Акустических характеристик

противлением. В зависимости от частоты акустические колебания делятся на инфразвуковые (ниже 20 Гц), звуковые (20.. .20 000 Гц), ультразвуковые (20 000 ... 109Гц) и гиперзвуковые (свыше 109 Гц). Человеке слышит только звуковые колебания. Для контроля качества используют волны звукового и ультразвукового диапазона преимущественно в диапазонах частот от 50 Гц до 50 МГц.

Вибрационные и шумовые методы контроля. Методы основаны анализе параметров процессов колебания объекта контроля, вызванного механическими, электромаг нитными или аэродинамическими источниками. Параметрами, по которым судят о дефектах, являются амплитуда виброперемещений, частота и фаза вибрационного или шумового сигналов. Дефекты изготовления вызывают в спектрах вибраций и шумов дополнительные гармоники, по параметрам которых судят о диагностическом состоянии объекта контроля. Информация о состоянии объекта с помощью специальных датчиков-преобразователей поступает в блок обработки сигналов, в котором получают результат оценки. При контроле используют собственные колебания машин и механизмов, появляющиеся в процессе их работы (например, колебания в процессе вращения турбины) и вынужденные колебания {например, при испытании на вибростендах). Часто в объекте контроля возбуждают акустические колебания различной частоты с помощью пьезоэлементов. В данном случае вибрационные методы являются разновидностью акустических. Разновидностью шумового метода контроля, основанного на анализе прослушивания шумовых сигналов, появляющихся при нагруже-нии объекта, является акустико-эмиссионный метод.

механические колебания точек ОК возбуждают за счет воздействия полей иной физической природы, благодаря чему отпадает необходимость в передающей акустические колебания среде. Иногда к бесконтактным преобразователям относят ПЭП с воздушно-акустической связью, поскольку при этом не требуется специальной среды для акустической связи. Ниже рассмотрены наиболее перспективные способы бесконтактного преобразования: электромагнитно-акустический и лазерный. Другие способы (емкостный, электроискровой, радиационный) не получили пока практического применения.

Акустические колебания совершаются с малой амплитудой, т. е. они соответствуют начальному участку кривой напряжение — деформация. Прогнозировать по параметрам акустических волн поведение кривой при больших напряжениях и деформациях аналитически невозможно. В связи с этим ищут корреляционные зависимости акустических параметров от прочности материалов. Для повышения точности предсказания иногда используют несколько акустических параметров или помимо акустических учитывают другие свойства (электрические, магнитные), контролируемые соответствующими неразрушающими методами.

Акустические колебания и волны.

Сравнение эффективности иммерсионного метода и различных бесконтактных методов дано в работе 21]. Эффект электрического поля. Акустические колебания токопроводящей поверхности изделия могут быть вызваны силами взаимодействия электрических зарядов, если эту поверхность сделать одной из пластин конденсатора. Прием акустических колебаний может быть осуществлен в результате обратного эффекта — появления переменного электрического сопротивления на обкладках конденсаторного преобразователя при изменении расстояния между обкладками, одной из которых является изделие. При напряженности электрического поля конденсатора 10? В/м произведение коэффициентов преобразования конденсаторного преобразователя на ^ три-четыре порядка меньше, чем в слу-"* чае пьезоэлектрического преобразователя. Поэтому преобразователи такого типа используют лишь для исследований, например для бесконтактного измерения распределения амплитуды колебаний поверхности в широком диапазоне частот.

противлением. В зависимости от частоты акустические колебания делятся на инфразвуковые (ниже 20 Гц), звуковые (20.. .20 000 Гц), ультразвуковые (20 000... 109 Гц) и гиперзвуковые (свыше 109 Гц). Человеке слышит только звуковые колебания. Для контроля качества используют волны звукового и ультразвукового диапазона преимущественно в диапазонах частот от 50 Гц до 50 МГц.

Вибрационные и шумовые методы контроля. Методы основаны анализе параметров процессов колебания объекта контроля, вызванного механическими, электромагнитными или аэродинамическими источниками. Параметрами, по которым судят о дефектах, являются амплитуда виброперемещений, частота и фаза вибрационного или шумового сигналов. Дефекты изготовления вызывают в спектрах вибраций и шумов дополнительные гармоники, по параметрам которых судят о диагностическом состоянии объекта контроля. Информация о состоянии объекта с помощью специальных датчиков-преобразователей поступает в блок обработки сигналов, в котором получают результат оценки. При контроле используют собственные колебания машин и механизмов, появляющиеся в процессе их работы (например, колебания в процессе вращения турбины) и вынужденные колебания (например, при испытании на вибростендах). Часто в объекте контроля возбуждают акустические колебания различной частоты с помощью пьезоэлементов. В данном случае вибрационные методы являются разновидностью акустических. Разновидностью шумового метода контроля, основанного на анализе прослушивания шумовых сигналов, появляющихся при нагруже-нии объекта, является акустике-эмиссионный метод.

Акустические колебания и волны. Акустические колебания — это механические колебания частиц упругой среды, а акустические волны — процесс распространения в этой среде механического возмущения (табл. 1.1) [70].

бесконтактные преобразователи, возбуждающие акустические колебания в изделии через слой воздуха (воздушно-акустическая связь) с помощью электромагнитно-акустического и оптикотепло-вых эффектов; эти преобразователи не нашли широкого практического применения, так как их чувствительность в десятки тысяч раз ниже чувствительности других преобразователей.

Результаты, полученные для одномерной цепочки, могут быть обобщены для трехмерного кристалла. Для кристаллов с решеткой Бравэ, имеющих в элементарной ячейке один атом, как и для простых цепочек, существуют только акустические колебания. При этом каждому волновому вектору q соответствуют три колебания: одно продольное с частотой щ и два поперечных с частотами со2 и Юз-Дисперсионные кривые для этих колебаний показаны на рис. 4.2, е.

При исследованиях акустических характеристик машин любым указанным способом число точек измерения выбирается не менее 5. Если разница между наибольшим и средним значениями уровней звукового давления составляет более 5 дб, то число точек измерения удваивают.

В состав аппаратуры для акустического неразрушающего контроля входят: акустический дефектоскоп с преобразователями; стандартные образцы; вспомогательные приспособления и устройства для соблюдения параметров сканирования и измерения акустических характеристик выявленных дефектов.

В настоящее время исследования направлены на поиск новых акустических характеристик, обладающих более тесной корреля-

Чувствительность магнитопорошкового метода контроля должна соответствовать условному уровню чувствительности В. Чувствительность настраивают безэталонным методом по рассчитанным АРД-диа-граммам. Применение АРД-диаграмм для настройки чувствительности контроля и оценки размеров дефектов связано с необходимостью отказаться от изготовления и использования при контроле громоздких и неудобных в практике испытательных образцов, учитывая размеры и широкую номенклатуру валов. Кроме того, при такой настройке исключается ошибка из-за возможного различия акустических характеристик материала образца и изделия. Методика расчета АРД-диаграмм из-

Рассмотрены методы и средства измерения акустических характеристик материалов. Даны рекомендации по акустическому контролю прочностных свойств сталей и термоупрочняющихся алюминиевых сплавов.

В настоящее время знания о процессах, происходящих в машинах — источниках вибрации, исследования акустических характеристик тела человека или отдельных частей позволяют еще до воплощения машины в конкретное изделие определить эффективность виброизолирующих устройств, оценить перспективность тех или иных средств виброизоляции на основании математических моделей системы источник вибрации — виброизоляция — тело человека.

звукового контроля дефектов в сварных швах зависит в основном от акустических характеристик основного металла, при этом важную роль играют акустические шумы и затухание ультразвука. Кривые зависимости амплитуды от расстояния, полученные в соответствии с требованиями стандарта ASME, приведены на рис. 1.

Исследования показали, что акустические свойства металла шва нержавеющей стали изменяются в зависимости от применяемого способа и стабильности режимов сварки, химического состава электродов и проволоки, толщины свариваемого металла и пр. Например, коэффициент затухания УЗК в сварных швах этих сталей от указанных выше факторов может изменяться в пределах от 0,10—0,15 до 0,5—0,6 дБ/мм, а скорость УЗК на 5—10%. Изменение акустических характеристик связано с особенностями структурообразования металла шва в процессе сварки нержавеющих сталей.

Третью группу задач акустической динамики машин нельзя рассматривать изолированно от источников, поскольку машина и присоединенные конструкции представляют собой единую колебательную систему, тем не менее (ввиду чрезмерной сложности этой системы) рассмотрение отдельных элементов и их акустических характеристик является пока основным путем, который может привести к пониманию законов распространения вибраций в этих конструкциях. Детальное рассмотрение волновых процессов и физических закономерностей колебательного движения в простейших конструктивных элементах и их соединениях является базой, на которой строится знание акустического поведения машинных конструкций и их разумное проектирование. Основное внимание здесь необходимо уделять установлению связи между потоками колебательной энергии и параметрами таких элементов машинных конструкций, как соединения стержней и пластин, однородные среды с различного рода препятствиями, регулярные структуры, в частности решетчатые.

Дальнейшее повышение уровня безопасности реакторов типа ВВЭР-1000 предусматривается провести за счет операционного контроля за состоянием ГЦК, контроля за изменением состояния и свойств металла ГЦК, регистрации акустических характеристик и параметров акустической эмиссии в зонах наибольших повреждений, разработки мероприятий по обеспечению сейсмостойкости при 6—9 баллах, создания возможностей для получения переменности графика нагрузки и перехода на комплексное использование энергии АЭС (в том числе для теплофикационных целей).

I.Барам А.А.,Дерко П.П.,Коган В.Б.Исследование гидродинамических и акустических характеристик аппаратов о роторно-пульеацион-ныки ус тройствами.-Химическое и нефтяное машиностроение, 1969, * II, о.II.