SU1682904A1 - Способ ультразвукового контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  неразрушакнчего контрол  качества материалов по величине амплитуд эхо-импульсов и по временным интервалам между эхо-импулъсамн   химической , металлургической и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  - повышение точности контрол . Возбуждают ультразвуковые колебани  в образец через зиукопровсд и контактный слой заданной толщины, выпол- ненный из материала г бгпьшим поглощением , что предотвращает образование резонансных условий в контактном слое и тем самым уменьшает фаэоныи сдпнг ультразвуковой волны при ее отражении от границ образца. 3 э.п. )-лы, 2 ил. 3 (Л

Description

Изобретенне относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  неразрушающего контрол  качества материалов по поглощению и скорости распространени  ультразвуковых колебаний в химической, металлургической и других отрасл х промышленности ,

Цель изобретени  - повышение точности контрол .

На фиг. 1 и 2 приведены схемы, иллюстрирующие распространение импульса ультразвуковых колебаний в акустических  чейках, используемых в ультразвуковом контроле при работе на прохождение и на отражение соответственно.

На схеме акустической  чейки (фиг. 1), предназначенной дл  работы на прохождение, изображен контролируемый образен 1, размещенный между двум  волноводами 2 с обеспечением акустического контакта между их поверхност ми с помощью слоев 3 толщиной d из сильнопоглощающсто улг-тра- звуковые колебани  материала. Акустическа   чейка также содержит излучающий ультразвуковой преобразователь 4 и приемный ультразвуковой преобразователь 5, которые контактируют со свободными торцами соответствугопих волноводов 2.

На схеме акустической  чейки (фиг. 2), предназначенной дл  работы на отражение, изображены контролируемый образец 1, присоединенный к волноводу 2 с помощью контактного сло  3 толщиной d, изготовленного из материала с большим затуханием ультразвуковых колебаний па частоте ультразвукового контрол , К свободному торцу звукопровода присоединен сонме- щенный, работающий на излучение и на прием пьезопресбразователь 4.

о оо

ND

СО

Позици ми 6 и 7,3 на фиг.1 обозначены соответственно зондируюпшй ультразвуковой импульс и эхо-импульсы из образца.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

С помощью излучающего преобразователе А и звукопровода 2 возбуждают ультразвуковой импульс, который проходит звукопровод 2, контактный слой 3 и попадает.в образе ц 1, где испытывает отражени  мёзЈду 1плЬскопараллель- мыми границами образца и излучает эхо импульсы 7 и 8, принимаемые преобразователем b или 4. По интервалу меж- ду эхо-импульсами определ ют скорость распространени  ультразвуковых колебании в контролируемом образце, а по соотношению амплитуд - величину затухани  в образце, если ультразвуковой контроль осуществл ют по этой акустической характеристике. Требуемую толщину контактного сло  устанавливают использу , например, контактный материал в форме пленки, которую помещают между контактирующими поверхност ми образца и звукопровода. При жидких акустических склейках можно обрабатывать контактирующие поверхности до такой cTeneMHj чтобы полусумма вы- сот их неровностей была равна требуемой толщине склейки - как это обычно считаетс , при ультразвуковом контроле . Акустическа  склейка может быть и двухслойной - из сло  материала с большим затуханием ультразвуковых колебаний, нанесенный непосредственно на поверхность контролируемого образца , и сло , например, трансформаторного масла.

В тонких сло х различных матери - лов, используемых обычно дл  обеспечени  акустических контактов между образцом и звукопроводами, не происходит заметного затухани  ультразву- ковых колебаний, поэтому така  склейка  вл етс  резонансным элементом и при отражении от нее ультразвукова  волна испытывает, в отличие от случа  отражени  от границы двух сред, сдвиг фазы колебаний, отличный от О или 180 . Если использовать дл  акустической склейки материал, сильно поглощающий ультразвуковые колебани , возникновение переотражений в слое склейки будет затруднено и величина сдвига фаз ультразвуковых колебаний при отражении может быть заметно уменьшена.

Дл  того, чтобы ошибка измерени  затухани  ультразвуковых колебании не превышала абсолютном величины требуемой погрешности ft«Uопределени  затухани  ультразвука за счет вли ни  контактных слоев, их толщину устанавливают из соотношени  , 1 . П

d Hlni:U

при проведении ультразвукового контрол  по величине амплитуд эхо-импульсов , а при проведении ультразвукового контрол  по временным интерпалам между эхо-импульсами из соотношени 

, 1 . R2.DJ.v-n d 2tflnR7 w r ,

где R,, и DJ - коэффициенты отражени  и прохождени  на гпани- це образец - склейка; fa абсолютна  величина

требуемой погрешности определени  затухани  ультразвука; $1 - величина затухани 

ультразвуковых колебаний в материале контактного сло ; R коэффициент отражени 

ультразвука от iрлницы п склейка - звукопровод; и - относительна  величина требуемой точности определени  скорости ультразвука;

L и v - длина образца и скорость ультразвука в нем соответственно; ,2 - количество контактных слоев в акустической  чейке;

w - частота ультразвукового контрол .

Дополнительное повышение точности ультразвукового контрол  может быть достигнуто за счет подбора материала контактного сло  с определенными упругими характеристиками.

Точность ультразвукового контрол  как в случае измерени  в шчины затухани  в образце, так и в случае измерени  скорости ультразвука увеличиваетс , если амплитуда второго эхо-импульса из образца имеет максимально возможное значение. Дл  расчета соотношений между волновыми сопротивлени ми материалов, из которых изготовлены элементы акустичес.  чейки, обеспечивающих получение максимальном амплитуды второго эхо-импульса из образца , можно полага ь, что импрдансы звукоироводов и образцов ьчизки, так как волновые сопротивлени  контактных материалов ниже, чем твердых сред, дл  контрол  которых и предназначен предлагаемый способ. При этом утопии все коэффициенты отражени  г. границ раздела образец - контактный слой, звукопровод - контактный слой равны ,

V-

где Zf - волновое сопротивление кон-

тактного сло ;

Z - волновое сопротивление материала образца звукопровоца.

При использовании /IBVX энукопрово- дон К 1/Т|1, при игпо-ть -юзчнии одного звукопровода K 1/if5.

Таким образом, изобретение позвол ет повысить точность уль тззвукового контрол  как продольными, так и сдвиговыми волнами до точностей измерений , сопоставимых с точностью имерси- онного способа ультра лукового контрол  с помощью продольных вогн. Г то ке врем  дл  pet лпт пи г п , ч тр. О- етсч наличие бо юших -бьем ч

имер ош ой жидкое1 и F 0:1 мохег npvr-nПЯТЬ . Я ДЛЯ КОЧТррЧЯ прц в 1 1КИХ И НИЗКИХ температурах, при контроле г ао- могцыо сцкигов;.тч вол1. Ф о р м у л   изо ) е т ч ч и  

1.Способ ультразвукового кон ч/п- л , заключаклцинс  ь точ, что дают импульс ультразвук,жых колебаний в :шоскчп раллельпом образце, соединенном с обеспечением акустического контакта по краин /1 мере с одним зиукопроводом, принимают эхо-импульс ч из омрачил ч измер ют их хл- рактеристи и, по которым провод т контроль, о т л и ч а ю и и с   тем, что,с целью ковышенич , сти кот;- трсл , нерел Boaov ienuPM в образце ультразвуь с вых. к шаганий рри соедин ю 1- к комтакгиим Ь нерунпс г м обр .зцз Kri iivTUo-o материал  заданной толщины,

2.Cnoc.Th iu л. 1 , о т л и ч а ю- щ t; и с   тем, чт при пронеценчи ультразвукового контро-;л чо ьспичнпе амплитуд зхо-импульсов, то ;HHV с.

устанаВо нвамт из ссотпои -ни 

i

, 1 . d Hln2L457

где

5

5

0

)

li ( - I d M.uit про . ) «:;н ;1н 

ут тра i VKOBOH но Tub ч - р- з границу образец - контактный L. он;

Д( afico li iTH.Tq величина требуемой погре тпо1 ти очр(. затухани  у тьтр з укл Р контрог пр гмом j V - величина затухани  ультрч- звуковых колебани  в риале контактного гчоч; длина образца;

количество iuui r-i.c i:i, X i ipri. J, Способ no n. 1, о г л и ч з щ и и с   тем, ч го при лпове е н упьтра )вукоптго кочтр л  по ь;к -к ч- ным ин герва глм пы ПМР толщину сло  у, i тнан IMBJ .I- : чт- но.пени 

у

2

где R, и П,,

,-

1Пп --. 1 , J

R

w: i

R , ; ,) ( I IHUHL HII- отра.- I:HH

и прохоАденн  ульггазвум пьг: Hi1 л; ч.i viC r.rn11 м н-,,

i. чон ;

,. ; . .IP I/KL i Я

V.i P - -. h ц,..,..; 4, : Ч.

i i , i h ;K /i.iu

v ч. i, - ч - i- j4 ; т /хапи 

Г Н. ) 1 1 Т , 1 i II i JO

- n.

II

,,14 иТИЧИ1 Я 1 пЧГуЧС Т ill- ( f1 H ПЯ чрОСТИ р  li .jCTp uit ;i v ьтрл 5 ) /, .K IHUHJ

I и v - длина обрати i и скорое гь yinip, и нем с. оо nit i тп im ;

,2 - . шчеогр. г, )нт,,х

( л ( ,11 V . И К Ч(

ч ie %е;

v - -a. ioia , a. i р i згг копо- ; о к .14 т чо-1 .

, . г : н - мл ri ричл i IMP: с ,юьию

4. Способ но чл. 1 ч а к u; .i и с ч тем, ч сло  выбирают удопчегв.1

ач (.

i i н ,

(Н. IH )(.1 i ;nia I.T

llli .ВО - Ч.И 1ЛЛ

(3 - при использовании двух зву- копроводов;

при использовании одного звукопровода.

Фиг. 2

2W. /

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1 , Способ ультразвукового контроля, заключающийся в том, что возбуждают импульс ультразвуковых колебаний в плоскопараллельном образце, соединенном с обеспечением акустического контакта по крайней мере с одним заукопроводом, принимают эх-о-им. пульсы из образца и измеряют их -характеристики, по которым проводят контроль,о тличающийся тем, что,с целью повышения точности контроля, перец возбуждением в образце ультразвуковых колебаний присоединяют к контактным поверхностям образца слой контактного материала заданной толщины,
2. 2. Способ по щ и й с я тем, ультразвукового амплитуд эхо-импульсов, устанавливают из соотношения

   При л, ι, о т л и ч а ючтс при проведении контроля по величине толщину слоя _d=l__lnPlD__

   2йГ^П2ЬДб(_с’ где !’{ - коэффициент прохождения ультразвуковой волны через границу образец - контактный слой;

   Д/Д - абсолютная величина требуемой погрешности определения затухания ультразвука в контролируемом образце;

   У - величина затухания ультразвуковых колебаний в материале контактного слоя;

   L - длина образца;

   п=1,2 - количество контактных слоев,
3. 3, Способ по п. ^отличающийся тем, что при проведении ультразвукового контроля по временным интервалам между эхо-импульсамп толшину слоя устанавливают из соотношения !

   где ^d М¹ R_t·

   Rj и Щ - коэффициенты отражения и прохождения ультразвуковых волн на границе образец -- контактный слой;

   R^ - коэффициент отражения ультразвуковых волн на ΐ’Ρ а н иц е кон т а к т ι гы ι ί слой - звуколрочо.ц: атухания ультразвуковых волн в материале ко ι; та к т н о г о величина ело (I - относительная величина требуемой точности определения скорости распр о с тр а 11 е н и я ул ъ т р а з в уковых колебаний;

   длина образца и скорость ультразвука в нем соответственно;

   количество контактных в акустической слоев ячейке;

   w - частота ультразвукового контроля.
4. 4, Способ по пп. 1 - 3, о т л и щ и й с я тем, что материал слоя выбирают удовлетворяющим условию Ζ г ~Z_C z₀+z_c ’ табличное значопие fjg.’ihobo” где '7 ^(7 го сопротивления материала образца;

   табличное значение волнового сопротивления материала контактного слоя;

   A=l/if3 - при использовании двух зву- Α=1/·{Τ- при использовании одного копроводов; звукопровода.