Зондирующим импульсом

Схема работы дефектоскопа. Дефектоскопы работают ло следующей схеме. От блока синхронизатора тактовые импульсы поступают в генератор зондирующих импульсов и запускают его. При подаче запускающего импульса в контуре, состоящем из индуктивности, емкости пьезопластины накопительного конденсатора, возникают радиочастотные колебания, называемые зондирующими импульсами. Последние возбуждают в ньезопластине ультразвуковые колебания. Одновременно тактовые импульсы с синхронизатора подаются и на генератор развертки электронно-лучевой трубки. Скорость развертки регулируется в зависимости от толщины прозвучиваемого металла.

противоположной стороны к пьезопластине 3 прикреплен демпфер 2 из материала с большим поглощением ультразвука. Демпфер уменьшает длительность колебания пьезопластин, т.е. способствует получению коротких зондирующих импульсов. Прямой преобразователь размещен в стальном корпусе I. В наклонных (рис. 4.7, б) и PC-преобразователях (рис. 4.7, в) пьезопластина 3 приклеена к призмам 5 из оргстекла, полистирола, поликарбоната, капролана и других материалов. Прямые и наклонные преобразователи работают в основном по совмещенной схеме, т.е. один и тот же пьезоэлемент является излучателем Г и приемником П ультразвуковых колебаний. Вибратор контактных раздельно-совмещенных преобразователей состоит из двух призм 5 с приклеенными к ним пьезопластина-ми 3, которые разделены электроакустическим экраном 7. Он служит для предотвращения прямой передачи сигналов от излучающей пьезопластины, подключенной к генератору Г, к приемной пьезопластине П, подключенной к усилителю электронного блока дефектоскопа

На рис. 182 приведена блок-схема ультразвукового миниметра УТ-602. Миниметр состоит из генератора зондирующих импульсов /, к которому подсоединен передающий пьезоэлемент ПЭП[, . преобразующий электрические колебания в механические с собственной частотой и частотой пьезоэлемента.

Структурная схема дефектоскопа общего назначения для ручного контроля (рис. 2.1) по сравнению с упрощенной схемой (см. рис. В.З, а) содержит ряд дополнительных систем, обеспечивающих удобство эксплуатации и точность измерений. Генератор зондирующих импульсов 7 вырабатывает импульс электрического напряжения, возбуждающий ультразвуковые колеб.ания в электроакустическом преобразователе (ЭАП) 3, который изучает их в ОК. От-

Генератор зондирующих импульсов содержит два основных элемента: колебательный контур, включающий в себя излучающий ЭАП (пьезопреобразователь), и электронную схему, обеспечивающую генерацию коротких радиоимпульсов той или иной формы. В колебательном контуре параллельно или последовательно пьезо-элементу включены индуктивность и активное сопротивление. Иногда применяют трансформаторную связь. Упрощенная схема показана на рис. 2.2, а. Резонансную частоту контура с помощью индуктивности L подбирают равной антирезонансной частоте пьезо-пластины (см. § 1.5). Сопротивление резистора R определяет добротность контура.

Форма возбуждаемых таким способом электрических зондирующих импульсов показана на рис. 2.2, б. Фронт ударного импульса определяется быстрым процессом разряда накопительного кон-

ние рассеивателей в твердом теле не меняется во времени. При неизменных условиях излучения и приема упругих волн структурная помеха полностью коррелирована в одинаковые моменты времени различных периодов посылок зондирующих импульсов, что исключает возможность непосредственного применения статистических методов. Необходимым условием для использования этих методов является обеспечение таких изменений в акустическом поле преобразователя, при которых корреляция помех снижается, а сигналы от дефекта остаются сильно коррелированными. Способы практического решения задачи различаются прежде всего выбором изменяемого параметра акустического поля [4].

Простой для практиечской реализации способ — изменение длительности зондирующих импульсов, при сохранении их амплитуды. Если т;&4Г (Т — период колебаний), то полезный сигнал практически не увеличивается при дальнейшем увеличении т. В то же время уровень структурных помех растет пропорционально УТ. Дефектоскоп для контроля крупнозернистых материалов должен обладать переменной длительностью импульса (как минимум, от 4 до 9 периодов). Когда возникает сомнение, что наблюдаемые импульсы вызваны структурными помехами, то изменяют т и проверяют, изменяется или нет их амплитуда. Если амплитуда не изменяется (с точностью 1 дБ), то импульсы — сигналы от дефектов. Если амплитуда изменяется приблизительно на 3 дБ или более — это структурные помехи. Статистическое накопление и обработку сигналов можно также производить, перемещая преобразователь по поверхности изделия, изменяя угол ввода, рабочую частоту, ширину диаграммы направленности (например, варьируя диаметр преобразователя).

Скорость сканирования ис при ручном контроле ограничивается физиологическими возможностями контролера и обычно составляет 0,05 ...0,2 м/с. При автоматическом контроле скорость ограничивается частотой посылок зондирующих импульсов N3 и инерционностью регистратора дефектов, определяемой числом импульсов А(р, от которого срабатывает регистратор.

5) Используют спектральный метод, что требует применения специальной аппаратуры — дефектоскопа-спектроскопа, способного осуществлять измерения амплитуд эхосигналов при изменении частоты колебаний в 3... 5 раз. Генератор зондирующих импульсов такого прибора немного изменяет частоту (около 10%) от одного цикла возбуждения до другого. Для их излучения и приема применяют широкополосный преобразователь с переменной толщиной пьезо-пластины. Эхосигналы от дефектов стробируют по времени прихода и подают на спектральный анализатор. Линия развертки ЭЛТ этого прибора соответствует изменению частоты, поэтому на его экране огибающая импульсов различной частоты формирует спектр эхосигналов.

Структурная схема импульсного толщиномера (рис. 3.30) включает ряд узлов, назначение и принцип действия которых аналогичны используемым в дефектоскопе (см. п. 2.1.1), а именно: генератор зондирующих импульсов 10, преобразователь 9, приемник-усилитель 1. Отметим их некоторые особенности. Ге-

Положение точки выхода луча определяют по стандартному образцу СО-3 (рис. 4.12), изготовленному из стали той же марки, что и образец СО-2. По образцу СО-3 можно также определить схему преобразователя и отстроить от времени 2tn (в мкс) распространения ультразвуковых колебаний в призме преобразователя: 2tn = ti - 33,7, где ti - временный сдвиг между зондирующим импульсом и эхо-сигналом от вогнутой цилиндрической поверхности в образце СО-3 при установке преобразователя в положение, соответствующее максимальной амплитуде эхо-сигнала.

При большой толщине ОК сигналы от близкорасположенных друг от друга отражателей плохо различимы на линии развертки. С целью преодоления указанного недостатка многие дефектоскопы снабжены схемой задержки развертки («лупой времени»), с помощью которой запуск развертки осуществляют не зондирующим импульсом, а первым отраженным от поверхности ОК сигналом (при иммерсионном контроле) или сигналом, произвольно регулируемым по времени.

Проверку глубиномера и времени пробега в призме осуществляют с помощью У-1 из положения L, используя многократные отражения между вогнутой цилиндрической поверхностью и риской, нанесенной на ее оси. Интервалы между первым и вторым, вторым и третьим отражениями должны быть одинаковы при правильной градуировке глубиномера, а интервал между зондирующим импульсом и первым отражением будет больше на время распространения импульса в призме.

зафиксировать не первый донный сигнал (который слился с зондирующим импульсом), а второй. В результате будет допущена ошибка: измеренное значение толщины будет вдвое больше истинного.

По схеме, показанной на рис. 3.33, контроль выполняют импульсным эхометодом в локальной иммерсионной ванне. Между преобразователями 1—4 и контролируемой трубой 5 помещают тонкий экран 6 с окнами. Измеряют время прихода сигналов от экрана // до наружной /// и внутренней IV стенок трубы. Поскольку расстояние от преобразователя до экрана точно известно, интервал времени между зондирующим импульсом / и эхосиг-налом от экрана // служит для корректировки скорости звука в иммерсионной жидкости, которая может изменяться под влиянием температуры.

Собственно зондирующим импульсом называют акустический импульс, излученный преобразователем в изделие. Амплитудой такого импульса будем называть максимальное значение амплитуды акустического давления или смещения на рабочей частоте. Длительность импульса т определяют на уровне 0,1 его максимального значения. Амплитуда напряжения электрического импульса генератора на рабочей частоте связана с амплитудой акустического импульса через коэффициент преобразования при излучении.

На практике вместо А""л наиболее целесообразно и просто измерять условный коэффициент импульсного преобразования Ки'и, представляющий собой отношение измеренного максимального эхо-сигнала а стандартном образце № 3 (СО-3) и импульса генератора, т. е. Kliu = UsxJUr. РШХ связана с длительностью тр. ш реверберационных шумов, которая отсчитывается от переднего фронта импульса генератора до точки пересечения реверберационного сигнала с горизонтальной линией шкалы осциллографа, расположенной на уровне максимальной амплитуды эхо-сигнала в СО-2. РШХ в значительной мере определяет возможность выявления дефектов, расположенных вблизи поверхности (в мертвой зоне), Она зависит прежде всего от коэффициента затухания волн з демпфере и задержке (призме) преобразователя. Кроме того, длительность тр. ш определенным образом коррелирована с временем задержки эхо-сигналов в преобразователе тпр, которое представляет собой двойное время задержки сигнала от момента подачи электрического сигнала на разъем преобразователя до момента появления акустического сигнала в точке выхода. На практике тпр находят по формуле тпр == = 0,5 (т„1 —т02), где т01, т„2 — интервалы времени соответственно между зондирующим импульсом и первым эхо-сигналом и между первым и вторым эхо-сигналами в СО-3.

Формирователь управляющего напряжения автоматической временной регулировки чувствительности (ВРЧ) предназначен для выработки напряжения, управляющего во времени коэффициентом усиления приемного тракта дефектоскопа. Применение системы ВРЧ позволяет уменьшить время восстановления усилителя после перегрузки его зондирующим импульсом. Кроме того, система ВРЧ позволяет компенсировать ослабление УЗ-колебаний в контролируемом изделии, обусловленное дифракционным расхождением и затуханием ультразвука. В некоторых дефектоскопах форму управляющего напряжения ВРЧ можно наблюдать на экране электронно-лучевой трубки.

Положение точки выхода луча определяют по стандартному образцу СО-3 (рис. 4.9), изготовленному из стали той же марки, что и образец СО-2- По образцу СО-3 можно также определять время Шк (в мкс) распространения ультразвуковых колебаний в призме преобразователя: 2tn = 4 — 33,7, где ^ — временной сдвиг между зондирующим импульсом и эхо-сигналом от вогнутой цилиндрической поверхности в образце СО-3 при установке преобразователя в положение, соответствующее максимальной амплитуде эхо-сигнала.

Необходимо обратить внимание на специфическую погрешность измерения изделий малой толщины. Когда толщина изделия меньше минимального значения, измеряемого прибором, прибор может зафиксировать не первый донный сигнал, который слился с зондирующим импульсом, а второй. В результате будет ошибочно зафиксировано значение толщины, вдвое большее истинного.

ружной /// и внутренней IV стенок трубы. Поскольку расстояние от преобразователя до экрана точно известно, интервал времени между зондирующим импульсом / и эхо-сигналом от экрана // служит для корректировки скорости звука в иммерсионной жидкости, которая может изменяться под влиянием температуры.

Рекомендуем ознакомиться:

Золотниковым распределителем

Золоулавливающие устройства

Звездочек роликовых

Заготовки необходимо

Звукопоглощение помещения

Зубчатыми секторами

Зуборезных инструментов

Заготовки обрабатывают

Заготовки определяется

Заготовки подвергают

Заготовки поступают

Заготовки производят

Меню:

Главная страница Термины