Амплитуды перемещений

Фронтальная разрешающая способность ультразвуковых эхо-дефектоскопов обычно хуже, чем лучевая, и лимитирует возможности распознавания объекта (см. п. 2.4.3). Использование фокусировки позволяет уменьшить ее до 2А, (1.6.4), т. е. сделать примерно равной лучевой. Однако фокусирующие преобразователи эффективны на небольшой глубине (в ближней зоне) и имеют большие размеры. Радикальное средство повышения фронтальной разрешающей способности — когерентная обработка информации, содержащейся в акустическом поле, возникшем в результате дифракции на дефектах. Рассмотренные в гл. 2 некогерентные методы контроля основаны на анализе амплитуды отраженного или прошедшего через дефектный участок акустического поля. Когерентные методы основаны на совместном анализе не только амплитуды, но и фазы поля в большом количестве близкорасположенных точек в пределах значительного участка поверхности ОК. Их называют также методом синтезированной апертуры.

УЗ К волнистой поверхностью также определяется ее параметрами. Па этой основе установлена корреляция между параметрами граничной поверхности (амплитудой h и периодом А) и характеристиками диаграммы направленности рассеянного поля. На рис. 93 показаны зависимости амплитуды отраженного сигнала от параметров граничной поверхности для биметалла, изготовленного взрывом. С увеличением Д увеличивается число рассеянных пучков продольных и поперечных волн и уменьшаются углы между ними. С возрастанием h уменьшаются максимумы амплитуд рассеянных пучков и увеличивается относительная ширина диаграммы рассеянных полей. Для определения прочности сцепления сравнивают число лепестков и ширину диаграмм направленности в контролируемом изделии и в образце с известной прочностью соединения слоев.

Рис. 1.18. Кривые изменения амплитуды отраженного от плоскости сигнала в зависимости от взаимной ориентации плоскостей источника и приемника.

Дифракционное поле эллиптических цилиндров представляет собой совокупность дифракционных полей первого и второго типов. В зависимости от Q может превалировать дифракция того или иного типа. На рис. 1.27 показаны зависимости отношения амплитуд первых двух принятых сигналов, первый из которых является в зависимости от Q отраженным либо дифрагированным на ближайшем к преобразователю краю, второй — дифрагированным по первому или второму типу дифракции. Штриховыми линиями показано среднее квадратическое отклонение значений. Из анализа этого рисунка следует, что для объемных дефектов (Q = 0,5 ... 0,15) амплитуда дифрагированного импульса на 15 ... 20 дБ меньше амплитуды отраженного. Для плоскостных дефектов (Q < 0,07) амплитуды обоих дифрагированных импульсов имеют тенденции к выравниванию [22].

Для измерения интервала времени Т при определении координат отражателя обычно используют метод максимума, предусматривающий установку преобразователей в положение, соответствующее максимальной амплитуде отраженного сигнала. Как правило, максимум амплитуды отраженного сигнала определяют по экрану трубки. Исключением являются дефектоскопы, выпускаемые в СССР с начала 80-х годов и оснащенные звуковым индикатором, мощность звука которого пропорциональна амплитуде отраженного сигнала.

меняется и поэтому амплитуда регистрируемого сигнала изменяется немонотонно. Если излучаемый импульс имеет длительность менее 1 икс, каждый из описанных сигналов можно разрешить. Однако обычно используются импульсы большей длительности, и при изменении направления прозвучивания одного и того же вертикального отверстия в прокате изменение амплитуды отраженного сигнала может превышать . 20 дБ.

Крайние участки подступичной части цилиндроконических осей могут быть проконтролированы наклонным преобразователем с конической поверхности. Такой контроль рекомендуется применять в качестве дополнительного при обнаружении дефекта в подступичной части оси, а также в том случае, если размеры контролируемой оси не совпадают с размерами, указанными в табл. 5.1 для данного типа оси. Оптимальный угол призмы преобразователя — 50°. При конусности оси, отличающейся от данных, указанных в таблице, для получения максимальной амплитуды отраженного сигнала от бурта (или проточки) необходимо выбрать один из преобразователей с углом призмы в пределах 30° — 50°. Если коническая часть оси имеет большую шероховатость поверхности, то для улучшения акустического контакта рекомендуется применять специальные методы и материалы, описанные ранее. Перемещая преобразователь вниз по образующей конической части оси до исчезновения сигнала от бурта или проточки, а затем от этих положений в зоне шириной до 10 мм ищут дефекты. В поперечном направлении преобразователь перемещается с шагом 5—10 мм.

Один из искателей устанавливают на поверхность образца, и перемещая его, добиваются максимальной амплитуды отраженного сигнала на экране дефектоскопа (положение /, рис. 148). При этом измеряют расстояние /, на которое раздвигают искательные головки относительно оси сканирующего устройства (ось симметрии сканирующего устройства в процессе контроля должна совпадать с продольной осью сварного шва). Далее выставляют зону автоматического контроля на экране дефектоскопа. Делают это следующим образом. Тот же искатель устанавливают в положение // (рис. 148). При этом на экране дефектоскопа должны появиться два импульса, не одинаковых по амплитуде. Передний фронт стробирующего импульса совмещают с первым отраженным сигналом, а задний фронт — со вторым. Длительность стробирующего импульса должна быть равна времени прохождения ультразвукового импульса в 2/3 сечения сварного шва. С целью уменьшения времени настройки зоны автоматического контроля рекомендуется изготовить набор накладных шкал на экран дефектоскопа, на которых была бы размечена ширина указанной зоны для изделий, выпускаемых заводом.

Изучена выявляемость различного вида дефектов, типичных для рассматриваемых сварных соединений, в варианте «качания» ультразвукового луча в зависимости от угла ввода УЗ К. Экспериментально доказано, что амплитуды сигналов, отраженных от плоского дна отверстий одного размера и расположенных на одной глубине, но под разными углами ввода ультразвука (от 40 до 65°), меняются незначительно (на 2—4 дБ). Анализ изменения амплитуды отраженного сигнала от разноориентированных дефектов относительно оси шва показывает, что при определенных направлениях искателя к оси шва сохраняется требуемая чувствительность к их обнаружению при полном отсутствии отражений от межслойных зазоров, которые могут дать на экране дефектоскопа ложные сигналы.

Рассмотренный в разд. 4.3Л вариант иммерсионного эхометода с применением волн Лэмба и регистрацией дефектов по уменьшению амплитуды отраженного эхо-сигнала вследствие возбуждения в отделенном дефектом слое волн Лэмба использовали для контроля двухслойной конструкции в виде стального листа толщиной 6,4 мм с приклеенным к нему слоем резины толщиной 3,5 мм [394]. Контроль проводили со стороны стального

Контроль прочности соединений слоев в биметаллах. Прочность соединения слоев биметаллов определяют в первую очередь по структуре граничной зоны (наличию интерметаллических фаз и трещин, толщин диффузионных слоев и т.д.). В биметаллах, изготовленных сваркой взрывом, граница раздела имеет волнистую поверхность, причем прочность соединения слоев определяется параметрами ее формы. Характеристика рассеяния УЗК волнистой поверхностью также определяется ее параметрами. На этой основе установлена корреляция между параметрами граничной поверхности (амплитудой А и периодом А) и характеристиками диаграммы направленности рассеянного поля. На рис. 109 показаны зависимости амплитуды отраженного сигнала от параметров граничной поверхности для биметалла, изготовленного взрывом. С увеличением Д увеличивается число рассеянных пучков продольных и поперечных волн и уменьшаются углы между ними. С возрастанием h уменьшаются максимумы амплитуд рассеянных пучков и увеличивается относительная ширина диаграммы рассеянных полей.

Для оценки динамической устойчивости систем Интерес представляют их частотные характеристики. Амплитудная частотная характеристика — это зависимость отношения амплитуды перемещений к амплитуде силы от частоты. Фазовая частотная характеристика - это зависимость сдвига фаз между силой и перемещением от частоты.

где фа, <рь — амплитуды перемещений на входе и на выходе, Ма, Мь — амплитуды сил (моментов) на входе и на выходе, *iii S[2, s2\, s22 — коэффициенты, зависящие от масс и жестко-стей на входе рассматриваемого участка и от частоты k.

Для динамической модели, показанной на рис. 72, имеем 5 участков. На участках АВ, CD и Ер амплитуды перемещений на входе и на выходе совпадают (жесткие элементы), а амплитуды мом-ентов отличаются на величину амплитуды момента сил инерции. Например, для участка АВ зависимости (12.37) имеют вид

При устойчивом движении амплитуды перемещений для возмущенных колебаний крыла в потоке убывают. При неустойчивом обтекании имеет место возрастание амплитуд, в результате этого возможно разрушение крыла.

В частности, при в = -д- амплитуды перемещений связаны

Несмотря на формальное сходство с аналогичной процедурой, приведенной в п. 12, использование матриц переноса в системах с нестационарными связями имеет одно существенное отличие. В силу П/ =f= const преобразуемые с помощью матриц переноса «амплитуды» перемещений и сил являются функциями времени. Соответственно переменными оказываются «собственные» частоты рг и отношения между функциями Bjt отвечающими фиксированной частоте pr (t), которые характеризуют форму колебаний. Кроме того, говоря в данном случае об амплитудах, следует иметь в виду приведенный выше вполне определенный вид частного решения, в котором функция В/Л> является коэффициентом при

Описанная кинематическая схема положена в основу ряда возбудителей, отличающихся друг от друга размерами и величиной развиваемых динамических перемещений и усилий. На рис. 67 показан продольный разрез малогабаритного возбудителя, у которого эксцентриситет расточки главного вала RI и радиус кривошипа /?2 равны 8 мм, поэтому амплитуда максимальных динамических перемещений составляет 16 мм. Неравномерная скорость v изменения амплитуды перемещений в кривошипном механизме затрудняет программирование режима испытаний, так как продолжительность действия переходных режимов при изменении напряжений программы зависит от уровня этих напряжений. Для устранения этого недостатка жесткость нагружаемо^ системы выбирается такой, чтобы угол а поворота кривошипа относительно главного вала, соответствующий максимальному напряжению программы, составлял не более 50— 60° [3]. В этом случае при программировании будет использоваться практически линейный участок кривой v = f(a).

Определялись уровни колебаний ротора и рамы при возбуждении небалансом ротора генератора, приложенном в точках 4 и 5, или ротора турбины, приложенном в точке 11. ~^При частоте 30 Гц ротор генератора и рама колеблются в про-тивофазе. На рис. 49 действительная и мнимая части амплитуды колебаний ротора и рамы изображены соответственно сплошной и штриховой линиями и отложены с учетом знаков от их недеформированного состояния, принятого за начало отсчета. Разность перемещений правой (кривые а, б) и левой (в) балок указывает на закрутку концов рамы. Амплитуды перемещений ротора в вертикальном (кривые г, д) и горизонтальном (е, ж) направлениях примерно одинаковые.

Выбор пьезоакселерометра в качестве основного измерительного устройства объясняется его высокой чувствительностью, так как возникает практическая необходимость измерять ускорения порядка 0,1—1 см/с2 в широкой полосе частот. Таким ускорениям соответствуют амплитуды перемещений 10~3—10~6 мкм и амплитуды напряжений в металлоконструкциях 10~3—10~5кгс/см2. Измерение динамических усилий на стыках деталей или конструкций осуществляется пьезодатчиками силы с чувствительностью порядка 1 В/кгс. Датчики силы должны устанавливаться во всех точках жесткого крепления конструкции и, следовательно, воспринимать все статические и весовые нагрузки, действующие на конструкцию. При исследованиях вибраций амортизированных механизмов может использоваться динамометр, состоящий из рези-нометаллического амортизатора с вставленным внутрь резинового массива пьезоэлементом. Приложение к амортизатору динамической нагрузки вызывает переменные напряжения растяжения-сжатия резинового массива, которые, воздействуя на пьезоэлементы, создают на его обкладках электрическое напряжение, пропорциональное амплитуде силы. Динамометр предварительно тарируется на специальном стенде. Чувствительность динамометра 0,1-1 В/кгс.

Амплитуды перемещений и деформаций при одной силе возбуждения Р! для всех случаев

Фиг. 1.8. Амплитуды перемещений, деформаций и их фазы у полузакрепленной 2-массовой системы при одном возбуждении.