Прохождения ультразвукового

Ультразвуковая дефектоскопия основана на отражающей способности технологических и других дефектов, имеющих отличное от основного металла акустическое сопротивление прохождения ультразвуковых колебаний (УЗК). В этом случае отражение посылаемых излучателем УЗК происходит от свободной границы дефекта и фиксируется приемником.

В импульсных эхо-толщиномерах имеются узлы (рис. 84), функции которых аналогичны функциям подобных узлов эхо-дефектоскопов: синхронизатор 11, генератор зондирующих импульсов 10, генератор развертки 12, преобразователь 9, приемник 1. Дополнительными узлами являются: измерительный триггер 3, длительность импульса которого равна времени прохождения ультразвуковых волн в изделии; блоки АРУ 2 и ВРЧ 6; системы компенсации нестабильности переднего фронта; блок помехозащиты 5, выполняемый по различным схемам.

Один из перспективных способов оценки структуры материала — анализ спектра донных сигналов (спектроскопический метод). Частота заполнения ультразвуковых импульсов меняется от посылки к посылке, при этом по амплитуде определяется область рэлеевского рассеяния. Влияние величины зерна на затухание усиливается вследствие многократного прохождения ультразвуковых волн через границы зерен. Для определения величины зерна также применяют резонансные методы, особенно иммерсионный. Например, при контроле импульсно-резонансным способом затухание определяют по отношению амплитуды колебаний в стенке изделия на резонансной частоте к амплитуде колебаний при отсутствии резонансных явлений.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на отражающей способности технологических и других дефектов, имеющих отличное от основного металла акустическое сопротивление прохождения ультразвуковых колебании (УЗК). В этом случае отражение посылаемых излучателем УЗК происходит от свободной границы дефекта и фиксируется приемником.

Принципиальная схема ультразвуковых методов исследования состоит в создании пульсирующего давления различных частот на одной стороне образца при помощи передающего преобразователя и регистрации модифицированных при прохождении через образец сигналов приемным датчиком на другой стороне образца. Результаты описанного в работе [10] исследования прохождения ультразвуковых сигналов через среду, состоящую из карбон-фенольной матрицы, армированной слоями высокомодульных волокон, отстоящих друг от друга на расстояние около 6 мм, показали четко выраженную зависимость фазовой скорости от частоты. Дисперсионные свойства бороэпоксидного композита были изучены в работе [72], где построена зависимость групповой скорости от частоты плоских продольных и поперечных волн, распространяющихся параллельно или перпендикулярно направлению волокон. В этой работе было установлено, что поперечные волны, распространяющиеся вдоль волокон, обладают ярко выраженной дисперсией, причем с ростом волнового числа групповая скорость увеличивается.

электронный глубиномер прибора рассчитан на измерение времени прохождения ультразвуковых колебаний в испытуемом материале с достаточно высокой точностью (погрешность не более 1%), позволяющей проводить структурный анализ изделий из серых и высокопрочных чугунов.

содержания феррита наблюдается снижение затухания ультразвука. На тех же образцах была измерена и скорость прохождения ультразвуковых колебаний (рис. 71). Скорость ультразвука возрастает с увеличением содержания ферритной фазы. Таким образом, увеличение содержания ферритной фазы снижает коэффициент затухания УЗК в металле шва аустенит-ных и аустенитно-ферритных сталей. Как показало металлографическое исследование, это явление связано с тем, что выделение феррита способствует образованию более мелкозернистой дезориентированной структуры металла шва, сдерживая рост дендритов аустенита (рис, 72).

Для ряда технических задач, связанных с вопросами смазки, может представить интерес рассмотрение закономерностей, определяющих условия прохождения ультразвуковых волн через границы раздела твердых и жидких сред. Б. Д. Тартаковский" [5 и 6], исследуя случай типа piCi —pgC^ применительно к пластинке из материала с акустическим сопротивлением Zb погруженной в жидкую среду с акустическим сопротивлением Z2, дал уравнение, определяющее условие прозрачности (отсутствие отраженной волны)

Если в данной среде изменятся упругие свойства, то соответственно изменится и скорость прохождения ультразвуковых колебаний, что, в свою очередь, вызовет изменение положения и формы импульса на экране индикатора — электронно-лучевой трубки. При прозвучивании таким методом сосуда с клеем в момент незначительного испарения растворителя произойдет изменение упругих свойств растворенной массы и на экране индикатора произойдет смещение импульса. Смещение импульса, являющегося следствием изменения напряжения на управляющих электродах индикатора, может быть использовано для управления потоком растворителя, поступающего в сосуд с клеем. К достоинствам метода следует отнести его высокую точность и возможность измерения концентрации на движущемся потоке жидкости. Чувствительность импульсных приборов для измерения скорости распространения звука определяется отношением

Так как для прохождения ультразвуковых колебаний через металл требуется некоторое время, то посылаемые и принимаемые импульсы будут несколько смещены во времени и соответственно на экране электронно-лучевой трубки принятый «донный» импульс будет расположен на расстоянии вправо от посылаемого импульса.

Блок-схема эхо-импульсного толщиномера показана на рис. 1.8, а [60]. Импульс ультразвукового излучения генератора зондирующих импульсов, пройдя от искателя 1 путь /, отражается противоположной стороной стенки изделия 11 и возвращается в искатель /, откуда передается в приемник 2. Усилитель 3 передает отраженный сигнал в измерительный триггер 4, длительность импульса которого равна времени прохождения ультразвуковых волн в изделии. Для этого в триггер 4 поступает также сигнал от генератора развертки 7. Блок временной регулировки чувствительности 8 предназначен для уменьшения чувствительности приемника 2 в момент излучения зондирующего импульса и для восстановления ее. Блоки 7, 10 и 8 управляются синхронизатором 5. Он обеспечивает одновременный (или с задержкой на некоторое определенное время) запуск генераторов зондирующего импульса 10 и развертки 7. При измерении малых толщин длительность выходного импульса измерительного триггера слишком мала. Поэтому для повышения точности измерения используют блок умножения интервала 5. В блоке индикации 6 применяют стрелочные или цифровые индикаторы длительности импульса измерительного триггера, использующие преобразователь время — напряжение. Искатель 1 преобразовывает электромагнитные колебания в ультразвуковые, излучает ультразвуковые волны в изделие, принимает отраженные волны и преобразовывает их в электромагнитные.

деляют по длительности прохождения ультразвукового импульса t или по времени между повторно отраженными импульсами. Импульс упругих ультразвуковых колебаний, распространяясь в металле с определенной скоростью С, многократно отражается от противоположных поверхностей и при обратном ходе отдает пьезоэлементу часть энергии. Из-за поглощения и рассеяния ультразвуковых колебаний каждый последующий импульс несет меньшую энергию. Интервал времени между двумя последовательными импульсами прямо пропорционален измеряемой толщине.

Погрешность, указанная в инструкциях по эксплуатации УЗ-толщиномеров, соответствует лишь приборной погрешности, характеризующей возможность данного прибора при измерении временного интервала t прохождения ультразвукового импульса в изделии. При реальном процессе измерения к приборной добавляются случайные ошибки, связанные с неточностью установки преобразователя в точку измерения, с толщиной слоя контактной жидкости (машинного масла) между искателем и поверхностью металла, а также систематические ошибки, обусловленные точностью установки нуля и скорости звука С. Сумма всех этих погрешностей и определяет погрешность измерения, которая, как правило, больше приборной.

импульсные, в которых толщина измеряется по времени прохождения ультразвукового импульса в изделии или слое;

Эхо-импульсный метод измерения толщины основан на регистрации времени прохождения ультразвукового импульса через изделие. Эхо-импульсный толщиномер работает так же, как и ультразвуковой дефектоскоп. Пьезоэлектрический преобразователь при воздействии электрического сигнала от импульсного генератора посылает в изделие импульс упругих колебаний, который распространяется со скоростью, зависящей от химического

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.

Из известных методов акустического контроля для измерений толщин применяют эхо-метод и реже резонансный метод. В первом случае измеряется время прохождения ультразвукового импульса через слой, толщийу которого измеряют, или амплитуда и фаза отраженных колебаний. Во втором измерение толщины основано на явлении резонанса в контролируемом изделии или других интерференционных явлениях при прохождении акустических волн.

где с - скорость распространения ультразвука в материале объекта, которая считается известной или она учитывается при настройке; / - измеряемое при контроле время прохождения ультразвукового импульса от пьезоэлемента излучающего преобразователя до дна ОК и затем к приемнику; t3 - время прохождения импульса в прямом и обратном направлениях через акустические задержки: призмы или протекторы плюс через слой контактной жидкости. Это время обычно учитывают при настройке толщиномера путем введения задержки начала отсчета времени.

Успехи импульсной техники привели к тому, что и при измерении толщины стенок резонансные приборы были вытеснены импульсными, поскольку очевидно, что по времени прохождения ультразвукового импульса, измеренного эхо-импульсным прибором, при известной скорости звука можно определить его путь (например, толщину стенки).

ность, обусловленная погрешностью нулевой точки (рис. 10.8).. Между приемом эхо-импульса, его усилением, толчком электрического посылаемого импульса и фактическим началом времени прохождения ультразвукового импульса на поверхности изделия проходит некоторое время — погрешность нулевой точки. Время прохождения получается завышенным на эту величину. Для устранения этого недостатка такой способ применяют для двух контролируемых образцов с одинаковой скоростью звука,, но разной толщины.

а) импульсные, в которых толщина изделий или слоя измеряется по времени прохождения ультразвукового импульса;

• импульсные, в которых толщина измеряется по времени прохождения ультразвукового импульса в изделии или слое;

При эхо-импульсном методе толщину стенки изделия можно определить по длительности прохождения ультразвукового импульса или по частоте повторения многократных отражений ультразвуковых колебаний. Импульс упругих колебаний, распространяясь в металле с определенной скоростью, многократно отражается от противоположных поверхностей и при обратном ходе отдает пьезоэлементу часть энергии. Из-за поглощения и рассеяния ультразвуковых колебаний каждый последующий импульс несет меньшую энергию. На экране дефектоскопа возникает последовательный ряд импульсов,