 50-миллиметровый сектор, чтобы проверить, появится ли эхо-сигнал в точке 10. Если есть какое-то отклоне ние, применяется контроль развертки и диапазона, чтобы на строить эхо-сигнал на точку 1 0 . Данная процедура повторяется до тех пор, пока эхо-сигнал не появится в точке 5 при использова нии 25-миллиметрового сектора и в точке 10 при использовании 50-миллиметрового сектора.
Врем я
(а) Положение зонда и блока |
(Ь) Экран C R T |
Рис. 7.36. Калибровка временной развертки — наклонный луч (второй метод)
Определение точки выхода луча Зонд помещают в направлении 25-миллиметрового или
50-миллиметрового сектора, чтобы получить соответствующие эхо-сигналы на экране CRT. Затем его перемещают с целью мак симизации эха. Когда амплитуда эхо-сигнала принимает макси мальное значение, определяют точку выхода луча путем продле ния центральной отметки миллиметровой шкалы блока до зонда.
Определение угла зондирования Чтобы определить действительный угол зондирования, ис
пользуется блок с отверстием диаметром 5 мм. Точка выхода луча устанавливается напротив соответствующего угла зондирования, вписанного в блок, когда луч направлен в сторону отверстия (рис. 7.36а). Зонд передвигают туда и обратно до тех пор, пока эхо-сиг нал не примет максимальное значение. После этого производит ся оценка угла зондирования, которую осуществляют, отметив положение точки выхода луча относительно углов, вписанных в блок.
7.7.2. Проверка характеристик дефектоскопа
При калибровке дефектоскопа нужно обращать внимение на сле дующие важные пункты:
(I) линейность временной развертки;
(II)линейность усилителя;
(III)разрешение дефектоскопа; (IV) оценка мертвой зоны;
(V)максимальная проникающая способность.
(I) Линейность временной развертки
Для измерения линейности временной развертки можно ис пользовать IIW, DIN54122 или любой другой блок из похожего материала, выступающий в качестве тестового образца. Выбор толщины определяется требованием, которое заключается в том, что продольно-волновой зонд, помещаемый на блок, должен произвести несколько эхо-сигналов (обычно четыре-пять) от задней поверхности в пределах выбранного диапазона. Для про верки линейности два эхо-сигнала (скажем, первый и четвертый из последовательности пяти эхо-сигналов) нужно совместить с соответствующими делениями шкалы. После этого записывается положение каждого из оставшихся эхо-сигналов и отмечается на графике так, как показано на рис. 7.37. Максимальныйдопускдля выбранного диапазона составляет 1%. Нелинейность временной развертки редко создает проблемы. Как бы то ни было, наиболее распространенным случаем явной нелинейности является плохая калибровка нулевого уровня временной развертки, выполненная оператором.
Рис. 7.37. Предсказанное положение эхо-сигнала по сравнению с реальным
При оценке линейности временной развертки следует пом нить об одной важной мере предосторожности, которая состоит в том, что показания временной развертки должны считываться после приведения каждого сигнала к общей амплитуде. Как пра
вило, эта амплитуда составляет около половины высоты экрана. Если же эта мера не будет выполнена, эхо-сигналы начнут появ ляться в разных точках, что приведет к ошибке калибровки вре менной развертки.
(II) Линейность усилителя
Далее описана процедура, которая позволяет определить, действительно ли усилитель дефектоскопа усиливает маленький сигнал в той же пропорции, что и большой, то есть является ли усилитель линейным или нет. Временная развертка дефекто скопа калибруется для диапазона 250 мм. После этого получают десять эхо-сигналов от стенки блока толщиной 25 мм. Амплиту ду и-го эхо-сигнала (который, как правило, находится за преде лами области ближнего поля) на экране CRT устанавливают равной определенной величине (обычно 4/5 высоты экрана). Регистрируются амплитуды последующих эхо-сигналов (и+1, л+2, и+3). Затем амплитуду я-го эхо-сигнала уменьшают вдвое по сравнению с ее исходной величиной, после чего записывают уменьшенные значения амплитуд последующих эхо-сигналов. Если они тоже уменьшились в два раза, то усилитель является линейным. Отклонение от линейности для любого эхо-сигнала можно выразить в виде относительного отклонения (в процен тах):
Отклонение = Начальная амплитуда эхо-сигнала - Амплитуда, уменьшенная вдвое х100%. Начальная амплитуда эхо-сигнала
(7.12)
Отклонение от линейности как функция амплитуды показано на рис. 7.38. Полученная кривая действительна только для опре деленных установок частоты, энергии импульса, диапазона вре менной развертки и для регулировки усиления, использованной в режиме проверки.
Другим простым методом проверки линейности усилителя является калибровка временной развертки для заданного диапа зона и установка эхо-сигнала в середине временной развертки. Настраивается нужная высота амплитуды эхо-сигнала, и отме чаются показания аттенюатора. Затем установки аттенюатора последовательно уменьшаются на б дБ четыре или пять раз. Если каждый раз полученная величина становится вдвое меньше пре дыдущей, усилитель считается линейным.
Рисунок 7.38. График «положение временной развертки — отклонение отлинейности»
(III) Разрешение дефектоскопа
Блок IIW VI используется для определения разрешения де фектоскопа, в котором применяется прямой зонд. В этом блоке есть три целевых рефлекторадлядиапазонов 85,91 и 1 0 0 мм, соот ветственно. Зонд помещается на блок, как показано на рис. 7.39. Далее получают эхо-сигналы от трех рефлекторов. Разделение эхо-сигналов друг от друга показывает степень разрешения де фектоскопа для данного зонда. Рис. 7.39Ь и 7.39с показывают сте пень разрешения дефектоскопов при использовании двух разных прямых зондов. По рис. 7.39Ь понятно, что преобразователь, ис пользуемый в этом тестировании, даетлучшее разрешение.
Рис. 7.39. Разрешающая способностьдефектоскопа — прямые зонды
(IV) Оценка мертвой зоны
Одним из способов определения мертвой зоны является использование специального блока, который изображен на рис. 7.40. За глубину мертвой зоны принимается величина, при которой эхо-сигнал, отраженный от отверстия, можно четко отде-
лить от исходного импульса зонда при заданной рабочей чувс твительности. Этот тестовый блок помогает оценить мертвую зону как для прямых, так и для наклонных зондов.
Для прямых зондов также применим другой метод определе ния мертвой зоны. Вданном методе временная развертка калибру ется при известной толщине тестируемого материала (например, 50-миллиметровая сталь). Регулировка усиления настраивается на нужный уровень рабочей чувствительности. Зонд помещается на лист толщиной 0,5—1 мм, чтобы произвести последовательность множественных эхо-сигналов. Если мертвая зона имеет большую длину, изображение переданного импульса будет выглядеть так, как показано на рис. 7.41.
Точка
передачи