2. Методика косвенного измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн

2.2.1. Измерение коэффициента затухания поперечной волны t

Так как коэффициент затухания поперечной волны _tхарактеризует ослабление амплитуды волны в зависимости от расстоянияr, пройденного волной (см. формулу (2.5), то достаточно сравнить две амплитуды на двух фиксированных отрезках пути, пройденных волной. Для этого выберем способ прозвучивания образца высотой Н (рис. 2.1) с угловыми отражателями поперечной волной от наклонного ПЭП с углом ввода.

α

α

H

U₁

U₂

1

2

Рис. 2.1. Схема прозвучивания образца высотой Н поперечной волной от наклонного ПЭП

При установке ПЭП в положение 1 путь, пройденный волной (однократное отражение), , в положение 2 (двукратное отражение) –.

Соответственно амплитуды волн с учетом уравнения (2.5) определяются по формулам:

(2.6)

Ослабление волны оценивается отношением значений амплитуд волн:

. (2.7)

отношение (2.7) но уже в децибелах примет вид:

, (2.8)

отсюда

. (2.9)

Здесь 20 lgе = 8,685; 20lg(1/2) = – 6 дБ.

Обозначим: ;. (2.10)

Значения U_I иU_IIпри работе с дефектоскопом УД2-12 снимаются с кнопочного аттенюатора в отрицательных децибелах, тогда окончательно формула для определения коэффициента затухания поперечной волны примет вид:

. (2.11)

Таким образом, для косвенного измерения коэффициента затухания _t поперечной волны при данной схеме прозвучивания в образце – параллелепипеде высотой Н – необходимо измерить амплитуду эхо-сигналовU_IиU_IIв отрицательных децибелах на пути одно- и двукратного отражения от двугранных углов.

2.2.2. Измерение коэффициента затухания продольной волны l

Н

Рис. 2.2. Схема прозвучивания образца со ступеньками

Н₁

Н₂

аиболее доступным способом измерения коэффициента затухания продольной волны является способ, при котором измеряются и сравниваются амплитуды донных эхо-сигналов в образце со ступеньками (рис. 2.2) при прозвучивании его прямым ПЭП на участках различной высоты, например Н₁и Н₂.

Отношение амплитуд волн:

(2.12)

Сравнение амплитуд в децибелах даст следующую формулу для косвенного измерения:

. (2.13)

Можно произвести измерения и на одной ступеньке, но использовать не только первый донный эхо-сигнал, но и второй или третий эхо-сигналы и т. д. При использовании, например, первого и второго донных эхо-сигналов соответствующие отрезки пути, пройденные ими, будут отличаться друг от друга в два раза. Тогда формула (2.13) для данного случая примет вид:

, (2.14)

где U^(I), U^(II)– амплитуда первого и второго донного эхо-сигнала соответственно в отрицательных децибелах;

Н – высота ступеньки.

Видно, что, как и в случае косвенного измерения _t, для измерения_lнеобходимо измерить амплитуду эхо-сигналовU_IиU_IIилиU^(I)иU^(II)в отрицательных децибелах и расстояние от ПЭП до отражателя.

2. Порядок выполнения работы

Работа состоит из четырех этапов:

1. измерение амплитуды эхо-сигналов от различных отражателей;

2. измерение коэффициента затухания поперечных волн;

3. измерение коэффициента затухания продольных волн;

4. анализ и обработка результатов измерений, выводы.