Ослабление амплитуды

Рис. 2.31. К расчету ослабления сквозного сигнала

Для аналитической оценки ослабления сквозного сигнала при г->-0 из неравенства (2.48) получают: РТ/ЯС^1—Sb/Sa, причем эксперимент показывает, что неравенство можно заменить равенством. В дальней зоне

При контроле теневым или зеркально-теневым методом иммерсионным способом в качестве искусственных дефектов применяют экраны из непрозрачного для ультразвука материала (например, пенопласта), которые укрепляют на поверхности изделия. Чаще, однако, при контроле этими, а также эхосквозным методами применяют способы расчета соответствующего ослабления сквозного или донного сигналов, рассмотренные в § 2.5 (см. задачу 3.1.5).

При контроле теневым и зеркально-теневым методами размеры дефектов оценивают с помощью АРД-диаграмм по ослаблению сигнала или по условной протяженности, определяемой как область ослабления сквозного или донного сигнала ниже заданного уровня.

Рис. 59. Графики изменения ослабления сквозного сигнала при перемещении дефекта между преобразователями (/ч/г — отношение расстояния от излучателя до Дефекта к толщине изделия); а — л/гб = 1; б — г/гб = 2,5; в —> г/гб = 5,2

Минимальные размеры выявляемых дефектов при контроле теневым методом значительно больше, чем эхо-методом. Главная причина — рассмотренное выше изменение сквозного сигнала под влиянием помех. Оценки показывают, что изменение сквозного сигнала на 8 дБ соответствует выявлению дефекта диаметром около 7 мм. При реальном контроле листов учитывают возможность ослабления сквозного сигнала под влиянием помех на 6 ... 10 дБ, что соответствует диаметру выявляемого дефекта 5 ... 15 мм. Поскольку предельная чувствительность дефектоскопа определяется минимальными размерами дефекта, легко

Амплитуда рэлеевской волны имеет максимум на поверхности и уменьшается в 10 раз на глубине ~XS - длины поверхностной волны. Это видно из рис. 1.7 по кривой ослабления сквозного (т.е. прошедшего между излучателем и приемником) сигнала риской (пазом) различной глубины. Осцилляции отраженного сигнала объясняются интерференцией сигналов, отраженных от грани и кончика риски.

Для аналитической оценки ослабления сквозного сигнала при г < 2N используют неравенство

Порог чувствительности амплитудного теневого метода можно оценить с помощью неравенства (2.42), задавшись значением P-JPa - PxmJP^ - величиной наименьшего ослабления сквозного сигнала, выявляемого на фоне помех. Наименьший размер выявляемого дефекта определяется неравенством

Вдоль поверхности твердого тела распространяются рэпеевские (поверхностные) и головные (продольные, подповерхностные, ползущие) волны. Амплитуда рэлеев-ской поверхностной волны имеет максимум на поверхности и уменьшается в 10 раз на глубине около Xs - длины поверхностной волны. Это видно на кривой ослабления сквозного сигнала (рис. 2). Осцилляции отраженного сигнала объясняются интерференцией импульсов, отраженных от грани и кончика риски. Рэлеевская волна распространяется на большие расстояния, следуя изгибам поверхности. На выпуклой поверхности скорость ее увеличивается, а на вогнутой уменьшается, но одновременно растет затухание.

Рис. 56. Графики изменения ослабления сквозного сигнала при перемещении дефекта между преобразователями (rt/r- отношение расстояния от излучателя до дефекта к толщине изделия):

; Коэффициент затухания/Ослабление амплитуды плоской гар-;монической волны в результате взаимодействия ее со средой про-^исходит по закону e~ix, где х — путь в среде, а 5 — коэффициент затухания (см. § 1.1).; В дальнейшем термин «затухание» будем относить только к ослаблению, учитываемому экспоненциальным множителем, в отличие от уменьшения амплитуды, связанного с расширением волнового фронта, например, в сферической волне. ',' Величина, обратная коэффициенту затухания, показывает, на .каком пути амплитуда волны уменьшается в е раз, где е — число Непера, поэтому размерность коэффициента затухания м~Ч В литературе [11] иногда эту единицу записывают непер/м (Нп/м), однако ГОСТом такая единица не предусмотрена. Часто коэффициент затухания выражают числом N отрицательных децибел, на которое уменьшается амплитуда волны на единичном участке пути х=\ M-W=201ge-ei=—8,68 дБ/м, поэтому 1 м~' = 1 Нп/м= = 8,686 дБ/м.

Амплитуды сигналов измеряют с помощью калиброванного делителя напряжения — аттенюатора*. Измерение состоит в сравнении амплитуд двух или нескольких сигналов в относительных единицах— децибелах. Процесс измерения сводится к ослаблению принимаемых сигналов до некоторого установленного уровня. Величина потребовавшегося ослабления равна амплитуде поступившего сигнала. Акустический зондирующий импульс принимают за О дБ, для него требуется максимальное ослабление. Амплитуды всех других сигналов выражают в отрицательных дБ, хотя знак минус не пишут, а лишь подразумевают. Аттенюатор располагают вблизи входа приемно-усилительного тракта для того, чтобы искажение амплитуд поступивших на него сигналов было минимальным. Требуемый диапазон измерения — от 0 до 100 дБ.

Признаком обнаружения дефектов при дефектоскопии теневым методом служит ослабление амплитуды упругих волн, прошедших через ОК (сквозного сигнала). Количественная оценка выявляемое™ дефекта при теневом методе определяется отношением электрических сигналов, характеризующим ослабление дефектом амплитуды Ue сквозного сигнала, прошедшего от излучателя к приемнику: L/T/f/c; f/т — амплитуда прошедшего сигнала при наличии дефекта. Учитывая пропорциональность электрических и акустических сигналов, имеем UT/UC— \рт/рс\ =Р-г/Рс. Это отношение амплитуд лежит в пределах от 0 до 1.

Существует несколько вариантов зеркально-теневого метода [7], общим отличительным признаком которых является то, что основным информационным параметром служит ослабление амплитуды отражения от противоположной поверхности

по \ — • Хг- — — - '— данс приведены в табл. 2. Ослабление амплитуды и интенсив-

Ослабление амплитуды сигнала Upji/z = р'/ро в широком диапазоне диаметр отверстия и расстояний до него находят по диаграмме амплитуда — расстояние — диаметр (АРД, рис. 47). По диаграмме определяют максимальную амплитуду эхо-сигнала от отверстия, расположенного на данной глубине. Заштрихованные области соответствуют разбросу, связанному с изменением формы и длительности импульсов. Затухание УЗК в диаграмме не учтено.

Наиболее распространены теневой и зеркально-теневой методы. Признаком обнаружения несплошностей этими методами служит ослабление амплитуды упругих волн, прошедших черев изделие. Для контроля крупнозернистых материалов (например, бетона) применяют временной теневой метод. Признаком обнаружения несплошностей этим методом является запаздывание времени прохождения импульсов через изделие.

характеризующим минимальное относительное ослабление амплитуды сиг-

Теневой метод. Признаком обнаружения дефектов при дефектоскопии теневым методом служит ослабление амплитуды сквозного сигнала упругих волн, прошедших через изделие. Количественно выявляемость дефекта при теневом методе определяется отношением электрических сигналов, характеризующим максимальное ослабление дефектом

Зеркально-теневой метод. Основной информационный параметр при контроле этим методом — ослабление амплитуды отражения от противоположной поверхности (дна) изделия. Существуют несколько способов контроля зеркально-теневым методом [31 }. Перечислим основные: нормальным преобразователем по ослаблению первого (рис. 2.14, а) и я-го (рис. 2.14, б) донных сигналов продольной волны (чаще всего п = 2); двумя наклонными преобразователями по ослаблению донного сигнала поперечной (рис. 2.14, в) и продольной (рис. 2.14, г) волн.

Для других видов контроля зеркально-теневым методом формулы, подобные (2.23), приведены в [33 ]. Они качественно подтверждены экспериментами. Анализ показывает, что ослабление амплитуды второго донного сигнала при контроле по схеме, изображенной на рис. 2.14, в, больше ослабления амплитуды первого донного сигнала, так как ультразвуковые волны 4 раза проходят мимо дефекта. В связи с этим чувствительность при контроле по второму донному сигналу более высока, хотя при этом возрастают помехи. Этот способ применяют при необходимости повышения чувствительности.