RU2556336C1 - Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection - Google Patents

Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection Download PDF

Info

Publication number
RU2556336C1
RU2556336C1 RU2014115326/28A RU2014115326A RU2556336C1 RU 2556336 C1 RU2556336 C1 RU 2556336C1 RU 2014115326/28 A RU2014115326/28 A RU 2014115326/28A RU 2014115326 A RU2014115326 A RU 2014115326A RU 2556336 C1 RU2556336 C1 RU 2556336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
contact layer
layer depth
contact
prism
thickness
Prior art date
Application number
RU2014115326/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Яковлевич Дымкин
Федор Сергеевич Миронов
Сергей Александрович Рождественский
Алексей Андреевич Шелухин
Илья Зусевич Этинген
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институ мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институ мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институ мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта"
Priority to RU2014115326/28A priority Critical patent/RU2556336C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556336C1 publication Critical patent/RU2556336C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: beam of ultrasound oscillations is irradiated to piezoelectric transducer prism. Longitudinal oscillations reflected from object contact surface by extra piezo-plate. This method allows measurement of time-shift of reflected oscillations is measured to define thereof the layer depth.
EFFECT: possibility to measure contact layer depth to add to validity of ultrasound control.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано для повышения достоверности ультразвукового контроля различных изделий.The invention relates to the field of acoustic non-destructive testing methods and can be used to increase the reliability of ultrasonic testing of various products.

Акустический контакт между пьезоэлектрическим преобразователем и объектом контроля обеспечивают с помощью тонкого слоя контактной жидкости. В процессе перемещения пьезоэлектрических преобразователей по контролируемому изделию, особенно при значительных скоростях сканирования (например, при контроле рельсов вагоном-дефектоскопом), может возникать отрыв пьезоэлектрического преобразователя от поверхности контролируемого изделия за счет изменения толщины слоя контактной жидкости между рабочей поверхностью пьезоэлектрического преобразователя и контролируемым изделием.Acoustic contact between the piezoelectric transducer and the control object is provided with a thin layer of contact liquid. In the process of moving the piezoelectric transducers through the controlled product, especially at significant scanning speeds (for example, when monitoring the rails with a flaw detector car), the piezoelectric transducer may detach from the surface of the controlled product due to a change in the thickness of the contact liquid layer between the working surface of the piezoelectric transducer and the controlled product.

Для слежения за качеством акустического контакта в процессе сканирования используют различные способы, основанные на анализе донных сигналов, сигналов от конструктивных элементов пьезоэлектрических преобразователей, низкочастотных колебаний, излучаемых дополнительным устройством (авт. свид. №574668, бюл. изобр. №36, 1977 г.), а также учет величины среднего уровня структурных помех (авт. свид. №1753405, бюл. изобр. №28, 1992 г.).To monitor the quality of the acoustic contact during the scanning process, various methods are used based on the analysis of bottom signals, signals from the structural elements of piezoelectric transducers, low-frequency oscillations emitted by an additional device (ed. Certificate No. 574668, bull. Image No. 36, 1977 ), as well as taking into account the magnitude of the average level of structural interference (ed. certificate. No. 1753405, bull. Inventory No. 28, 1992).

Известен способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковой дефектоскопии, в котором используют две пьезоэлектрические пластины - основную и дополнительную. Ультразвуковые колебания, излученные основной пластиной преобразователя, зеркально отраженные от рабочей поверхности призмы наклонного преобразователя, принимают дополнительной пластиной. При этом о качестве акустического контакта судят по значению фазы принятых колебаний (пат. RU 2141653).A known method of controlling the quality of acoustic contact during ultrasonic inspection, in which two piezoelectric plates are used - the primary and secondary. Ultrasonic vibrations emitted by the main plate of the transducer, mirrored from the working surface of the prism of the inclined transducer, take an additional plate. Moreover, the quality of the acoustic contact is judged by the phase value of the received oscillations (US Pat. RU 2141653).

Ни в одном из приведенных выше способов не рассмотрен вопрос об измерении толщины контактного слоя жидкости, который, в свою очередь, влияет как на точность измерения координат дефектов [1], так и на чувствительность контроля [1], [2].None of the above methods addressed the issue of measuring the thickness of the liquid contact layer, which, in turn, affects both the accuracy of measuring the coordinates of defects [1] and the sensitivity of the control [1], [2].

Из литературы [1] известно о расчетах временной задержки ультразвуковых волн в контактном слое жидкости, а также об экспериментальном исследовании по измерению времени задержки в контактных слоях, при проведении которого на образец из стали с предварительно отполированной поверхностью устанавливали два одинаковых преобразователя с углом падения 24°. Временную задержку в слое определяли разностью измеренных величин, полученных в результате установки одного из преобразователей на образец, с прокладками известной толщины и без них, обеспечивая при этом неподвижность второго преобразователя. Основным недостатком данного способа измерения является невозможность его применения при перемещении преобразователей относительно объекта контроля непосредственно в процессе проведения ультразвуковой дефектоскопии.From the literature [1] it is known about calculating the time delay of ultrasonic waves in the contact layer of a liquid, as well as about an experimental study on measuring the delay time in contact layers, during which two identical transducers with a dip angle of 24 ° were mounted on a steel sample with a pre-polished surface . The time delay in the layer was determined by the difference between the measured values obtained by installing one of the transducers on the sample, with gaskets of known thickness and without them, while ensuring the immobility of the second transducer. The main disadvantage of this method of measurement is the impossibility of its use when moving the transducers relative to the object of control directly in the process of ultrasonic inspection.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка способа, позволяющего повысить достоверность ультразвукового контроля различных изделий.The problem solved by the present invention is the development of a method to improve the reliability of ultrasonic testing of various products.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе, как и в известном [1], излучают в призму наклонного ультразвукового преобразователя пучок ультразвуковых колебаний. Но, в отличие от известного способа [1], в котором используют два статично расположенных преобразователя и регистрируют прошедшие колебания, в предлагаемом способе при помощи дополнительной пластины на призме пьезоэлектрического преобразователя регистрируют отраженные от контактной поверхности контролируемого изделия колебания. Таким образом, предложенный способ возможно применять при перемещении преобразователя относительно объекта контроля в процессе ультразвуковой дефектоскопии.The problem is solved due to the fact that in the proposed method, as well as in the known [1], a beam of ultrasonic vibrations is emitted into the prism of an inclined ultrasonic transducer. But, in contrast to the known method [1], in which two statically located transducers are used and past vibrations are recorded, in the proposed method, vibrations reflected from the contact surface of the controlled article are recorded using an additional plate on the prism of the piezoelectric transducer. Thus, the proposed method can be applied when moving the transducer relative to the control object in the process of ultrasonic inspection.

На фиг. 1 и фиг. 2 (увеличено) представлена схема реализации предлагаемого способа. Данный способ основан на измерении временного смещения сигнала, прямо пропорционально зависящему от толщины контактного слоя 1 жидкости между рабочей поверхностью 2 призмы 3 пьезоэлектрического преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия. С помощью основной пьезопластины 5, установленной на призме 3 пьезопреобразователя под углом β к рабочей поверхности 2 и возбуждаемой дефектоскопом (на фиг. 1 и фиг. 2 не показан), излучают пучок импульсных ультразвуковых колебаний, которые через слой 1 контактной жидкости проникают в контролируемое изделие, а часть колебаний, отраженных от поверхности 4 изделия, регистрируют с помощью дополнительной пластины 6.In FIG. 1 and FIG. 2 (enlarged) presents a diagram of the implementation of the proposed method. This method is based on measuring the temporal displacement of the signal, which is directly proportional to the thickness of the liquid contact layer 1 between the working surface 2 of the prism 3 of the piezoelectric transducer and the surface 4 of the controlled product. Using the main piezoelectric plate 5 mounted on the prism 3 of the piezoelectric transducer at an angle β to the working surface 2 and excited by a flaw detector (not shown in Fig. 1 and Fig. 2), a beam of pulsed ultrasonic vibrations is emitted, which penetrate through the layer 1 of contact liquid into the controlled product , and part of the vibrations reflected from the surface 4 of the product is recorded using an additional plate 6.

В зависимости от изменения толщины контактного слоя 1 между рабочей поверхностью 2 преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия, временное смещение сигналов, принятых дополнительной пластиной 6, будет различным, прямо пропорционально зависящим от толщины контактного слоя 1 между рабочей поверхностью 2 призмы 3 преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия.Depending on the change in the thickness of the contact layer 1 between the working surface 2 of the converter and the surface 4 of the controlled product, the temporal displacement of the signals received by the additional plate 6 will be different, directly proportional to the thickness of the contact layer 1 between the working surface 2 of the prism 3 of the converter and the surface 4 of the controlled products.

В случае пренебрежимо малой толщины Н слоя 1 контактной жидкости временное смещение Δt сигнала также пренебрежимо мало. Данное смещение определяют и проводят относительно него последующие измерения временного смещения. Временное смещение сигнала возникает за счет прохождения волной расстояния АВ от контактной поверхности 2 призмы 3 до поверхности 4 контролируемого изделия и обратно BD под соответствующим углом α за вычетом сокращения прохождения волной расстояния DC в призме 2 пьезопреобразователя.In the case of a negligible thickness H of the contact fluid layer 1, the temporal shift Δt of the signal is also negligible. This displacement is determined and subsequent measurements of the time displacement are carried out relative to it. The temporary displacement of the signal occurs due to the wave propagating the distance AB from the contact surface 2 of the prism 3 to the surface 4 of the controlled product and vice versa BD at the corresponding angle α minus the reduction in the propagation of the DC distance in the prism 2 of the piezoelectric transducer.

Figure 00000001
Figure 00000001

где: Н - толщина слоя контактирующей жидкости;where: N is the thickness of the layer of contacting liquid;

Δt - временное смещение;Δt is the temporary displacement;

С1 - скорость распространения волны в контактной жидкости;C 1 is the wave propagation velocity in the contact fluid;

С2 - скорость распространения продольной волны в призме преобразователя;C 2 - the propagation velocity of a longitudinal wave in the prism of the transducer;

β - угол призмы;β is the angle of the prism;

α - угол ввода в контактную жидкость.α is the angle of entry into the contact fluid.

Исходя из этого определяют толщину контактного слоя:Based on this, determine the thickness of the contact layer:

Figure 00000002
Figure 00000002

Так, например, для призмы из оргстекла (С2=2,67 мм/мкс) с углом β=40° и воды в качестве контактной жидкости (C1=1,59 мм/мкс) при смещении сигнала на 0,2 мкс толщина контактного слоя составит 0,18 мм.So, for example, for a plexiglass prism (C 2 = 2.67 mm / μs) with an angle β = 40 ° and water as a contact liquid (C 1 = 1.59 mm / μs) with a signal bias of 0.2 μs the thickness of the contact layer is 0.18 mm.

С учетом известного влияния толщины слоя контактной жидкости на чувствительность ультразвукового контроля и на точность измерения координат отражателей возможно внесение соответствующей поправки в результаты измерений при проведении ультразвукового контроля, что будет способствовать повышению достоверности результатов контроля.Taking into account the known influence of the thickness of the contact liquid layer on the sensitivity of ultrasonic testing and on the accuracy of measuring the coordinates of the reflectors, it is possible to make appropriate corrections to the measurement results during ultrasonic testing, which will increase the reliability of the control results.

Список литературыBibliography

1. Вайншток И.И., Лернер B.C. Влияние задержки в контактных слоях на точность измерения времени распространения ультразвука. Журнал Дефектоскопия, 1982, №11, с.68-72.1. Weinstock II, Lerner B.C. The effect of delay in contact layers on the accuracy of measuring the propagation time of ultrasound. The journal Defectoscopy, 1982, No. 11, p. 68-72.

2. Могильнер Л.Ю., Сахранов А.В., Урман Н.С. Прохождение ограниченного ультразвукового пучка через плоский слой контактирующей жидкости при наклонном падении и импульсном режиме излучения. Журнал Дефектоскопия, 1986, №1, с.70-80.2. Mogilner L.Yu., Sakhranov A.V., Urman N.S. The passage of a limited ultrasonic beam through a flat layer of contacting liquid with an inclined incidence and a pulsed radiation mode. The journal Defectoscopy, 1986, No. 1, pp. 70-80.

Claims (1)

Способ измерения толщины контактного слоя жидкости при ультразвуковой дефектоскопии, заключающийся в том, что излучают пучок ультразвуковых колебаний в призму пьезопреобразователя, принимают отраженные от контактной поверхности объекта контроля продольные колебания дополнительной пьезопластиной, характеризующийся тем, что измеряют временное смещение отраженных колебаний и по его величине судят о толщине слоя. A method for measuring the thickness of the liquid contact layer during ultrasonic inspection, which consists in emitting a beam of ultrasonic vibrations into the prism of the piezoelectric transducer, receiving longitudinal vibrations reflected from the contact surface of the test object by an additional piezoelectric plate, characterized in that the temporal displacement of the reflected vibrations is measured and judged by its value layer thickness.
RU2014115326/28A 2014-04-16 2014-04-16 Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection RU2556336C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115326/28A RU2556336C1 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115326/28A RU2556336C1 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556336C1 true RU2556336C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014115326/28A RU2556336C1 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556336C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB703389A (en) * 1951-07-26 1954-02-03 Sperry Prod Inc Improvements in or relating to ultrasonic inspection devices
SU1310710A1 (en) * 1983-06-01 1987-05-15 Предприятие П/Я А-3700 Method of quality control of acoustic contact in ultrasonic flaw detection
RU2141653C1 (en) * 1998-05-25 1999-11-20 АОЗТ "Техноконт" Method testing of quality of acoustic contact in process of ultrasonic flaw detection
US7193617B1 (en) * 1999-06-30 2007-03-20 Touch Panel Systems Acoustic contact detecting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB703389A (en) * 1951-07-26 1954-02-03 Sperry Prod Inc Improvements in or relating to ultrasonic inspection devices
SU1310710A1 (en) * 1983-06-01 1987-05-15 Предприятие П/Я А-3700 Method of quality control of acoustic contact in ultrasonic flaw detection
RU2141653C1 (en) * 1998-05-25 1999-11-20 АОЗТ "Техноконт" Method testing of quality of acoustic contact in process of ultrasonic flaw detection
US7193617B1 (en) * 1999-06-30 2007-03-20 Touch Panel Systems Acoustic contact detecting device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Вайншток И.И., Лернер В.С., Влияние задержки в контактных слоях на точность измерения времени распространения ультразвука, Журнал Дефектоскопия, 1982, N 11, с. 68-72. С.И.Коновалов, А.Г.Кузьменко, Влияние демпфера и контактного слоя на длительность акустического импульса, излучаемого в твердую среду, Журнал Дефектоскопия, 2004, N 5, с. 3-8. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107747922B (en) Method for measuring subsurface defect buried depth based on laser ultrasound
Konstantinidis et al. The temperature stability of guided wave structural health monitoring systems
WO2016090589A1 (en) Nondestructive measurement method and device for residual stress of laser ultrasonic metal material
Medina et al. Elastic constants of a plate from impact-echo resonance and Rayleigh wave velocity
RU136576U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING DEFECTS OF THE SAMPLE OF MAIN PIPELINES
JP2000241397A (en) Method and apparatus for detecting surface defect
JP4673686B2 (en) Surface inspection method and surface inspection apparatus
RU2613624C1 (en) Method for nondestructive ultrasonic inspection of water conduits of hydraulic engineering facilities
KR101942792B1 (en) Steel material quality evaluation method and quality evaluation device
JP4963087B2 (en) Drum can inspection method and apparatus
JP2009058238A (en) Method and device for defect inspection
RU2556336C1 (en) Measurement of contact layer depth at ultrasound flaw detection
RU2673871C1 (en) Method of measuring sound surface reflection coefficient
RU2451931C1 (en) Method for ultrasonic inspection of articles with acoustic surface waves
JP5061891B2 (en) Crack depth measurement method
RU2714868C1 (en) Method of detecting pitting corrosion
Masserey et al. IN‐SITU MONITORING OF FATIGUE CRACK GROWTH AT FASTENER HOLES USING RAYLEIGH‐LIKE WAVES
JP2006313115A (en) Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector
RU2596242C1 (en) Method for ultrasonic inspection
RU2644438C1 (en) Method of ultrasonic controlling surface and subsurface defects of metal products and device for its implementation
JP2006313110A (en) Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector
RU2690975C1 (en) Method of determining signal from pipe wall according to power lines statistics pid cd data
RU2814130C1 (en) Ultrasonic method for measuring height of vertically oriented planar defects in quartz ceramics
RU2587536C1 (en) Method of measuring attenuation coefficient of ultrasound
RU2760487C1 (en) Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 19-2015 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180417