Зеркально отраженных

метода, рассчитанный на выявление вертикальных дефектов (в плоскости EF на рисунке), называют тандем-методом. Для его реализации при перемещении преобразователей А и D поддерживают постоянным значение /A + /o = 2#tga. Для получения зеркального отражения от невертикальных дефектов значение /А + ID варьируют.

Отражение от прямого двугранного угла, образуемого двумя поверхностями ОК, подобно донному сигналу. В результате двукратного отражения лучи возвращаются назад к излучателю-приемнику. Отражение определяется формулами (2.7) и (2.8), но умноженными на произведение коэффициентов зеркального отражения от двух поверхностей. Общая формула для максимального эхо-сигнала от угла при контроле наклонным преобразователем в дальней зоне имеет вид

Рассмотренный упрощенный подход требует корректировки с учетом двух явлений. Первое связано с тем, что помимо зеркально отраженных лучей вносит вклад дифракционное рассеяние, а второе— с явлением незеркального отражения, описанным в § 1.3. Согласно законам зеркального отражения некоторый луч должен пройти мимо зарубки, не отражаясь от нее. Однако, когда угол а близок к а111, в результате незеркального отражения луч пройдет путь вдоль поверхности ОК и даст вклад в отраженный сигнал. Чем меньше глубина зарубки, тем заметнее вклад обоих эффектов.

При углах а> (90°—а1") эффект незеркального отражения возникает в виде скольжения волны вдоль грани зарубки. В результате «соскальзывания» волна не дает вклада в сигнал на приемнике.

Ложные сигналы рассматриваемого типа возникают также в результате отражения и дифракции от провиса Р или валика Q сварного шва (положения преобразователя R и S, рис. 2.21, б). При углах ввода 35... 55° возникают ложные сигналы, связанные с зеркальным отражением от поверхности в некоторой точке F. При больших углах ввода (положение G) зеркального отражения не возникает, однако остаются более слабые эхосигналы, возникающие в результате дифракции на ребрах М и L. Дифракция порождает также поверхностные волны, распространяющиеся вдоль дуги LM.

Шестая глава посвящена методам решения некоторых задач теплообмена излучением, часто возникающих при проведении инженерных расчетов. Рассмотрены методы расчета лучистого теплообмена в системе поверхностей с зеркальным и диффузным отражением. Подробно разбираются основные идеи метода Монте-Карло и принципы его программной реализации применительно к задачам определения угловых коэффициентов для диффузного отражения и разрешающих угловых коэффициентов для диффузно-зеркального отражения. При изложении шестой главы в основном используется только материал первой главы.

Первый член в (6.39) равен угловому коэффициенту между поверхностями / и i, он характеризует непосредственный, без зеркальных отражений перенос энергии. Вторая сумма учитывает различные варианты переноса энергии путем одного зеркального отражения на промежуточной &-й поверхности, третья — путем двух зеркальных отражений на поверхностях k и п и т. д. Коэффициент ffj-h-t равен доли потока, излученного поверхностью /, которая, зеркально отразившись от поверхности k при условии г\ = 1, попадает на поверхность i. Аналогичный смысл имеют и остальные коэффициенты в (6.39).

Описание имитационного эксперимента. Рассмотрим методику проведения имитационного эксперимента применительно к решению задачи вычисления коэффициентов Ф*,-. Этот эксперимент начинается так же, как и в случае определения ф;-г, со случайного выбора точки на поверхности S;- и направления распространения «порции» излучения. Далее проводится анализ «судьбы» этой порции в процессе ее движения по системе. Результаты анализа фиксируются путем наращивания содержимых счетчиков попаданий поверхностей, которые в начале эксперимента обнулены. Сначала находится первая поверхность, на которую попадает порция, и содержимое счетчика этой поверхности увеличивается на единицу. На найденной первой поверхности порция может с вероятностью е поглотиться, с вероятностью rd диффузно отразиться и с вероятностью rz зеркально отразиться. Для моделирования дальнейшего продвижения на ЭВМ разыгрывается случайный эксперимент, имеющий три исхода с вероятностями е, rd, rz. Если выпадает событие, имеющее вероятность появления г, то порция излучения считается поглотившейся на первой поверхности, ее история на этом заканчивается, а на поверхности Sj генерируется новая порция. При выпадении двух других событий в случае зеркального отражения направление распространения порции меняется по соответствующему закону геометрической оптики, а в случае диффузного отражения производится генерация значений полярного и азимутального углов для

распространяется вдоль z (рис. 6.) Измеряя расстояния между узлами (или пучностями) электрической напряженности, находят значения длины волны. При наличии второй границы раздела сред, т. е. появлении промежуточного слоя, отражения наклонно падающей волны количественно характеризуют коэффициентом зеркального отражения от слоя, рис. 7, а. Если вектор Е лежит в плоскости падения, то поляризация падающей волны называется вертикальной, а когда вектор Е перпендикулярен плоскости падения — горизонтальной.

Зависимость для коэффициента зеркального отражения от слоя

Здесь гЬ2 и г2,3 — коэффициенты зеркального отражения от границ раздела сред 1—2 и 2—3; GJ =

Эхо-зеркальный метод основан на анализе акустических импульсов, зеркально отраженных от донной поверхности

Формирование дифрагированных волн на сфере происходит по тем же законам, что и для цилиндра. Разница состоит в том, что при падении продольной волны на сферу разность амплитуд дифрагированных и зеркально отраженных сигналов меньше, чем для цилиндра, поскольку осевая симметрия задачи для сферы приводит •к одновременному приходу в точку наблюдения лучей, обогнувших полость по разным направлениям. Условие это выполняется только при совмещенной схеме прозвучивания (6 = 0).

Рассмотренный упрощенный подход требует корректировки с учетом двух явлений. Первое связано с тем, что помимо зеркально отраженных лучей вносит вклад дифракционное рассеяние, а второе— с явлением незеркального отражения, описанным в § 1.3. Согласно законам зеркального отражения некоторый луч должен пройти мимо зарубки, не отражаясь от нее. Однако, когда угол а близок к а111, в результате незеркального отражения луч пройдет путь вдоль поверхности ОК и даст вклад в отраженный сигнал. Чем меньше глубина зарубки, тем заметнее вклад обоих эффектов.

Задача дифракции на сфере решается в основном аналогично решению задач дифракции на цилиндре. Волны обегания — соскальзывания в этом случае формируются по тем же законам, что и при дифракции на цилиндре, за исключением некоторых различий. Если рассматривать сигналы дифрагированных волн в точке приема зеркально отраженных волн, то соотношение амплитуд сигналов дифрагированных и зеркально отраженных волн, в особенности для продольной падающей волны, выше, чем при дифракции на цилиндре. Это объясняется наличием аксиальной симметрии для сферы, результатом которой является фокусировка лучей, обогнувших полость по разным направлениям.

Таким образом, при УЗК выбранного участка сварного шва получают «смесь» эхо-сигналов от дефектов сварного шва и от металла шва. Задача заключается в обнаружении полезного эхо-сигнала от дефекта на.фоне структурных шумов. Для решения этой задачи определяют среднее значение амплитуд эхо-сигналов, соответствующих выбранному участку шва, и среднее квадрати-ческое отклонение. На основании этих данных и допустимых погрешностей определяют пороги и сравнивают с ними амплитуды эхо-сигналов. Дефекты, расположенные в области, где амплитуды обратно и зеркально отраженных эхо-сигналов превышают верх-

ний порог, относят к несплошностям (пора, трещина, непровар с раскрытием). Если амплитуды зеркально отраженных эхо-сигналов превышают верхний порог, а амплитуды обратно отраженных эхо-сигналов меньше нижнего порога, то это свидетельствует о наличии оксидной пленки, непровара без раскрытия или матового пятна.

Эхозеркальный метод основан на анализе акустических импульсов, зеркально отраженных от донной поверхности ОК С и дефекта В, т. е. прошедшие путь ABCD (рис. 2.3, б). Вариант этого метода, рассчитанный на выявление вертикальных дефектов, называют методом тандем. Для его реализации при перемещении преобразователей 1 л 3 поддерживают постоянным значение /^ + (о = 2Н tga ,

Рис. 2.42 показывает, как влияет на отражение и рассеяние упругих волн параметр Рэлея [350]. На рис. 2.42, а приведена экспериментальная кривая отношения амплитуд зеркально отраженных эхо-сигналов от шероховатой и гладкой поверхностей в зависимости от параметра Рэлея. При его значениях, меньших 7, происходит уменьшение амплитуды не более чем на 4 дБ, а при R = 2 амплитуда отражения от шероховатой поверхности на 20 дБ меньше, чем от гладкой.

- отношение амплитуд зеркально отраженных сигналов от шероховатой Аш и гладкой Ат поверхностей; б - отношение амплитуд обратного Ло5р и зеркального А3 сигналов (частоты 1,8 и 2,5 МГц, углы а = 30 и 40°)

Метод основан на анализе УЗ-импульсов, зеркально отраженных от дон-

имеет очень гладкие поверхности, поэтому его надежное обнаружение возможно только при регистрации зеркально отраженных лучей, например по схеме тандем. Контроль совмещенным преобразователем, лучом, наклонно падающим на разделку шва (например, по схемам, показанным на рис. 5.1), малоэффективен.