RU2455636C1 - Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455636C1 RU2455636C1 RU2010147778/28A RU2010147778A RU2455636C1 RU 2455636 C1 RU2455636 C1 RU 2455636C1 RU 2010147778/28 A RU2010147778/28 A RU 2010147778/28A RU 2010147778 A RU2010147778 A RU 2010147778A RU 2455636 C1 RU2455636 C1 RU 2455636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hammer
- elastic vibrations
- product
- defect
- location
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для виброакустического контроля изделий. Сущность заключается в том, что последовательно возбуждают упругие колебания и нагружают локальные зоны контролируемого изделия присоединенной массой, образуя колебательную систему «участок изделия - присоединенная масса», регистрируют параметры колебаний и по зависимости параметров колебаний от местоположения присоединенной массы судят о наличии дефекта и его местоположении в изделии, при этом возбуждение упругих колебаний осуществляют ударником со сквозным осевым отверстием, а ограничение исследуемого участка производят его контактной поверхностью, при этом о наличии и местоположении дефекта судят по изменению амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала. Технический результат: повышение качества виброакустического контроля изделий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области виброакустического контроля материалов и изделий и может быть использовано для неразрушающего контроля композитных и многослойных изделий из металлов и пластиков и их комбинаций, полученных методами диффузионной сварки, пайки, склеивания и т.п., а также для обнаружения подповерхностных дефектов типа нарушения сплошности и инородных включений.
Известен способ акустического контроля тонкостенных изделий по патенту РФ №2117940, МПК G01N 29/04, 20.08.1998, заключающийся в том, что в контролируемом участке изделия возбуждают импульсы свободных колебаний, последовательно акустически нагружают локальные зоны контролируемого участка, принимают упругие колебания и измеряют их частоту, по которой судят о дефектности контролируемого участка, при этом для каждой локальной зоны контролируемого участка последовательно производят по два измерения упругих колебаний, первое из которых - без нагружения локальной зоны, а второе - при фиксации локальной зоны в плоскости изделия, принимая упругие колебания и измеряя их в максимально возможной близости от данной локальной зоны, при этом о наличии дефектов и их местоположении судят по наличию и местоположению локальных зон, характеризующихся скачкообразным изменением результатов в первом и втором измерениях.
Известно устройство для акустического контроля тонкостенных изделий по патенту РФ №2117940, МПК G01N 29/04, 20.08.1998, содержащее ударное устройство для возбуждения импульсов свободных упругих колебаний в контролируемом изделии, элемент акустической нагрузки локальной зоны контролируемого участка и приемник упругих колебаний, установленный на поверхности изделия и подключенный к измерителю частоты, при этом элемент акустической нагрузки представляет собой фиксатор локальной зоны в плоскости изделия, выполненный в виде постоянного магнита, размещенного на внешней поверхности изделия, и ферромагнитной шайбы, размещенной в зоне магнита на внутренней поверхности изделия.
Известен способ для неразрушающего контроля многослойных изделий по патенту РФ №2168722, МПК G01N 29/04, 20.05.2000, заключающийся в нанесении механических ударов по поверхности контролируемого изделия и анализе реакции изделия на эти удары, при этом удары наносятся свободно падающим ударником, изготовленным из ферромагнитного материала, а в момент отскока на него воздействуют строго дозированным электромагнитным импульсом, придающим ударнику дополнительное ускорение вверх и компенсирующим потери энергии при ударе, обусловленные затратами энергии на создании в изделии и окружающем пространстве упругих акустических волн и пластическую деформацию поверхностных слоев соударяющихся тел, причем величину этих потерь определяют путем измерения периода установившихся колебаний ударника и амплитуды этих колебаний.
Известно устройство для неразрушающего контроля многослойных изделий по патенту РФ №2168722, МПК G01N 29/04, 20.05.2000, содержащее стальной ударник, катушку электромагнита, микрофон и устройство формирования импульса тока электромагнита, при этом дополнительно введены усилитель-формирователь синхроимпульсов и измеритель периода ударных импульсов, причем вход усилителя-формирователя и синхроимпульсов соединен с микрофоном, а его выход - с входами формирователя импульсов тока электромагнита и измерителя периода ударных импульсов, а сам ударник располагается вертикально в полости катушки электромагнита с зазором, обеспечивающим свободное перемещение ударника вдоль оси катушки электромагнита.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ виброакустического контроля изделий по заявке на изобретение №2001105840/28, МПК G01N 29/04, 20.05.2003, заключающийся в том, что последовательно ограничивают локальные зоны контролируемого изделия контактной поверхностью присоединенной массы в виде рамки, образуя колебательную систему «участок изделия - присоединенная масса», возбуждают упругие колебания гармонической силой, регистрируют параметры колебаний, при этом о наличии и местоположении дефекта судят по изменению амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для виброакустического контроля изделий по заявке на изобретение №2001105841/28, МПК G01N 29/04, 20.05.2003, содержащее источник и приемник звуковых колебаний, корпус, контактная поверхность которого выполнена соответствующей профилю исследуемого изделия, при этом источником колебаний является механический ударник, расположенный внутри корпуса.
Недостатком известных способов и устройств для виброакустического контроля изделий является наличие определенного расстояния между устройством возбуждения упругих колебаний и приемником сигнала, что, в свою очередь, приводит к уменьшению локальности и чувствительности контроля к мелким дефектам.
Задачей изобретения является повышение качества виброакустического контроля изделий путем увеличения локальности, чувствительности и достоверности контроля мелких дефектов за счет сокращения расстояния между устройством возбуждения упругих колебаний и приемником сигнала, а также снижения влияния на чувствительный элемент упругих колебаний соседних участков контролируемого объекта.
Технический результат достигается тем, что в способе виброакустического контроля изделий, заключающемся в том, что последовательно возбуждают упругие колебания и нагружают локальные зоны контролируемого изделия присоединенной массой, образуя колебательную систему «участок изделия - присоединенная масса», регистрируют параметры колебаний и по зависимости параметров колебаний от местоположения присоединенной массы судят о наличии дефекта и его местоположении в изделии, согласно заявляемому изобретению, возбуждение упругих колебаний осуществляют ударником со сквозным осевым отверстием, а ограничение исследуемого участка производят его контактной поверхностью, при этом о наличии и местоположении дефекта судят по изменению амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала. Таким образом, для достижения технического результата возбуждение упругих колебаний и ограничение зоны контролируемого изделия контактной поверхностью присоединенной массы осуществляют ударным элементом со сквозным осевым отверстием, в центре которого расположен чувствительный элемент.
Для достижения технического результата заявляемого изобретения в устройство для виброакустического контроля изделий, содержащее усилитель управляющего импульса, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, персональный компьютер, электромагниты, ударник и коаксиально размещенный в его осевом канале щуп пьезоэлектрического датчика, согласно заявляемому изобретению, упругие колебания контролируемой зоны возбуждаются падением ударника V-образной формы, установленным с возможностью скольжения по подпружиненным зажимам, выполненным в соответствии с профилем ударника, а сам ударник и зажимы вставлены в расположенный на подставке массивный корпус, сила тяжести которого больше, чем сила удара ударника.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дана структурная схема устройства, на фиг.2 - чертеж первичного преобразователя.
Устройство для виброакустического контроля изделий (фиг.1), реализующее данный способ, состоит из устройства 1 возбуждения упругих колебаний и пьезоэлектрического датчика 2, усилителя управляющего импульса 3, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 5 и персонального компьютера 6 с установленным пакетом прикладных программ. Устройство возбуждения 1 и пьезоэлектрический датчик 2 входят в состав первичного преобразователя и располагаются над объектом контроля 7.
Первичный преобразователь (фиг.2) содержит массивный корпус 8, внутри которого расположен V-образный ударник 9 с коаксиально размещенным в нем щупом 10 пьезоэлектрического датчика 2. Над ударником 9 закреплен якорь 11 электромагнита 12. С ударником 9 контактируют выполненные в соответствии с его профилем подпружиненные зажимы 13, которые закреплены с якорями 14 электромагнитов 15. Первичный преобразователь устанавливается над объектом контроля 7 на специальной подставке 16.
Устройство работает следующим образом. Первичный преобразователь устанавливается на подставке 16 перпендикулярно к зоне контроля, ударным концом вниз так, чтобы щуп 10 пьезоэлектрического датчика 2 касался контролируемой зоны. На обмотку электромагнитов 15 подается управляющий импульс, якоря 14 с закрепленными с ними зажимами 13 оттягиваются от ударника 9. Затем управляющий импульс подается на обмотку электромагнита 12, якорь 11 вместе с ударником 9 поднимается вверх. После снятия напряжения с обмоток электромагнитов 15 и 12 ударник 9 падает вниз, скользя по подпружиненным зажимам 13. Сила трения о зажимы 13 ударника 9 при этом будет минимальна по причине их скольжения в сторону уменьшения диаметра ударника. После удара, в связи со значительным увеличением силы трения о зажимы 13 при инерционном отскоке вверх, а также большей силой тяжести корпуса 8 по сравнению с силой удара, ударник 9 без совершения отскока остается на поверхности контролируемого объекта 7.
Управление электромагнитами 12 и 15, которые входят в состав устройства 1 возбуждения упругих колебаний, осуществляется персональным компьютером 6, выходной сигнал которого преобразуется в аналоговую форму в ЦАП 5 и усиливается до необходимой величины в усилителе управляющего импульса 3. Упругие колебания, вызванные падением ударника 9 на контролируемую поверхность, воспринимаются пьезоэлектрическим датчиком 2 и преобразуются в АЦП 4 в цифровую форму, после чего с помощью пакета прикладных программ обрабатываются на персональном компьютере 6. Заключение о дефектности контролируемой зоны выдается исходя из изменения амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала.
В связи с тем, что возбуждение упругих колебаний и ограничение локальной зоны контролируемого изделия производится контактной поверхностью ударника 9, существенно сокращается расстояние между устройством 1 возбуждения упругих колебаний и приемником сигнала. Выполнение ударного элемента со сквозным осевым отверстием позволяет получить при нанесении удара по контролируемому объекту пик колебаний в его центре, который воспринимается пьезоэлектрическим датчиком 2. Таким образом, пьезоэлектрический датчик 2 находится в зоне отсутствия влияния колебаний соседних участков контролируемого объекта, что позволяет повысить чувствительность контроля к мелким дефектам, увеличить его локальность и достоверность. Кроме того, применение V-образной конструкции ударника 9 и выполненных в соответствии с его профилем подпружиненных зажимов 13 позволяет избавиться от «дребезга» ударника 9 при ударе о поверхность контроля.
Предлагаемый способ осуществлен в лабораторных условиях. Эксперименты проводились на образцах двух типов с искусственными дефектами. Первый образец представляет собой двухслойную панель, склеенную эпоксидным клеем, верхний слой которой - текстолит толщиной 1,5 мм, а нижний слой - сталь толщиной 2 мм. Панель имела дефекты 6 виде сквозных круговых отверстий в нижнем слое (стали) диаметрами: 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3 и 2 мм.
Образец второго типа представляет собой двухслойную панель из алюминиевого сплава, металлические листы которой имеют толщины 0,7 мм, и 1,4 мм. Соединение осуществлялось посредством клеевой пленкой ВК-25 толщиной 0,25 мм. При изготовлении панели был получен дефект типа продольного выреза клеевой пленки шириной 15 мм.
Эксперименты осуществлялись с первичным преобразователем, изображенным на фиг.2, с диаметром сквозного осевого отверстия ударника 2 мм. Контроль экспериментальных образцов осуществлялся с шагом передвижения первичного преобразователя - 0,5 мм. Экспериментальные исследования подтвердили высокую надежность обнаружения дефектов. На образцах обоих типов граница дефектной зоны обнаруживалась с точностью до 0,25 мм.
Точность определения дефектов зависит от диаметра сквозного осевого отверстия ударника и шага передвижения первичного преобразователя.
Проведенные экспериментальные исследования показали высокую точность локального контроля и повторяемость экспериментальных данных, а также значительную чувствительность к мелким дефектам.
Claims (2)
1. Способ виброакустического контроля изделий, заключающийся в том, что последовательно возбуждают упругие колебания и нагружают локальные зоны контролируемого изделия присоединенной массой, образуя колебательную систему «участок изделия - присоединенная масса», регистрируют параметры колебаний и по зависимости параметров колебаний от местоположения присоединенной массы судят о наличии дефекта и его местоположении в изделии, отличающийся тем, что возбуждение упругих колебаний осуществляют ударником со сквозным осевым отверстием, а ограничение исследуемого участка производят его контактной поверхностью, при этом о наличии и местоположении дефекта судят по изменению амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала.
2. Устройство для виброакустического контроля изделий, содержащее усилитель управляющего импульса, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, персональный компьютер, электромагниты, ударник и коаксиально размещенный в его осевом канале щуп пьезоэлектрического датчика, отличающееся тем, что упругие колебания контролируемой зоны возбуждаются падением ударника V-образной формы скользящим по подпружиненным зажимам, выполненным в соответствии с профилем ударника, а сам ударник и зажимы вставлены в расположенный на подставке массивный корпус, сила тяжести которого больше, чем сила удара ударника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147778/28A RU2455636C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147778/28A RU2455636C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010147778A RU2010147778A (ru) | 2012-05-27 |
RU2455636C1 true RU2455636C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46231460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147778/28A RU2455636C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455636C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535334C2 (ru) * | 2012-12-25 | 2014-12-10 | Олег Савельевич Кочетов | Способ вибродиагностики упругой системы станка с применением генератора силового воздействия, входящего в систему "станок-приспособление-инструмент-деталь" |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4068523A (en) * | 1974-12-31 | 1978-01-17 | British Steel Corporation | Non-destructive testing |
RU2168722C2 (ru) * | 1998-06-22 | 2001-06-10 | Курский государственный технический университет | Способ для неразрушающего контроля многослойных изделий и устройство для его реализации |
US6301967B1 (en) * | 1998-02-03 | 2001-10-16 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Method and apparatus for acoustic detection and location of defects in structures or ice on structures |
JP2002131291A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 構造物検査方法および装置 |
RU2219538C2 (ru) * | 2002-01-03 | 2003-12-20 | ГУП "Нижегородское отделение" - дочернее предприятие ВНИИЖТ МПС РФ | Способ обнаружения трещин в твердом теле |
RU2262690C1 (ru) * | 2004-02-10 | 2005-10-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Метакон-Томич" | Способ акустического контроля фарфоровых опорно-стержневых изоляторов и устройство для его осуществления |
RU2262691C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-10-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Метакон-Томич" | Способ определения состояния подземной части железобетонных опор контактной сети |
RU2274857C1 (ru) * | 2004-11-10 | 2006-04-20 | Государственное унитарное предприятие Нижегородское отделение - дочернее предприятие Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения Российской Федерации | Способ обнаружения трещин в твердом теле |
-
2010
- 2010-11-23 RU RU2010147778/28A patent/RU2455636C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4068523A (en) * | 1974-12-31 | 1978-01-17 | British Steel Corporation | Non-destructive testing |
US6301967B1 (en) * | 1998-02-03 | 2001-10-16 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Method and apparatus for acoustic detection and location of defects in structures or ice on structures |
RU2168722C2 (ru) * | 1998-06-22 | 2001-06-10 | Курский государственный технический университет | Способ для неразрушающего контроля многослойных изделий и устройство для его реализации |
JP2002131291A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 構造物検査方法および装置 |
RU2219538C2 (ru) * | 2002-01-03 | 2003-12-20 | ГУП "Нижегородское отделение" - дочернее предприятие ВНИИЖТ МПС РФ | Способ обнаружения трещин в твердом теле |
RU2262690C1 (ru) * | 2004-02-10 | 2005-10-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Метакон-Томич" | Способ акустического контроля фарфоровых опорно-стержневых изоляторов и устройство для его осуществления |
RU2262691C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-10-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Метакон-Томич" | Способ определения состояния подземной части железобетонных опор контактной сети |
RU2274857C1 (ru) * | 2004-11-10 | 2006-04-20 | Государственное унитарное предприятие Нижегородское отделение - дочернее предприятие Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения Российской Федерации | Способ обнаружения трещин в твердом теле |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535334C2 (ru) * | 2012-12-25 | 2014-12-10 | Олег Савельевич Кочетов | Способ вибродиагностики упругой системы станка с применением генератора силового воздействия, входящего в систему "станок-приспособление-инструмент-деталь" |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010147778A (ru) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5485175B2 (ja) | 材料及び構造の非破壊評価及び監視に対する方法及び装置 | |
JP2013525803A (ja) | 超音波による非破壊材料試験のための方法及びデバイス | |
KR0170544B1 (ko) | 비파괴 검사 장치 | |
JP2003166980A (ja) | 木材の非破壊応力波実験方法 | |
WO2010150109A1 (en) | Impact device for materials analysis | |
US11662285B2 (en) | Device and method for ascertaining mechanical properties of a test body | |
RU2455636C1 (ru) | Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления | |
US8006539B2 (en) | Actuation system | |
JPWO2006090727A1 (ja) | グラウト充填状態の検査方法および検査装置 | |
JP2009092601A (ja) | 非破壊検査方法 | |
JP2006215049A (ja) | 構造物検査装置 | |
WO2009100064A2 (en) | Actuation system | |
RU2168722C2 (ru) | Способ для неразрушающего контроля многослойных изделий и устройство для его реализации | |
JP2003066016A (ja) | 構造物欠陥深さ測定方法 | |
Tong et al. | Fabrication of a piezoelectric impact hammer and its application to the in-situ nondestructive evaluation of concrete | |
RU2402014C1 (ru) | Устройство для ударной дефектоскопии материалов | |
RU2805106C1 (ru) | Устройство для измерения прочности бетона | |
JP7138832B2 (ja) | 衝撃付加装置及び検査方法 | |
RU2791836C1 (ru) | Устройство для измерения прочности бетона | |
RU2797126C1 (ru) | Устройство для измерения прочности бетона | |
JP6861969B2 (ja) | 弾性波送受信プローブ、これを用いた測定装置及び測定方法 | |
Silva et al. | Vibration analysis based on hammer impact for fouling detection using microphone and accelerometer as sensors | |
JP4631055B2 (ja) | 弾性表面波による応力評価方法および装置 | |
JPS61193067A (ja) | 鋳鉄品の評価方法及び装置 | |
Tong et al. | Fabrication of a piezoelectric impact hammer and its application to the measurements of in-situ wave velocities of Concrete |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131124 |