Акустический преобразователь

Акустическая голография --это метод, 'позволяющий получить объемное изображение объекта интерференционным способом при помощи акустических волн. В результате интерференции двух звуковых волн (опорной н рассеянной объектом) получается картина звукового поля. По полученной записи поля восстанавливается изображение предмета. Акустическая голография достаточно точно фиксирует положение дефекта в металле, его длину, тогда как в оценке его поперечного размера возможны существенные погрешности.

Разновидностью голографического метода контроля является акустическая голография. В этом методе в результате интерференции двух звуковых волн (опорной и отраженной от объекта) получается картина звукового поля, по которой восстанавливают внутреннее изображение объекта контроля с имеющимися в нем дефектами.

диаграмме направленности преобразователя. Отпадает проблема достижения стабильности акустического контакта. Сканирование будет осуществляться не вручную или сложными механическими устройствами, а оптоэлектрической схемой отклонений луча лазера, которую легко связать с системой развертки. Акустическая голография предельно повысит фронтальную решающую способность, улучшит возможности контроля крупнозернистых материалов, даст визуальное представление результатов контроля. Большая широко-полосность импульсов, возбуждаемых лазером, обеспечит возможность применения многочастотной голографии, тем самым сократив мертвую зону и повысив лучевую разрешающую способность.

Методы прохождения и отражения звука отличаются также по регистрируемому параметру: по амплитуде сигнала (теневой и дельта-методы), по амплитуде и фазе волны (акустическая голография в теневом и эхо-методах, некоторые варианты велосимме-трического метода), амплитуде и времени прохождения импульса (остальные методы).

Разновидностью голографического метода контроля является акустическая голография. В этом методе в результате интерференции двух звуковых волн (опорной и отраженной от объекта) получается картина звукового поля, по которой восстанавливают внутреннее изображение объекта контроля с имеющимися в нем дефектами.

Акустическая голография. Визуализация акустического изображения с использованием методов голографии существенно отличается от рассмотренных выше способов и прежде всего тем, что поступающую информацию обрабатывают с учетом не только амплитуды, но и фазы акустической волны. Такую обработку называют когерентной. В результате разрешающая способность УЗ К значительно повышается.

Наиболее перспективна вычислительная акустическая голография со сканированием объекта контроля. Рассмотрим принцип работы этой системы (рис. 7.3). Чаще всего применяют иммерсионный акустический контакт преобразователя 9 с изделием 10, хотя возможны также другие варианты контакта. Контроль ведут

96. Фергасон Д. Л. Жидкокристаллические детекторы. — В сб.: Акустическая голография. Л., «Судостроение», 1975. с. 59—64.

мимо амплитуды и времени прихода импульсов используется также фаза сигнала. Благодаря этому повышается на порядок разрешающая способность методов отражения и появляется возможность наблюдать изображения дефектов, близкие к реальным. Наиболее эффективным когерентным методом является компьютерная акустическая голография.

При использовании когерентных методов контроля, в частности акустической голографии (см. разд. 2.2.5.6 и 3.2.7.6), во всей дальней зоне преобразователя достигается фокусировка с максимально возможным апертурным углом. Эффект действует как для прямых, так и для наклонных преобразователей. При использовании многочастотной акустической голографии сохраняется малая длительность импульсов. Таким образом, акустическая голография позволяет добиться наиболее высокой разрешающей способности для УЗ-контроля практически для всей толщины ОК.

К когерентным методам обработки данных относится ряд методов, использующих аналоговые средства, но в настоящее время в связи с развитием компьютерной техники наибольшее распространение получили цифровые методы обработки данных: акустическая голография, метод SAFT, вычислительная томография. Ниже будут рассмотрены два первых наиболее активно развивающихся в дефектоскопии когерентных цифровых метода формирования изображения.

ЭЛЕКТРОННО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - устройство, в к-ром картина звукового поля преобразуется при помощи тонкой пьезоэлектрич. пластинки в соответствующий ей рельеф электрич. потенциала. Последний считывается тонким электронным лучом и далее обычными те-левиз. приёмами преобразуется на экране кинескопа в видимое изображение. Применяется в устройствах ультразвуковойдефектоскопии и подводного звуковидения, УЗ диагностики, при изучении сложных звуковых полей и т.д.

ЭЛЕКТРОННО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — устройство, в к-ром картина звукового поля преобразуется при помощи тонкой пьезо-электрич. пластинки в соответствующий этой картине рельеф электрич. потенциала. Последний считывается тонким электронным лучом и далее обычными телевиз. приёмами преобразуется на экране кинескопа в видимое изображение. Применяется в ультразвуковой дефектоскопии и мед. УЗ диагностике, при изучении сложных звуковых полей и т. д. См. Звуковидение.

где Лшах и /Smm — амплитуды сигналов, измеренные при повороте приемника-анализатора (кварц Y -среза или электромагнитно-акустический преобразователь) в плоскости фронта регистрации волны на 90°.

Акустический преобразователь представляет собой стержень из магнито-стрикциошюго материала (чаще всего никель), на конце которого укреплен индентор в виде алмазной призмы. На стержень надета катушка, возбуждающая в преобразователе продольные упругие колебания с частотой 30—40 кГц. Стержень с индентором прижимается к контролируемому изделию с постоянной силой. При этом индентор внедряется в изделие тем глубже, чем меньше твердость материала изделия. Площадь зоны • соприкосновения индентора с изделием с уменьшением твердости растет, гиб-

электроакустический преобразователь;

Генератор зондирующих импульсов 7 (см. рис. 2.2) содержит два основных элемента: колебательный контур, включающий в себя излучающий электронно-акустический преобразователь — ЭАП (пьезопреобразователь), и электронную схему, обеспечивающую генерацию коротких радиоимпульсов той или иной формы. В колебательном контуре параллельно или последовательно пьезоэлемен-

13.3*. Пьезоэлектрический, оптико-акустический преобразователь (параметрический преобразователь изображения)...... 295

13.3*. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ)

6.1. АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КАК ЭЛЕМЕНТ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Электроакустический, в частности пьезоэлектрический, преобразователь представляет собой систему, в которой электрические и механические характеристики взаимосвязаны. Изменение механической нагрузки на преобразователь изменяет его электрические параметры, и наоборот, электрическое шунтирование преобразователя влияет на его механические свойства.

6.1. Акустический преобразователь как элемент информационно-измерительной системы.......................................................................................................................... 124