- •Основные параметры колебаний. Импульсные колебания.
- •Основные параметры волн.
- •Упругие свойства некоторых сред
- •Типы волн.
- •Головные волны.
- •Релеевские волны.
- •Волны Лэмба.
- •Волны Похгаммера.
- •Крутильные волны.
- •Типы волн по виду волнового фронта.
- •Явления на границах раздела сред.
- •Нормальное падение уз волны на границу раздела сред.
- •Ослабление узк волн
- •Влияние затухания на результаты контроля.
- •Акустическое поле уз преобразователя.
- •Акустическое поле и диаграмма направленности наклонного преобразователя.
- •Классификация акустических преобразователей.
- •Конструкции акустических преобразователей.
- •Пьезопластина.
- •Демпфер.
- •Протектор
- •Катушка индуктивности
- •Система проводников
- •Металлический корпус
- •Наклонный преобразователь.
- •Раздельно – совмещенный преобразователь.
- •Акустический тракт дефектоскопа (эхо – импульсного)
- •Формулы акустического тракта.
- •Ард диаграмма (амплитуда-расстояние-диаметр).
- •Классификация акустических методов нк.
- •Методы отражения.
- •Дельта – метод
- •Реверберационный метод
- •Методы прохождения
- •Теневой метод
- •Временно – теневой
- •Велосиметрический метод
- •Комбинированный метод
- •Зеркально – теневой
- •Импедансный метод
- •Методы колебаний (свободные, вынужденные)
- •Метод свободных колебаний
- •Основные измеряемые параметры аэ
- •Рассмотрим одиночный импульс:
- •Рассмотрим поток импульсов
- •Классификация источников аэ
- •Критерии браковки
- •Локализация источников аэ
- •Преобразователи аэ
- •Измеряемые характеристики выявляемых дефектов по узк (эхо – метод)
- •Условные размеры дефектов.
- •Расстояние между дефектами.
- •Форма дефекта.
- •Основные параметры контроля.
Акустическое поле и диаграмма направленности наклонного преобразователя.
Для прямого преобразователя акустическое поле представляет собой поле продольных волн. Для наклонного поле – поперечных, релеевских, Лэмба, головных. В наклонных преобразователях между пьезопластиной и ОК помещают призму из материала со скоростью звука меньшей, чем в материале ОК. Призму также называют акустической задержкой, имея в виду то, что благодаря ей прохождение фронта волны задерживается на одинаковые (плоскопараллельные задержки) или разные промежутки времени. В последнем (чаще всего применяемом) варианте призма обеспечивает наклонный ввод различных типов волн в ОК.(Рис.8.1)
Рис.8.1 Акустическое поле наклонного преобразователя
Ближняя зона для наклонного преобразователя с круглым пьезоэлементом:
-
Nбл =
(8.1)
Где α – угол ввода в объект контроля
β – угол призмы преобразователя
Ширина диаграммы направленности зависит от диаметра преобразователя d, частоты f и угла ввода α в объект контроля. Чем больше d и f , тем уже диаграмма направленности. Чем больше α, тем шире диаграмма направленности. Диаграмма направленности наклонного ПЭП не симметрична. Вводят понятие двух плоскостей ДН:
Плоскость сканирования (ширина ДН зависит от α)
Плоскость перпендикулярная плоскости сканирования (ширина ДН не зависит от α)
-
Q1 min = 1,22·
(8.2)
α (истинный) может отличаться от рассчитанного по закону Снеллиуса.
Угол ввода α – это угол между нормалью к поверхности, на который установлен преобразователь и линией, соединяющей центр искусственного цилиндрического отражателя с точкой выхода преобразователя при установке в положение максимума амплитуды от отражателя в данном объекте контроля.
Угол ввода α - угол преломления центрального луча.
СО2
α = 450
Отклонение угла ввода может происходить по нескольким причинам:
В процессе эксплуатации происходит истирание призмы преобразователя.
Если Δβ изменился на 10 , то Δα изменится: Δα = 2,2· Δβ.
Допуски на изменение угла ввода:
Если α < 650 , то отклонение Δα ± 1,50
Если α > 650 , то отклонение Δα ± 20
Изменение температуры окружающей среды (меняется скорость)
Скорость изменения в металле не существенна. Для оргстекла:
Coc = Co ·(1-3t), С0 – при нормально Т =200C
3 – температурный коэффициент скорости
ΔТ на 10 С, скорость уменьшается на 3 м/c
ΔТ на 100 С, скорость уменьшается на 30 м/c
Δα = 0,50 ÷ 0,70
Угол ввода уменьшается в средах с высоким затуханием и при контроле на больших расстояниях (Рис.8.2)
Рис.8.2 Сканирование поверхности изделия наклонным ПЭП
Затухание УЗ волн так же зависит от расстояния. Угол ввода уменьшается в средах с большим затуханием.
В области больших углов α возможно уменьшение угла вследствие уменьшения коэффициента прозрачности.
Классификация акустических преобразователей.
Признаки:
По способу акустического контакта:
Контактный преобразователь (с использование контактной жидкости).
Необходимое условие hк.ж < λ/2
Иммерсионный преобразователь.
Объект контроля погружают в иммерсионную ванну, при этом толщина слоя hк.ж > n·λ
Контактно – иммерсионный преобразователь (локальная ванна)
Щелевые преобразователи (струйный способ)
hк.ж ~ λ – вода под давлением подается под преобразователь.
Преобразователи с сухим точечным контактом (без контактной жидкости)
Бесконтактный преобразователь. Преобразователь на расстоянии 1 мм. Это может быть электромагнитное взаимодействие, через слой воздуха, лазерное взаимодействие.
Способ соединения с УЗ дефектоскопом:
Совмещенные преобразователи (излучение и прием в одном корпусе)
Раздельные преобразователи (излучение и прием в различных корпусах)
Раздельно – совмещенные преобразователи (один корпус, но прием и излучение производится по - отдельности)
По направлению акустической оси преобразователя:
Прямые
Наклонные
По форме акустического поля:
Если преобразователи с плоской пластиной, то волна расходящаяся
Преобразователи фокусирующие
Фазированные решетки преобразователя
По ширине пропускания:
Узкополосные
Широкополосные
< 2 – узкополосный преобразователь
Физические принципы генерации и приема УЗ волн:
Пьезоэлектрический
Электромагнитоакустические (ЭМА)
Электоемкостные
Лазерные
Магнитострикционные и др.
Формирование условного обозначения преобразователей.
Контакт (*) |
Угол наклона АО (*) |
Соединение с дефектом |
(*) |
(*,*) |
(*) |
(*) |
(***) |
1 - контактные |
1 – прямой |
1-совмещенный |
Н- неплоскостной |
Рабочая частота (МГц) 10,0 5,0 |
Угол ввода, только для наклонного преобразователя (в стали) |
Дополнительные характеристики |
Заводской номер п-ля, 001÷999 |
2 - иммерсионные |
2-наклонный |
2-раздельно-совмещенный |
Ф- с фокусировкой |
||||
3 – конт.-иммерсион. |
3- комбинированный |
3-раздельный |
|||||
4 -бесконтактные |
|
Пример: ПЭП 112 5,0 8 006 (контактный, прямой, раздельно-совмещенный с рабочей частотой 5,0 МГц, заводской номер 006)