SU1229679A1 - Устройство дл ультразвукового контрол материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нераз- рушающему контролю материалов и может быть использовано дл  обнаружени  и контрол  за развитием повреждений , возникаюпщх в материалах под действием внешних факторов,например , дл  определени  ранних стадий усталостного .повреждени  образцов или изделий, подвергающихс  воздействию переменных нагрузок. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и повышение надежности вы влени  ранних стадий развивающего повреждени  в материале за счет использовани  в качестве рабочих частот высших гармоник опорной частоты. Устройство содержит акустическую измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразовател ми и систе- . му дл  перемещени  преобразователей внутри камеры относительно материала , последовательно соединенные синхронизатор и генератор радиоимпульсов , подключенный к излучающему преобразователю, усилитель, подключенный к приемному преобразователю , последовательно соединенные первый аттенюатр и осциллограф, вход запуска которого подключен к второму выходу синхронизатора, первый индикатор, подключенный к второму выходу первого аттенюатора, три полосовых фильтра, подключенных к выходу усилител , подключенные к выходу первого полосового фильтра последовательно соединенные блок вычитани  и нуль-индикатор, генератор- опорного напр жени , соединенный с вторым входом блока вычитани , под-. ключенные к выходу второго полосового фильтра последовательно соединенные второй аттенюатор и второй индикатор , а выход третьего полосового фильтра соединен с входом первого аттенюатора. 1 ил. с сл с:

Description

Изобретение относитс  к неразру- шак цему контролю материалов и может быть использовано дл  обнаружени  и контрол  за развитием повреждений, возникающих в материалах под действием внешних факторов, например дл  определени  ранних стадий усталостного повреждени  образцов или изделий, подвергающихс  воздействию переменных нагрузок.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и повышение надежности вы гшени  ранних стадий развивающегос  пов- ре-ждени  в материале.

На чертеже представлена блок- схема устройства дл  ультразвуково™ го контрол  материалов.

Устройство содержит акустическую измерительную камеру с излу- чанлцим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразовател ми и систему дл  перемещени  преобразовате лей 2 и 3 внутри камеры 1 относительно материала, состо щую из механиз™ ма 4 нагружени  и толщиномера 5, последовательно соединенные синхрони затор 6 и генератор 7 радиоимпульсов выход которого соединен с излучаю1цим электроакустическим преобразовате™ лем 2, усилитель 8, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем 3, последовательно .соединенные первый аттенюатор 9 и осциллограф 10, вход запуска которого подключен к второму выходу синхронизатора 6, первый индикатор I, подключенный к второму выходу первого аттенюатора 9, три полосовых фильтра 12-14, подключенных к выходу усилител  8, подключенные к выходу первого полосового фильтра 12 последовательно соединев:ные блок 15 вычитани  и нуль-индикатор 16, генератор 17 опорного напр жени , подключенный к ,второму входу блока 15 вычитани , подключенные к выходу второго полосового фильтра 13 последовательно соединенные второй аттенюатор 18 и второй индикатор 19, выход третьего полосового ф1шьт- ра 14 соединен с входом первого аттенюатора 9,

Устройство работает следующим образом.

В камеру 1 устанавливают исследуе ьый образец 20, который с помощью механизма 4 нагружени  прижимают к излучающему 2 и приемному 3 электр

S

0

5

0

0

5

0

;

акустическим преобразовател м через слои 2Г и 22 контактной смазки, толщина которых контролируетс  с помощью толш,иномера 5, По сигналу синхронизатора 6 генератор 7 вырабатывает пачку из трех радиоимпульсов, один из которых имеет несущей опорную частоту о, а осташьные два - соответственно рабочие частоты f, и 2 .

В излучающем электроакустическом преобразователе 2 радиоимпульсы преобразуютс  в механические импульсы, которые проход т через первый контактный слой 21, образец 20, второй контактный слой 22 и поступают на приемный электроакустический преобразователь 3, где преобразуютс  в радиоимпульсы. Радиоимпульсы поступают на вход усилител  3, где усиливаютс  и поступают на полосовые фильтры 12-14, В фильтре 12 выдел ютс  радиоимпульсы с частотой „ заполнени , поступающие затем в блок 15 вь читани . Сюда же с генератора 17 поступает опорный сигнал, В блоке 15 вычитани  происходит сравнение радиоимпульса с частотой fg заполнени  и опорного сигнала. Результаты сравнени , т,е. разница между амплитудами радиоимпульса и опорного сигналаJ представл ютс  на нуль- индикаторе 16. В полосовых фильтрах 13 и 14 выдел ютс  радиоимпульсы с частотами f и f заполнени  соответ ственно,, которые, через аттенюаторы

18и 19 поступают на индикаторы

19и 11, по показани м которых осу- щестЕ1Л ют подстройку аттенюаторов при изменении затухани  звука в материале образца. Дл  визуального наблюдени  радиоимпульсов с частотами заполнени  и 2 используетс  осциллограф 10.

Величины частот f, и выбирают из их чувствительности к внутренним изменени м в материале образца на ранних стади х его усталости. На основании известных экспериментальных данных частота о должна лежать в диапазоне 0,5-3 МГц, а и - в диапазоне 5-25 МГц,

Тол1цн:ну контактного сло  ff выбирают из услови  наибольшей чувствительности опорной частоты f,, к изменению этой толщины по формуле .

& с/8 i (1) где с - скорость звука в материале переходного сло .

Это значение S устанавливают при помощи механизма 4 нагружени  и толщиномера 5. Измен   величину опорного сигнала с выхода генератора 17 устанавливают нулевое показание нуль-индикатора 16, добива сь, таким образом, того, чтобы амплитуда опор ного сигнала равн лась амплитуде радиоимпульса с частотой заполнени  с выхода первого полосового фильт ра 12. В дальнейшем при всех измерени х амплитуда опорного сигнала не измен етс . Посредством аттенюаторов 18 и 9 и индикаторов 19 и 11 определ ют эталонные значени  затуха- . НИН ультразвуковых колебаний в образ це 20 на рабочих частотах f и f в децибеллах относительно эталонного значени  на опорной частоте fР. Затем образец 20 извлекгиот из акустической камеры 1 и подвергают повторно-переменному нагружению в усталостной машине. Периодически нагружение снимают, образец устанавливают в измерительной камере 1, при помощи подбора величины нагружени  регулируют толщину контактного сло  6 (слои 21 и 22), добива сь нулевого показани  нуль-индикатора 16. При этом обеспечиваетс  пос- то нство значени  амплитуды на опорной частоте, равное эталонной величине. При помощи аттенюатора 18 и 9 индикаторов 19 и П определ ют значение затухани  ультразвуковых колебаний в исследуемом образце 20 на частотах f и f соответственно, сравнивают эти значени  с эталонными в соответствии с формулой

Ui(|L) ,0°- - ° -i , (2) )

где j 1, 2;

ioi..(fj )(f; )-OC,,(f j);

a,9(f. ) - эталонное значение зату- хани  ультразвуковых колебаний в образце материала , а Б;

Ы. (f;) - значение затухани  ультра- J -

звуковых колебании при

i-M замере в контролируемом образце, Б. Увеличение затухани  в образце свидетельствует о по влении в нем дефектов. Если затухание растет от измере}ШУ5 к измерению, то дефект развиваетс . Величина изменени  затухани  свидетельствует о величине .

дефекта. Каждый материал имеет характерные особенности зависимости изменени  затухани  от величиьш дефекта . По этому изменению можно судить о размере повреждени  в материале .

Выбор толщины 8 контактного сло  21-22 в соответствии с формулой (1) позвол ет найти оптимальные соотношени  между fp и У . Так, если уменьшить о по сравнению с формулой (I), то частота f менее чувствительна к изменению толщины контактного сло  и следовательноупо вл ет- с  погрешность измерений, обусловлен на  изменением потерь акустического сигнала в контактном слое..Если увеличить о , то увеличиваютс  потери акустической энергии в контактном слое при той же чувствительности частоты д к изменени м толщины контактного сло .

Использование в качестве рабочих частот высших гармоник опорной частоты позвол ет производить измерени  не на каждой частоте последовательно , а одновременно на всех используемых частотах. При этом снижаютс  требовани  к частотным характеристикам электроакустических преобразователей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  ультразвукового контрол  материалов, содержащее акустическую измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразовател ми и систему дл  перемещени  преобразователей внутри камеры относительно материала, последовательно соединенные синхронизатор и генератор радиоимпульсов ., выход которого соединен с излучающим электроакустическим преобразователем , усилитель, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем, последовательно соединенные первьгй аттенюатор и осциллограф, вход запуска которого подключен к второму выходу синхронизатора, первьгй индикатор, подключенный к второму выходу первого аттенюатора, отличающее- с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, оно снабжено трем  полосовыми фильтрами, подключенными к выходу, усилител .

   подключенными к выходу первого полосового фильтра последовательно соединенными блоком вычитани  и нуль- индикатором, генератором опорного напр жени , подключенным к второму входу блока вычитани , подключенными

   21296796

   к выходу второго полосового фильтра последовательно соединенными вторым аттенюатором и вторым индикатором, причем выход третьего полосового 5 фильтра соединен с выходом первого аттенюатора.

   /4

   Составитель Г, Максимочкин Редактор И. Николайчук Техред Л.Олейник Корректор М. Самборска 

   Заказ 2446/45 Тираж 778 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий II3035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   -Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4,