Колебаний применяется

Для анализа колебаний преобразователя, нагруженного на ОК через сухой точечный контакт, используют метод электромеханических аналогий, в котором сила эквивалентна электрическому напряжению, колебательная скорость — току, а механический импеданс — комплексному электрическому сопротивлению. Пользуясь этими аналогиями, строят схемы замещения механических (и электромеханических) систем, которые затем анализируют известными в электротехнике методами.

Импедансный метод основан на изменении режима колебаний преобразователя под влиянием изменения механического импеданса ?н ОК в зоне контакта с преобразователем. Структурная схема импедансного дефектоскопа показана на рис. 3.25. Преобразователь представляет собой стержень 5, на торцах которого размещены возбуждающий колебания 2 и измерительный 6 пьезоэле-менты. Между ОК 11 и пьезоэлементом 6 находится контактный наконечник 9 со сферической поверхностью. Пьезоэлемент 2 соединен с генератором 4 синусоидального электрического напряжения, Пьезоэлемент 6 — с усилителем 10. Масса 3 повышает мощность излучения в стержень 5. Генератор и усилитель соединены с блоком 7 обработки сигнала с индикатором 8 на выходе. Блок 7 управляет сигнальной лампочкой / и самописцем (на рисунке не показан), регистрирующим дефекты при использовании прибора в системах механизированного контроля.

От рассмотренных акустических методов НК существенно отличается импедансный метод. Он основан на анализе изменения механического импеданса участка поверхности контролируемого объекта, с которым взаимо-' действует преобразователь. Об изменении импеданса судят по характеристикам колебаний преобразователя: частоте, амплитуде, фазе. В отечественных низкочастотных импедансных дефектоскопах преобразователь имеет форму стержня (см. рис. 21, г). В некоторых иностранных приборах (Бонд-тестер, США) преобразователь выполняют в форме пьезопластины с протектором и демпфером. Частота колебаний здесь значительно выше.

Временные характеристики определяют режим колебаний преобразователя во времени после его нормированного возбуждения. Наиболее важное значение в оценке качества преобразователей занимает реверберацией-но-шумовая характеристика (РШХ), представляющая временную зависимость электрического напряжения на преобразователе, измеренного при нормированных параметрах акустической и электрической нагрузок и заданной форме импульса возбуждения. При конструировании и согласовании преобразователей добиваются, чтобы временной интервал РШХ не превосходил по времени и амплитуде ложных сигналов, которые могут появиться в результате отражений от элементов конструкции преобразователя.

Вычисленные выше шесть частот свободных колебаний преобразователя как твердого тела на амортизаторах расположены в диапазоне от 3,3 до 8,8 Гц. В наихудшем случае, относящемся к самой высокой из этих частот, коэффициент передачи фундаменту гармонической силы, имеющей частоту 50 Гц, в соответствии с формулой (VII. 185), будет (если пренебречь трением):

Рис. 8. Области устойчивых режимов движения в вибродвигателе 3-й группы А — амплитуда колебаний преобразователя; Рн — нормальная

Собственная частота преобразователя, кГц . Амплитуда колебаний преобразователя, мкм .

В качестве волновода преобразователя аппарата А1-АУН применяется сталь 45 с хорошими упругими и механическими свойствами или сталь 40Х. Применение стали других марок: Ст.З, Ст.10, Ст.20 недопустимо, так как эти стали не обеспечивают получения необходимой амплитуды механических колебаний преобразователя при длительной его эксплуатации.

Ультразвуковой аппарат состоит из генератора импульсов и маг-«итострикционного преобразователя механических упругих колебаний со следующими параметрами: собственная частота преобразователя 22 кГц, частота посылки импульсов 30—40 Гц, амплитуда механических колебаний преобразователя 3 мкм, потребляемая мощность 3 Вт. Ввод механических колебаний осуществлялся непосредственно в обрабатываемую воду с помощью преобразователя, изготовленного из стали, расположенного под углом 45° к направлению потока воды. Сравнивались два варианта присоединения преобразователя — до магнитного аппарата и после него. Точки присоединения ультразвукового преобразователя 12 показаны на рис. 8.1.

Активные ультразвуковые методы разнообразнее по схемам применения и получили гораздо более широкое распространение. Для контроля используют стоячие волны (вынужденные или свободные колебания объекта контроля или его части), бегущие волны по схемам прохождения и отражения. Методы колебаний используют для измерения толщин при одностороннем доступе и контроля свойств материалов (модуля упругости, коэффициента затухания). Информативным параметром служат частоты свободных или вынужденных колебаний и их амплитуды. Используют также метод, основанный на измерении режима колебаний преобразователя, соприкасающегося с объектом (импедансный метод). По амплитудам и резонансным частотам такого преобразователя (часто имеющего вид стержня) судят о твердости материала изделия, податливости (упругому импедансу) его поверхности. Податливость, в

С уменьшением отношения Хк /1ZH передача энергии в ОК и влияние Z„ на режим колебаний преобразователя снижаются. При приеме контактная гибкость также затрудняет передачу упругих колебаний от ОК'к преобразователю. Так как импеданс \ХК\ обратно пропорционален частоте, эффективность СТК с ростом частоты падает. Поэтому такой контакт применяют в основном на звуковых и низких УЗ-частотах.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗАТОР — вычислит, устройство для получения сложной периодич. ф-ции, образуемой суммированием кратных по частоте и различных по амплитуде и фазе гармонических колебаний. Применяется для анализа сложных систем со мн. источниками колебаний.

МАГНИТОСТРИКЦИбННЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — преобразователь электрич. энергии перем. тока в энергию УЗ механических колебаний. Применяется в качестве излучателя и приёмника ультразвука, для измерений вибраций различных сооружений и конструкций, в качестве фильтрующих и стабилизирующих элементов в радиотехнич. устройствах.

ФОТОГРАФИЧЕСКАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ — система записи звука, осн. на изменении в такт со звуковыми колебаниями силы или формы светового луча, падающего на движущуюся киноплёнку. После фо-тогр. обработки на киноплёнке образуется затемнённая дорожка записи, прозрачность или ширина к-рой меняется по длине киноплёнки в соответствии с закономерностью записанных колебаний. Применяется гл. обр. в звуковом кино.

Ультразвуковой резонансный метод основан на наблюдении собственных резонансных частот при возбуждении в изделии упругих колебаний. Применяется для измерения толщины стенок пустотелых метал-лич. и некоторых неметаллич. изделий (трубы, резервуары и др.) при доступе с одной стороны, реже — для выявления расслоений, зон поражения коррозией, дефектов паяных и клеевых соединений и т. п. Метод использует продольные волны в диапазоне частот от 0,5 до 20 Мгц.

Предлагаемая процедура получения первого приближения собственной частоты и форм колебаний применяется и при построении k-x приближений.

ЭМУ с поперечным возбуждением, обладая большим коэффициентом усиления, склонен к колебаниям напряжения. Для успокоения этих колебаний применяется стабилизирующая обмотка 4, включенная во вторичную цепь стабилизирующего трансформатора СТ. Н. с. этой обмотки пропорциональна производной напряжения ЭМУ по времени. При

ЭМУ с поперечным возбуждением, обладая большим коэффициентом усиления, склонен к колебаниям напряжения. Для успокоения этих колебаний применяется стабилизующая обмотка 4, включенная во вторичную цепь стабилизирующего трансформатора СТ. Н. с. этой обмотки пропорциональна производной напряжения ЭМУ по времени. При установившемся режиме ток в обмотке 4 равен нулю.

Электрическое моделирование крутильных колебаний применяется при расчете частот собственных колебаний и определении вынужденных колебаний сложных разветвленных систем. Этот метод дает возможность произвести выбор наивыгоднейшего порядка зажи-

е) Аппаратура для торсиографирования (регистрации крутильных колебаний) применяется двух типов: 1) регистрация углов скручивания и линейных деформаций на некотором участке вала (с применением тензодатчиков сопротивления или индуктивных датчиков; амшштудомеры для записи угловых деформаций деталей большой податливости); 2) регистрация отклонения какого-либо сечения вала от среднего положения (торсиограф Гейгера, электроторсиограф Шнирмана и др,).

6. Иногда применяются лб-патки с кольцевой перевязкой и с припайкой проволок к лопаткам (рис. 15). При этом резко снижаются амплитуды тангенциальных изгибных колебаний, но возникают другие формы колебаний. Применяется также крепление, при котором два или три ряда проволок, припаянных к лопаткам, располагаются в шахматном порядке (см. рис. 64).

Метод свободных колебаний применяется для дефектации клеевых соединений. Он является эффективным, а в ряде случаев единственным средством контроля двух и многослойных конструкций с неметаллическими материалами средних и больших толщин. Существенными его достоинствами являются также отсутствие необходимости смачивания поверхности контролируемого изделия и возможность контроля при доступе с одной стороны.

Ультразвуковой резонансный метод основан на наблюдении собственных резонансных частот при возбуждении в изделии упругих колебаний. Применяется для из--мерения толщины стенок пустотелых метал-лич. и некоторых неметаллич. изделий (трубы, резервуары и др.) при доступе с одной стороны, реже — для выявления расслоений, зон поражения коррозией, дефектов паяных и клеевых соединений и т. п. Метод использует продольные волны в диапазоне частот от 0,5 до 20 Мгц.