Двадцать первый век — век био- и нанотехнологий, всеобщей информатизации, электроники и ультразвука.
Одним из действенных резервов повышения качества и надежности продукции разных отраслей промышленности является неразрушающий контроль.
В наши дни ультразвуковой контроль нашел широкое применение в практике дефектоскопии изделий. Ультразвуковой контроль занимает главенствующее положение, около 32% от объема неразрушающего контроля всех изделий.
Начало использования
По сравнению с другими методами неразрушающего контроля она обладает важными преимуществами: высокой чувствительностью к наиболее опасным дефектам типа трещин и непроваров, большой производительностью, возможностью вести контроль непосредственно на рабочих местах без нарушения технологического процесса, низкой стоимостью контроля.
Ультразвуковые методы контроля позволяют получить информацию о дефектах, расположенных на значительной глубине в различных материалах, изделиях и сварных соединениях. Автоматизация ультразвукового контроля не только повышает производительность труда, но и позволяет получить объективную картину качества изделия или сварного соединения, подобную рентгенограмме.
Около 90 % объектов, контролируемых акустическими методами, проверяют эхо-методом. Применяя различные типы волн, с его помощью решают задачи дефектоскопии поковок, отливок, сварных соединений, многих неметаллических материалов. Эхо-метод используют также для измерения размеров изделий. Измеряют время прихода донного сигнала и, зная скорость ультразвука в материале, определяют толщину изделия при одностороннем доступе. Если толщина изделия известна, то по донному сигналу измеряют скорость, оценивают затухание ультразвука, а по ним определяют физико-механические свойства материалов.
Чувствительность эхо-метода высокая: она достигает 0,5 мм2 на глубине 100 мм. К преимуществам данного метода следует также отнести возможность одностороннего доступа к зоне шва, поскольку достаточно только одного преобразователя и дли излучения и для приема УЗ-сигналов. Недостатки эхо-метода — это сравнительно низкая помехоустойчивость и резкое изменение амплитуды отраженного сигнала от ориентации дефекта (yглa между УЗ-лучом и плоскостью отражателя).
Неразрушающий и разрушающий контроль прочности бетона
... методов и средств НК применительно к изделиям и сооружениям из искусственного камня или, другими словами, бетонов. Параметрами, подвергаемыми неразрушающему контролю в бетонах, являются прочность, величина ... разработка и производство приборов НК нового поколения с применением электроники и микропроцессорной техники, наращиваются их функциональные возможности. Методики же контроля, разработанные ...
1 Эхо-метод. Аппаратура
1.1 Принцип действия эхо-импульсной дефектоскопии
Эхо-метод является наиболее распространенным в ультразвуковой дефектоскопии, используемым для контроля металлов и металлоизделий, в том числе крупногабаритных и сложных форм. Этот метод – в отличие от других – применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, контактным или иммерсионным способом, и при этом позволяет определить размеры дефекта, его координаты, характер. [6]
Эхо-метод основан на посылке в контролируемое изделие коротких импульсов УЗК и регистрация интенсивности и времени прихода сигналов, отраженных от дефектов или границ изделия (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схема прозвучивания изделия эхо-методом продольными УЗК:
а – в – положения
УЗК вводят в изделие 1 , как правило, с одной стороны совмещенным преобразователем 2 . Излучаемые импульсы УЗК называют зондирующими. Их посылают в контролируемое изделие один за другим через определенные промежутки времени — паузы или интервалы. Периодом импульсов Т называют время, прошедшее от начала действия одного импульса до начала действия следующего. Период равен сумме длительностей импульса τ и паузы t:
T = τ + t
Зондирующий импульс УЗК, пройдя через металл, отражается от противоположной поверхности изделия и, возвращаясь, частично попадает на преобразователь (рисунок 1 а).
На экране ЭЛТ возникает донный (концевой) сигнал 5 . При наличии дефекта 3 импульс УЗК отразится от него раньше, чем от противоположной поверхности детали (рисунок 1 б).
Между начальным 4 и донным 5 сигналами возникает промежуточный сигнал 6 . Если дефект полностью перекрывает путь ультразвуковому пучку, то на экране ЭЛТ наблюдается только начальный сигнал и сигнал от дефекта (рисунок 1 в).
Рассмотрим на рисунке 2 схему прозвучивания изделий эхо-методом по совмещенной схеме поверхностными, нормальными и сдвиговыми УЗК. Осциллограммы прозвучивания поверхностными и нормальными волнами (рисунок 2 а, б) аналогичны осциллограммам, показанным на рисунке 1. Осциллограммы прозвучивания изделия сдвиговыми УЗК (рисунок 2 в) отличаются от рассмотренных. При отсутствии дефектов сдвиговые волны, многократно отражаясь от противоположных поверхностей изделия, уходят и не попадают на преобразователь. На экране ЭЛТ наблюдается осциллограмма, состоящая из начального сигнала 4 и линия развертки (рисунок 2 г).
«Технология продажи меховых изделий»
... домашних и сельскохозяйственных животных с красивым волосяным покровом, пригодные для выработки меховых изделий. Меховые шкурки морских зверей - шкурки ластоногих и ушастых тюленей, продукция ... из различных видов пушно-меховых полуфабрикатов. 3. Ассортимент пушно-меховых изделий Ассортимент пушно-меховых изделий подразделяют по целевому назначению (семь товарных групп), половозрастному признаку ( ...
Дефект прерывает ход лучей и отражает часть энергии; на экране возникает второй сигнал 5 (рисунок 2 в).
Рисунок 2. Схема прозвучивания изделий поверхностными (а), нормальными (б) и сдвиговыми (в) волнами и осциллограммы прозвучивания изделия сдвиговыми УЗК при отсутствии (г) и наличии дефектов (д).
Так как время прохождения УЗК прямо пропорционально
1.2 Импульсный ультразвуковой дефектоскоп
Контроль эхо-метода выполняют с помощью импульсного ультразвукового дефектоскопа. Рассмотрим общий принцип действия данного прибора. Рассмотрим структурную схему дефектоскопа общего назначения для ручного контроля (рисунок 3).
Рисунок 3. Структурная схема импульсного дефектоскопа:
Ι- зондирующий импульс; ΙΙ — донный сигнал; ΙΙΙ — эхосигнал от дефекта
Генератор зондирующих импульсов 7 вырабатывает импульс электрического напряжения, возбуждающий ультразвуковые колебания в электроакустическом преобразователе (ЭАП) 3 . Отраженные от дефекта ультразвуковые сигналы принимаются тем же ЭАП, трансформируются в электрические импульсы и поступают на вход усилителя 1 . Коэффициент усиления его регулируется во времени с помощью системы временной регулировки чувствительности (ВРЧ) 4 . Усиленный до требуемой величины сигнал поступает на индикатор 6 – электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и на автоматический сигнализатор дефектов (АСД) 2 .
Синхронизатор 8 обеспечивает требуемую временную последовательность работы всех узлов дефектоскопа. Одновременно с запуском генератора импульсов (или с некоторой заданной задержкой) он приводит в действие генератор развертки 9 ЭЛТ. Развертка позволяет различать по времени прихода сигналы от объектов отражения ультразвука, расположенных на разном расстоянии от данного сигнала. Синхронизатор также управляет работой блоков ВРЧ и АСД.
Современные дефектоскопы снабжены устройствами для измерения амплитуды и времени прихода отраженного сигнала. Измерительное устройство 5 обрабатывает сигналы , поступившие от усилителя, с учетом времени поступления сигнала от синхронизатора и выдает цифровую информацию на ЭЛТ или на отдельное табло.
Автоматизированные ультразвуковые дефектоскопические установки отличаются тем, что содержат узлы перемещения ЭАП и регистрации результатов. Как правило, установки предназначены для контроля определенного типа объектов. В них часто используют несколько ЭАП, работающих в зависимости от задач контроля одновременно, последовательно или отдельными группами. В этом случае синхронизатор управляет работой электронного коммутатора, обеспечивающего выбранную последовательность включения отдельных электронно-акустических каналов. Каждый из этих каналов содержит перечисленные выше узлы, которые варьируют в зависимости от технических характеристик аппаратуры. [1]
Внутритрубная ультразвуковая диагностика газонефтепроводов
... части газонефтепроводов приборами внутритрубной диагностики; тепловизионный контроль отдельных элементов; акустико-эмиссионный контроль потенциально опасных участков ... сигналов о качестве проверяемых объектов при взаимодействии их с физическими полями или веществами. Она же в свою очередь подразделяется на ультразвуковое, ... связанна с возникновением большего количества дефектов, аварий, инцидентов и т. ...
Процессы генерирования, преобразования, приема и измерения амплитуды
Электроакустическим трактом называют участок схемы дефектоскопа, где происходит преобразование электрических колебаний в ультразвуковые и обратно. Электроакустический тракт определяет резонансную частоту ультразвуковых колебаний, длительность зондирующего импульса и коэффициент преобразования электрической энергии в акустическую.
В электрический тракт
Акустическим трактом называют путь ультразвука от излучателя до отражателя в материале и от отражателя до приемника. Анализ акустического тракта сводится к расчету волновых полей излучателя, отражателя и приемника.
Акустическое поле излучения преобразователя определяется давлением, которое создается преобразователем и действует на элементарный приемник, помещенный в произвольной точке пространства перед преобразователем. [5]
1.3 Преобразователи для контроля эхо-методом
Достоверность ультразвуковой дефектоскопии во многом зависит от надежной работы преобразователя — одного из главных элементов в системе неразрушающего контроля этого вида. Для эхо-метода используются — совмещенные преобразователи, которые соединяются одновременно с генератором и усилителем прибора и служат как для излучения, так и приема ультразвука. [7]
Прямые преобразователи, Рисунок 4. Схема прямого преобразователя:
1 – защитное донышко, 2 – пьезоэлемент, 3 – заполнитель, 4 – корпус, 5 – демпфер, 6 – диск, 7, 9 – провода, 8 – разъем.
