RU2569039C2 - Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн - Google Patents
Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569039C2 RU2569039C2 RU2013148225/28A RU2013148225A RU2569039C2 RU 2569039 C2 RU2569039 C2 RU 2569039C2 RU 2013148225/28 A RU2013148225/28 A RU 2013148225/28A RU 2013148225 A RU2013148225 A RU 2013148225A RU 2569039 C2 RU2569039 C2 RU 2569039C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- saw
- transducer
- surface acoustic
- acoustic waves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что посылают зондирующий электромагнитный сигнал на преобразователь, возбуждающий в контролируемом образце поверхностные акустические волны, при этом на преобразователь периодически подается зондирующий электромагнитный импульс, в котором частота дискретно меняется по линейному закону, производится измерение частотной зависимости комплексного коэффициента отражения S11 этого преобразователя ПАВ и последующее Фурье- преобразование полученной частотной зависимости, по которому можно определить местоположение и величину дефекта по амплитуде и задержке отраженных от него ПАВ, причем длительность зондирующего электромагнитного импульса выбирается таким образом, что измерения на каждой частоте ведется некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом, частота заполнения электромагнитного импульса формируется с помощью цифрового синтезатора частоты. Технический результат: обеспечение возможности измерения не только задержек, но и амплитуд отраженных ПАВ даже при наличии различных помех. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам исследования или анализа поверхности материалов с помощью поверхностных акустических волн, в частности к способам неразрушающего контроля путем облучения поверхности материалов длинными акустическими радиоимпульсами с линейно-частотной модуляцией.
Известен способ неразрушающего контроля [1] (Неразрушающий контроль в 5 кн. Кн.2. Практ. Пособие / И.Н Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; под ред. Проф. В.В. Сухорукова. - М: «Высшая школа», 1991. - 283 с: - ил.), включающий излучение зондирующего акустического импульса поверхностных акустических волн (ПАВ) с помощью преобразователя ПАВ и приема отраженных от различных дефектов импульсов ПАВ, измерения задержки и амплитуды отраженных сигналов. При наличии помех сигналы, отраженные от небольших дефектов, могут быть на их уровне и они не могут быть обнаружены, так как усреднять принятые импульсы невозможно из-за невозможности синхронизации по частоте заполнения зондирующих импульсов, что является недостатком данного метода. Устранить указанный недостаток можно в способе неразрушающего контроля [2] (Патент РФ 2231057, МПК7 G01N 29/20 от 10.02.2004), принимаемом за прототип, в котором производится не измерение амплитуд отраженных импульсов, а времени задержки. Определение времени задержки поверхностной волны производят на поверхности нового элемента, в зоне разрушения элемента и в контролируемой зоне эксплуатируемого элемента, а затем определяют критерий степени поврежденности эксплуатируемого элемента из соотношения
где Kп - критерий степени поврежденности металла в относительных единицах; W0 - среднестатистическое время задержки ультразвуковой поверхностной волны на поверхности новых элементов, нс; Wp - среднестатистическое время задержки ультразвуковой поверхностной волны на поверхности металла в зоне разрушения элемента, нс; W1 - время задержки ультразвуковой поверхностной волны на поверхности эксплуатируемого элемента, нс, причем замену эксплуатируемого элемента производят при условии Kп=0,7-0,9. В этом способе измеряются только задержки сигнала, а не амплитуды, что повышает помехоустойчивость этого метода. К недостаткам данного способа можно отнести наличие дополнительных образцов (нового и элемента с разрушениями), что существенно усложняет измерения или делает их невозможными при невозможности иметь дополнительные образцы. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в упрощении способа измерения дефектов. Технический результат изобретения, который дает осуществление изобретения, заключается в возможности измерения не только задержек, но и амплитуд отраженных ПАВ даже при наличии различных помех.
Это достигается за счет того, что в способе неразрушающего контроля, включающем посылку зондирующего электромагнитного сигнала на преобразователь, возбуждающий в контролируемом образце поверхностные акустические волны, при периодической подаче на преобразователь ПАВ зондирующего электромагнитного импульса, в котором частота дискретно меняется по линейному закону, производится измерение частотной зависимости комплексного коэффициента отражения S11 этого преобразователя ПАВ и последующее Фурье-преобразование полученной частотной зависимости, по которому можно определить местоположение и величину дефекта по амплитуде и задержке отраженных от него ПАВ, причем длительность зондирующего электромагнитного импульса выбирается таким образом, что измерения на каждой частоте ведется некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом, частота заполнения электромагнитного импульса формируется с помощью цифрового синтезатора частоты.
На фиг.1 показана последовательность осуществления способа неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн в соответствии с изобретением. На фиг.2 показана частотная зависимость модуля коэффициента отражения S11, а на фиг.3 - Фурье-преобразование измеренной частотной зависимости. На этом Фурье-преобразовании по горизонтальной оси отложено расстояние до дефекта, которое определяется по формуле: s=τVПАВ/2, где τ - задержка отраженных ПАВ, VПАВ - скорость ПАВ.
Измеритель комплексных коэффициентов передачи (ИККП) 1 периодически посылает длинный электромагнитный импульс с линейной частотной модуляцией 2 на преобразователь ПАВ 3, расположенный на исследуемой поверхности 4, на которой имеются дефекты 5, от которых могут отражаться ПАВ 6.
Способ контроля дефектов заключается в следующем. При подаче от ИККП 1 на преобразователь ПАВ 3 длинного электромагнитного импульса с линейной частотной модуляцией 2 с определенным периодом он начинает излучать ПАВ с последовательно различными частотами. Эти волны, распространяясь по поверхности, отражаются от дефектов 5 и вновь попадают на преобразователь 3. Там они преобразуются в электромагнитный сигнал и попадают в ИКПП 1, который производит измерение параметра S11. Преобразованный электромагнитный сигнал начинает интерферировать с электромагнитным сигналом, который отражается непосредственно от электрического входа (выхода) преобразователя ПАВ, что приводит к изрезанности (появлению множества максимумов и минимумов) зависимости параметра S11 от частоты (см. фиг.2), пределы изменения которой задаются полосой частот импульса с линейной частотной модуляцией. Причем расстояние между максимумом и минимумом ΔS зависит от амплитуды отраженных ПАВ (чем больше отражение ПАВ от дефекта, тем больше ΔS), а расстояние между соседними минимумами или максимумами Δf - от расстояния между дефектом, от которого отражаются ПАВ, и преобразователем ПАВ (см. фиг.2), чем больше это расстояние, тем меньше Δf. Дискретность перестройки частоты в 1 Гц позволяет определять расстояние между ближайшими максимумами или минимумами Δf c дискретностью в 1 Гц, что повышает точность измерения. Фурье-преобразование полученной частотной зависимости показано на фиг.3. Из этой фигуры видно, что наличие изрезанности на частотной зависимости приводит к появлению пиков отражения, величина и местоположение которых зависит от величины отражения ПАВ от дефектов и расстояния до них. При таком методе измерения определение значения параметра S11 в каждой частотной точке производится некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом. Это приводит к повышению точности измерений потому, что амплитуды отраженного сигнала измеряются на определенной частоте более 1-го раза, а также потому, что фазы сигналов помех носят случайный характер и взаимно ослабляются за время измерения. Кроме того, из-за периодичности посылки частотно-модулированных импульсов измерение в каждой частотной точке производится несколько раз и эти измерения могут также суммироваться, что также приводит к уменьшению влияния помех на результаты измерений, а следовательно, к повышению точности измерений.
Пример выполнения. В качестве ИКПП использовался прибор «Обзор-103». Зондирующий электромагнитный импульс с линейной частотной модуляцией и с дискретностью перестройки частоты в 1 Гц от этого прибора подается на клиновидный преобразователь ПАВ, который их возбуждает в алюминиевом профиле толщиной 3 мм и шириной 15 см, на котором имеются дефекты, от которых отражаются ПАВ. Измерения производятся в диапазоне частот 1,8-2,3 МГц. В этом диапазоне частот длина ПАВ будет меньше толщины алюминиевого профиля, что дает возможность распространяться ПАВ вдоль поверхности алюминиевого профиля. Измерения проводились при разных длительностях импульса с линейной частотной модуляцией: 0,55 с, 1,25 с и 24,8 с. При этом уровень шумов при наименьшем времени составил 40 дБ, а при наибольшем - более 120 дБ. На Фурье-преобразованиях частотных зависимостей параметра S11 хорошо видны отраженные ПАВ как от сквозных отверстий диаметром от 3 до 8 мм, так и от несквозных дефектов типа круглых углублений и пропилов.
Источники информации
1. Неразрушающий контроль в 5 кн. Кн.2. Практ. Пособие / И.Н Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; под ред. Проф. В.В. Сухорукова. - М.: «Высшая школа», 1991. - 283 с: - ил.
2. Патент РФ 2231057, МПК7 G01N 29/20 от 10.02.2004.
Claims (1)
- Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн, включающий посылку зондирующего электромагнитного сигнала на преобразователь, возбуждающий в контролируемом образце поверхностные акустические волны, отличающийся тем, что на преобразователь периодически подается зондирующий электромагнитный импульс, в котором частота дискретно меняется по линейному закону, производится измерение частотной зависимости комплексного коэффициента отражения S11 этого преобразователя ПАВ и последующее Фурье-преобразование полученной частотной зависимости, по которому можно определить местоположение и величину дефекта по амплитуде и задержке отраженных от него ПАВ, причем длительность зондирующего электромагнитного импульса выбирается таким образом, что измерения на каждой частоте ведутся некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом, частота заполнения электромагнитного импульса формируется с помощью цифрового синтезатора частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148225/28A RU2569039C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148225/28A RU2569039C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013148225A RU2013148225A (ru) | 2015-05-10 |
RU2569039C2 true RU2569039C2 (ru) | 2015-11-20 |
Family
ID=53283283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013148225/28A RU2569039C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569039C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108169340A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-15 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 一种机电一体式低频声发射换能器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1226301A1 (ru) * | 1984-10-29 | 1986-04-23 | Предприятие П/Я В-8662 | Способ определени глубины поверхностных трещин |
SU1582119A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1990-07-30 | Предприятие П/Я Г-4806 | Ультразвуковой способ определени остаточной долговечности элементов конструкции |
US5767408A (en) * | 1996-09-27 | 1998-06-16 | Industrial Quality, Inc. | Method and system for obtaining near-surface characteristics of materials using ultrasonic Rayleigh waves |
RU2153163C1 (ru) * | 1999-11-29 | 2000-07-20 | Долгих Владимир Иванович | Способ внутритрубной ультразвуковой диагностики состояния трубопровода |
GB2383413A (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Peter Robert Armitage | Detecting rail defects using acoustic surface waves |
RU2231057C2 (ru) * | 2002-05-13 | 2004-06-20 | Автономная некоммерческая организация "Кузбасский центр сварки" | Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013148225/28A patent/RU2569039C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1226301A1 (ru) * | 1984-10-29 | 1986-04-23 | Предприятие П/Я В-8662 | Способ определени глубины поверхностных трещин |
SU1582119A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1990-07-30 | Предприятие П/Я Г-4806 | Ультразвуковой способ определени остаточной долговечности элементов конструкции |
US5767408A (en) * | 1996-09-27 | 1998-06-16 | Industrial Quality, Inc. | Method and system for obtaining near-surface characteristics of materials using ultrasonic Rayleigh waves |
RU2153163C1 (ru) * | 1999-11-29 | 2000-07-20 | Долгих Владимир Иванович | Способ внутритрубной ультразвуковой диагностики состояния трубопровода |
GB2383413A (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Peter Robert Armitage | Detecting rail defects using acoustic surface waves |
RU2231057C2 (ru) * | 2002-05-13 | 2004-06-20 | Автономная некоммерческая организация "Кузбасский центр сварки" | Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108169340A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-15 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 一种机电一体式低频声发射换能器 |
CN108169340B (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-21 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 一种机电一体式低频声发射换能器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013148225A (ru) | 2015-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8473246B1 (en) | Cable measurement device | |
RU2569039C2 (ru) | Способ неразрушающего контроля дефектов с помощью поверхностных акустических волн | |
Pal | Pulse-echo method cannot measure wave attenuation accurately | |
RU2629892C1 (ru) | Способ измерения физических величин с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах | |
JP2011047763A (ja) | 超音波診断装置 | |
CN110068387B (zh) | 确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法 | |
RU2673871C1 (ru) | Способ измерения коэффициента отражения звука от поверхности | |
US10620162B2 (en) | Ultrasonic inspection methods and systems | |
JP2001343365A (ja) | 金属薄板の厚み共振スペクトル測定方法及び金属薄板の電磁超音波計測方法 | |
Perov et al. | Localization of reflectors in plates by ultrasonic testing with lamb waves | |
Kim et al. | Characterization of axial and oblique defects in pipes using fundamental torsional guided modes | |
RU2246724C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля качества материала | |
US20160153776A1 (en) | Cable measurement device | |
Pal | Fourier transform ultrasound spectroscopy for the determination of wave propagation parameters | |
RU187411U1 (ru) | Устройство для определения упругих констант твердых тел | |
Sharma et al. | Design of Low Cost Broadband Ultrasonic Pulser–Receiver | |
Battaglini et al. | The use of pulse compression and frequency modulated continuous wave to improve ultrasonic non destructive evaluation of highly-scattering materials | |
JP2003149214A (ja) | 超音波センサを用いた非破壊検査法及びその装置 | |
US20150040671A1 (en) | Structural health monitoring system and method | |
JP6817628B2 (ja) | 加振レーダ装置及びデータ解析装置 | |
RU2523077C1 (ru) | Способ локации дефектов | |
JP2001004353A (ja) | 超音波による鉄筋径の測定方法 | |
RU2589751C2 (ru) | Способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий и устройство для его осуществления | |
RU2498293C2 (ru) | Способ определения координат источника акустической эмиссии | |
Stoev et al. | Nondestructive Testing by Frequency-Domain Continuous-Wave Ultrasound Reflectometry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191030 |