SU900179A1 - Способ определени ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов и устройство дл осуществлени способа - Google Patents

Description

Изобретение относится к ультразвуковому контролю качества материалов и изделий, а именно к технике измерения и контроля ширины диаграммы направленности пьезоэлектрических преобразователей и дефектоскопов.

Известен способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что определяют соотношение амплитуд сигналов, отраженных от искусственного дефекта, например несплошности, на двух и более частотах возбужденных в эталонном образце ультразвуковых колебаний [1] .

Недостатком^способа является низкая точность определения ширины диаграммы направленности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, заключающийся в том, что в образце с искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы от искусственного отражателя образца и измеряют отношение амплитуд эхо-сигналов 'относительно их максимального значения [2] .

Недостатками способа являются низкая точность измерений, обусловленная влиянием нестабильности акустического контакта между преобразователем и поверхностью образца, и низкая производительность поверочных работ, связанная с длительностью притирания преобразователя к поверхности образца и многократными перемещениями образца при измерениях.

Известны устройства для определения основных характеристик и параметров преобразователей, например устройство для определения коэффи

90!

циентов преобразования и амплитудно-частотной характеристики преоб-‘ разователей, включающее генератор радиоимпульсов, усилитель, осциллограф, селектор, анализатор спектра, частотомер, исследуемый искатель, образец и измерительный искатель [3] » Однако это устройство характеризуется сложностью конструкции и ограниченностью применения, так как значения характеристических импедансов образца и контролируемого изделия должны быть близкими, а затухание в материале образца малым.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения ширины диаграммы направленности преобразователей и дефектоскопов, содержащее генератор импульсов, электрически соединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измеритель отношения амплитуд эхо-импульсов, электрически соединенный с преобразователем [4] .

Недостатками известного устройства при его использовании в поверке преобразователей и дефектоскопов являются низкая точность измерений и необходимость применения дополнительных механизмов для притирки и перемещения преобразователей по поверхности образца.

Цель изобретения - увеличение . точности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что используют образец с несколь кими искусственными отражателями, равноудаленными от центрального отражателя, фиксируют положение преобразователя таким образом, чтобы амплитуды эхо-сигналов от равноудаленных дополнительных отражателей были равны, измеряют отношения амплитуд эхо-сигналов от центрального и дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности в эхо-режиме на уровне 0,5* При этом в устройстве преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец акустической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленными отражателями одинакового размера и с одинаковой отражательной способностью, равноудаленными от центрального отражателя по угловой и радиальным координатам

И 79 4 полярной системы координат, центр которой лежит в точке пересечения поверхности, на которой установлен преобразователь с нормалью к этой поверхности, восстановленной через центральный отражатель.

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2, электрически соединенный с генератором 1, образец 3 акустической нагрузки, в котором выполнены ненаправленные центральный отражатель 4 и t5 дополнительные отражатели 5-8 и измеритель 9 отношения амплитуд эхоимпульсов, электрически соединенный с преобразователем 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Акустические импульсы излучаются в образец 3 акустической нагрузки преобразователем 2, который возбуждается генератором 1, при этом ²⁵ формируется акустическое поле преобразователя 2о Распространяясь в образец 3 акустической нагрузки сигналы отражаются от ненаправленных отражателей 4-8 одинакового размера и с одинаковой отражающей способностью. Отраженные эхо-сигналы возвращаются на преобразователь 2 разделенными во времени и поступают на измеритель 9 отношения амплитуд эхо-сигналов. Перемещая преобразователь 2 по поверхности образца 3 акустической нагрузки добиваются, чтобы на измерителе 9 отношения амплитуд . эхо-импульсов от равноудаленных от 40 центрального отражателя 4 были равны, затем преобразователь 2 устанавливают неподвижно и при измерениях его положение сохраняется неизменным. Измеряя отношение амплитуд эхо-импульсов от дополнительных отражателей 5“8 относительно центрального отражателя 4, определяют волновой параметр, а из соотношения /V· >

Ugon Г СсГ ¹ since ^цгнтр L — · Sinct J ’ где X, - угол между центральным 4 и дополнительными отражателями 5-8;

- функция Бесселя 1-го рода;

I

-¾²¹²--отношение амплитуд зхо-си|— “*^в налов от центрального 4 и дополнительных 5”3 отражателей .

Ширина диаграммы направленности преобразователя в эхо-режиме характеризуется значением диаграммы направленности на уровне 0,5. Ее находят по известной величине U из соотношения θ = 2 arcs in 0,52, где Θ - ширина диаграммы направленности .

В устройстве и-способе уменьшается влияние погрешности, обусловленной переходным слоем и его нестабильностью, увеличивается точность измерений примерно в 5~6 раз по сравнению со способом и устройством, применяемых для этих целей в настоящее время.

ιβ

IS

Claims (3)

1. циентов преобразований и амплитудно-частотной характеристики преобразователей , включающее генератор радиоимпульсовр усилитель, осциллограф , селектор, анализатор спектр частотомер, исследуемый искатель, образец и измерительный искатель 3 Однако это устройство характеризуетс  сложностью конструкции и ограниченностью применени , так как значени  характеристических импедансов образца и контролируемого издели  должны быть близкими, а затухание в материале образца малым. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  уст ройство дл  определени  ширины диа раммы направленности преобразователей и дефектоскопов, содержащее генератор импульсов, электрически соединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измеритель отношени  амплитуд эхо-импульсов, электрически соединенный с преобразователем 1 . Недостатками известного устройст ва при его использовании в поверке преобразователей и дефектоскопов  вл ютс  низка  точность измерений и необходимость применени  дополнительных механизмов дл  притирки и перемещени  преобразователей по поверхности образца. Цель изобретени  - увеличение . точности и производительности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что используют образец с неско кими искусственными отражател ми, равноудаленными от центрального отражател , фиксируют положение преоб разовател  таким образом, чтобы амп литуды эхо-сигналов от равноудаленных дополнительных отражателей были равны, измер ют отношени  ампл туд эхо-сигналов от центрального и дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направле ности в эхо-режиме на уровне 0,5 При этом в устройстве преобразователь установлен на образце неподвижно , а образец акустической на грузки снабжен дополнительными ненаправленными отражател ми одинакового размера и с одинаковой отражательной способностьнэ, рависудаленными от центрального отражател  по угловой и радиальным координатам пол рной системы координат, центр которой лежит в точке пересечени  поверхности, на которой установлен преобразователь с нормалью к этой поверхности, восстановленной через центральный отражатель. На чертеже показано устройство дл  осуществлени  способа. Устройство содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2, электрически соединенный с генератором 1, образец 3 акустической нагрузки, в котором выполнены ненаправленные центральный отражатель 4 и дополнительные отражатели 5-8 и измеритель 9 отношени  амплитуд эхоимпульсов , электрически соединенный с преобразователем 2. Способ осуществл етс  следующим образом. Акустические импульсы излучаютс  в образец 3 акустической нагрузки преобразователем 2, который возбуждаетс  генератором 1, при этом формируетс  акустическое поле преобразовател  2о Распростран  сь в образец 3 акустической нагрузки сигналы отражаютс  от ненаправленных отражателей -8 одинакового размера и с одинаковой отражаюи(ей способностью Отраженные эхо-сигналы возвращаютс  на преобразователь 2 разделенными во времени и поступают на измеритель 9 отношени  амплитуд эхо-сигналов. Перемеща  преобразователь 2 по поверхности образца 3 акустической нагрузки добиваютс , чтобы на измерителе 5 отношени  амплитуд эхо-импульсов от равноудаленных от центрального отражател  k были равны , затем преобразователь 2 устанавливают неподвижно и при измерени х его положение сохран етс  неизменным. Измер   отношение амплитуд эхо-импульсов от дополнительных отражателей 5-8 относительно центрального отражател  t, определ ют волновой параметр.а из соотношени  Г аЗ (-5- siHoc) Цдои СоС) L f . Siha J где (C - угол между центральным 4 и дополнительными отражател ми 5-8; 3 - функци  Бессел  1-го рода отношение амплитуд эхо-сиг налов от центрального k и дополнительных fj-S отражателей . Ширина диаграммы направленности преобразовател  в эхо-режиме характеризуетс  значением диаг{ аммы направленности на уровне 0,5. Ее наход т по известной величине U из соотношени  arcs in 0,52, где 0 - ширина диаграммы направ ленности . В устройстве и-способе уменьшаетс  вли ние погрешности, обусловленной переходным слоем и его нестабильностью, увеличиваетс  точность измерений примерно в р по сравнению со способом и устройством , примен емых дл  этих целей в насто щее врем  Формула изобретени  1. Способ определени  Ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоско пов, заключающийс  в том, что в образце с искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы от искусственного отражател  образца и измер ют отношение амплитуд эхо-сигналов относительно их максимального значени , отлича ющийс  тем, что, с целью повы шени  точности и производительности используют образец с несколькими искусственными отражател ми, равноудаленными от центрального отражате фиксируют положение преобразовател таким образом, чтобы амплитуды эхо сигналов от центрального и дополни тельных отражателей были равны, из мер ют отношени  амплитуд эхо-сиг9 налов от равноудаленных дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности   эхорежиме на уровне 0,5. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по П.1, содержащее генератор импульсов, электрически соединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измеритель отношени  амплитуд эхо-импульсов, электрически соединенный с преобразователем, отличаю uteecfl тем, что, преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец акустической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленными отражател ми одинакового размера и с одинаковой отражающей способностью, равноудаленными от центрального отражател , по угловой и радиальным координатам пол рной системы координат, центр которой лежит в точке пересечени  поверхности, на которой установлен преобразователь с нормалью к этой поверхности, восстановленной через центральный отражатель. Источники информацииJ прин тые ао внимание при экспертизе К Неразрушающие испытани . Под ред. Р.Мак-Настера, М.-Л., Энерги , 1965, кн. 2, с. 325.
2. 2.Приборы дл  неразрушающего контрол  материалов и изделий. Под ред. В.В.Клюева. М., Машиностроение , 1976, кн. 2, с. 195 (прототип ) .
3. 3.Там же, с. 193. Ц Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Основные параметры и методы их измерений.ГОСТ 3702-79, п. k.S.2. (прототип).