Акустических преобразователей

временных разверток нескольких параметров за разные годы проведения экспертиз на объекте или для нескольких объектов за один год. Интерактивный анализ подразумевает возможность переключения между различными подмножествами данных. Например, изменение временного диапазона и масштаба просмотра, набора акустических параметров и т. д.

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.

Рис. 3.21. Зависимости акустических параметров от угла разворота симметричных (а) и несимметричных (б) РС-ПЭП при а = 65 (1), 55 (2) и 45° (3)

Уравнения, выражающие связь акустических параметров, и уравнения регрессии на практике могут быть объединены в общую систему, а корни представлены в виде цифрового массива или номограмм, позволяющих в каждом конкретном случае находить искомые значения.

В работе [11 ] в результате теоретического обоснования связи прочности и акустических параметров материалов была получена следующая зависимость:

Данный метод эффективен в основном для стеклопластиков с четкой периодической структурой, не имеющей дефектов. Точность определения прочности в стеклопластиках с хаотическим расположением стекловолокна будет зависеть от степени распределения наполнителя и его местной ориентации. В стеклопластиках с ориентированной и тканой структурами значительные погрешности при определении прочности будут зависеть от свилеватости волокна и ошибок в укладке стеклопакетов. Поэтому выбор оптимального направления прозвучивания, в котором проявляется высокая чувствительность, является весьма важным при определении прочности. Следует отметить, что для точного определения прочности стеклопластиков необходима высокая точность определения акустических параметров. В настоящее время наиболее высокая точность достигнута при определении скорости распространения ультразвуковых волн, чего нельзя сказать в отно-

Метод акустической эмиссии. Для проведения анализа процессов микротрещинообразования в образцах и изделиях из металлов [14] необходимо применять метод акустической эмиссии, который основан на исследовании акустических параметров (интенсивность акустических импульсов, амплитудный и частотный спектры импульсов и т. д.) при образовании микротрещин под воздействием напряженно-деформированного состояния изделий, конструкций и образцов при приложении нагрузки, уровень которой значительно ниже предельного (разрушающего) значения. Для композиционных материалов метод еще недостаточно изучен [14], однако ему в последнее время уделяется все большее внимание. Значительная эффективность данного метода объясняется тем, что физический процесс микротрещинообразования непосредственно связан с кинетикой разрушения материала как на стадии изготовления, так и эксплуатации. Метод позволяет оценивать состояние изделия в процессе эксплуатации, если наблюдение за режимом трещинообразования в изделии было начато с самого начала эксплуатации изделия. Метод является также эффективным при контроле прочности изделий *, который основан на установлении многопараметровой связи акустических параметров микротрещинообразования с прочностью изделия. Метод применяется при контроле изделий из полимерных композиционных материалов в режиме их опрессовки.

(Pb, Ba) Nb2O6 (ниобаты) и Pb (Ti, Zr) O3 (ЦТС), обладающие самыми высокими значениями физико-механических и акустических параметров при хорошей температурной и временной стабилизации.

Одновременно с етим необходимо также Определить загисиыости иаменений акустических параметров, анализируя изменение отдельных спектральных составляющих. Затем, исследовав корреляционные

Требования к нормальным условиям измерений, установленные в государственных стандартах и другой нормативной документации, отличаются большой пестротой. Результаты анализа стандартизованных нормальных значений и областей влияющих величин по средствам и методам измерений пространства, времени, механических величин, температур и тепловых величин, расходов, электрических и магнитных величин, физико-химических, оптических, светотехнических, акустических параметров и ионизирующих излучений показывают, что даже для температуры, влажности, давления в разных документах установлены различные номиналы. В ряде стандартов нормальные области значений влияющих величин дифференцированы по точности средств и методов измерений. В этом отношении наиболее подробными и полными документами являются ГОСТ 8.050—73, ГСИ «Нормальные условия линейных и угловых измерений», ГОСТ 12997—76, ГСП «Общие технические требования», ГОСТ 22261—76, «Средства измерений электрических величин».

В рассмотренном примере (рис. 4.30) предполагалось, что участок характеристики, удовлетворяющий этому условию, имеет левее точки А очень большую крутизну, что типично для средних и высоких частот вращения (участки I и II границы устойчивости компрессора, см. рис. 4.27). Для этого случая характерна внезапное возбуждение помпажных колебаний, которые начинаются таким же резким падением давления и расхода воздуха, как и при срыве (см. рис. 4.28 и рис. 4.29), и в первом же цикле достигают почти максимальной амплитуды (см. рис. 4.29 и 4.30). Крутизна характеристики компрессора меняется около точки А очень резко. Поэтому граница области режимов, где соблюдается условие (4.21) и может возникнуть помпаж, практически совпадает с границей срыва и не зависит от акустических параметров системы, в которой работает компрессор. Но форма потери устойчивости (срыв или помпаж) существенно зависит от размеров и формы присоединенных к компрессору каналов, характеристики дросселя и т. д. Более того, даже в одном и том же компрессоре, работающем в одной и той же системе, могут наблюдаться обе формы потери устойчивости в зависимости от режима работы компрессора (например, помпаж при высоких значениях п и РЯ* и срыв при пониженных их значениях).

магнитных акустических преобразователей (ЭМА), чувствительность которых ниже, чем у пьезоэлектрических.

В книге изложены физические основы, методы и средства акустического контроля— одного из наиболее распространенных и быстро развивающихся видов неразрушающего контроля. Анализируются различные типы контактных и бесконтактных акустических преобразователей и устройство ультразвуковых дефектоскопов. Рассмотрены методы прохождения, свободных и вынужденных колебаний, акустической эмиссии, а также вопросы оптимизации параметров контроля на основе максимума отношения сигнал — помеха. Изложены методы контроля различных типов изделий из металлов и неметаллических материалов.

Продольную волну обычно возбуждают с помощью преобразователя с пластиной, колеблющейся по толщине (см. подразд. 1.3). Поперечную SV-волну, как правило, возбуждают путем трансформации продольной волны, падающей из внешней среды и преломляющейся на поверхности твердого тела (см. подразд. 1.2). SH-волну таким способом получить невозможно, поскольку в падающей продольной волне отсутствует составляющая, перпендикулярная плоскости падения. Именно трудность возбуждения ограничивает применение 5Я-волн. Эти волны возбуждают с помощью электромагнитно-акустических преобразователей, а чаще — с помощью пластины кварца Y-среза, приклеенной к поверхности изделия (см. подразд. 1.3).

дефектоскопов и их работа; типы акустических преобразователей, их технические характеристики и применение; типы различных дефектов, их измеряемые характеристики; метрологическое обеспечение акустического контроля; методы оценки характеристик акустических дефектоскопов и преобразователей; области применения различных акустических методов; технологии акустического контроля конкретных объектов, по проверке качества которых дефектоскопист специализируется; техника безопасности при акустическом контроле. Практический курс должен предусматривать приобретение навыков по эксплуатации дефектоскопического оборудования, проведению дефектоскопии конкретных объектов, умение пользоваться действующей общесоюзной и отраслевой НТД.

Из многочисленных направлений развития акустических методов контроля назовем разработку бесконтактных преобразователей: лазерных возбудителей и приемников, электромагнитно-акустических преобразователей, основанных на возбуждении колебаний поверхности объекта внешним электромагнитным полем. Это открывает возможность повышения производительности при автоматическом контроле.

звучивания и схем построения блока акустических преобразователей.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет и ООО "Промкоммуникация" разработали многоканальный внутритрубный толщиномер для контроля газовых труб диаметром 250 ... 500 мм с толщиной стенки 5 ... 10 мм [426, докл. 4.9]. Корпус толщиномера представляет собой цилиндр диаметром 200 мм, состоящий из двух отсеков: отсека акустических преобразователей и отсека печатных плат электронных блоков. Преобразователи диаметром 12 мм, работающие на частоте 5 МГц, установлены равномерно по окружности с шагом в 10°. Контроль толщины осуществляется в иммерсионном варианте путем измерения временного интервала между вторым и третьим донными импульсами.

4.6. ГРАДУИРОВКА АКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

5.3. КОНСТРУКЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ

При анализе акустических преобразователей удобно использовать эквивалентные схемы, составляемые методом электромеханических аналогий, основанным на сходстве дифференциальных уравнений, описывающих состояние электрических и механических систем. Например, уравнение, которым определяется индуктивность U = L(di/dt), где U - электрическое напряжение, L -индуктивность, I— ток, сходно с уравнением, связывающим силу F, действующую на тело, с его массой т и скоростью и: F= m(dvldi) - вторым законом Ньютона. Из сопоставления величин, входящих в эти два уравнения, получаем так называемую первую систему электромеханических аналогий, согласно которой аналогом механической силы F является электрическое напряжение U, а аналогом колебательной скорости —электрический ток/. В этой системе индуктивность соответствует массе, электрическая емкость - упругой податливости (гибкости), а электрическое сопротивление - механическому сопротивлению (импедансу). В силу этого механические величины удобно представить на схеме в виде соответствующих электрических элементов и анализировать схему как электрическую.

4.6. Градуировка акустических преобразователей............................................................ 103