UA137260U - Спосіб товщинометрії металовиробів з використанням імпульсів зсувних ультразвукових коливань - Google Patents

Abstract

Спосіб товщинометрії металовиробів з використанням імпульсів зсувних ультразвукових коливань включає збудження і прийом відбитих імпульсів від сторони, протилежної збудженню об'ємних зсувних ультразвукових високочастотних імпульсів, та вимірювання товщини виробу за параметрами прийнятих сигналів. При цьому на зразку з відомою товщиною одним електромагнітно-акустичним перетворювачем з однієї точки збуджуються одночасно об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси нормально до поверхні металовиробу та під кутом до цієї поверхні. Приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті від протилежної сторони виробу, другим, жорстко з'єднаним з першим, електромагнітно-акустичним перетворювачем, який розташовується на відстані від першого електромагнітно-акустичного перетворювача. Приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті під кутом від протилежної сторони виробу, а розрахункову відстань між збуджуючим та приймаючим електромагнітно-акустичними перетворювачами визначають за виразом: , де - час розповсюдження у зразку з відомою товщиною зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні виробу; - час розповсюдження у зразку з відомою товщиною зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні виробу. Після корекції відстані між перетворювачами повторюють операції товщинометрії на об'єкті контролю (ОК), а товщину виробу визначають за виразом: , де - час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні ОК; - час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні ОК.

Description

Корисна модель належить до техніки контролю якості матеріалів, виробів, обладнання тощо, більш конкретно до техніки ультразвукового контролю, зокрема для вимірювання товщини металовиробів, які знаходяться в експлуатації, з використанням імпульсів зсувних ультразвукових коливань.

Відомий спосіб (1| вимірювання товщини металовиробів, який включає калібровку на зразках з матеріалу, що підлягає контролю, збудження та прийом зсувних ультразвукових імпульсів нормально поверхні об'єкта контролю (ОК) та визначення товщини виробу за часом проходження ультразвукових імпульсів у виробі.

Суттєвим недоліком даного способу є те, що матеріал виробів, що знаходиться в експлуатації, з часом змінює свої пружні властивості. Часто матеріал виробу, який експлуатується, невідомий. Тому точність вимірювання товщини буде недостатньою.

Найбільш близьким за технічною суттю і за результатом, що заявляється, є спосіб (2) вимірювання товщини, який включає калібровку на зразках з матеріалу, який підлягає контролю, збудження та прийом об'ємних зсувних ультразвукових імпульсів нормально поверхні об'єкта контролю електромагнітно-акустичним перетворювачем та визначення товщини виробу за часом проходження ультразвукових імпульсів у виробі.

Точність вимірювань товщини цим способом є недостатньою, оскільки матеріал виробів, що знаходяться в експлуатації, з часом змінює свої пружні властивості, тобто швидкість розповсюдження ультразвукових імпульсів буде невідомою. Часто матеріал металовиробів, які експлуатуються, невідомий, наприклад в газопроводах, мостах, залізничних рейках тощо.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення точності вимірювань товщини ОК з невідомою швидкістю розповсюдження ультразвукових імпульсів в їхньому матеріалі.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що за відомим способом товщинометрії металовиробів з використанням імпульсів зсувних ультразвукових коливань, який включає збудження і прийом відбитих імпульсів від сторони, протилежної збудженню об'ємних зсувних ультразвукових високочастотних імпульсів, та вимірювання товщини виробу за параметрами прийнятих сигналів, згідно з корисною моделлю, на зразку з відомою товщиною Н одним електромагнітно-акустичним (ЕМА) перетворювачем (ЕМАП) з однієї точки збуджуються одночасно об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси нормально до поверхні

Зо металовиробу та під кутом до цієї поверхні, приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті від протилежної сторони виробу, другим, жорстко з'єднаним з першим електромагнітно-акустичним перетворювачем, який розташовується на відстані Ї від першого електромагнітно-акустичного перетворювача, приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті під кутом від протилежної сторони виробу, а розрахункову відстань Ї між збуджуючим та приймаючим електромагнітно-акустичними перетвайювіднами визначають за виразом:

Н 2-Ч де нн. час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні виробу; 2. час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні виробу.

Після корекції відстані | між перетворювачами повторюють операції товщинометрії на об'єкр контреол , а товщину виробу Н" визначають за виразом: 2 ув-8 де Ів. час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні ОК; 4. час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні ОК.

Підвищення точності вимірювань товщини ОК забезпечується шляхом одночасного використання часу розповсюдження зсувних ультразвукових імпульсів в двох напрямках в об'ємі

ОК та корекції відстані між ЕМАП.

На кресленні наведено спрощену схему для пояснення принципу реалізації запропонованого способу.

На кресленні позначено: 1 - перший суміщений ЕМАП; 2 - точка збудження імпульсів зсувних ультразвукових коливань нормально поверхні ОК і під кутом до неї; З - другий ЕМАП для з . . " . ж прийому імпульсів зсувних ультразвукових коливань під кутом до поверхні ОК; 4 - ОК; Н - товщина ОК; 71 - зсувні ультразвукові хвилі; | - відстань між першим і другим ЕМАП, а - кут введення зсувних ультразвукових імпульсів.

Спосіб реалізується наступним чином. Перший ЕМАП 1 на зразку ОК 4 з відомою товщиною

Н одним електромагнітно-акустичним ЕМАП 1 з точки 2 збуджує одночасно об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси Сі нормально до поверхні ОК 4 та під кутом а до цієї поверхні. Об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси Сі, відбиті від протилежної сторони зразка ОК 4, нормально його поверхні приймаються ЕМАП 1 з часом фіксації 7 Об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси Су відбиті під кутом «а від протилежної сторони зразка ОК 4, приймаються з часом Ще другим ЕМАП 3, жорстко з'єднаним з першим ЕМАП 1.

Конструктивно відстань Ї між ЕМАП 1 і ЕМАП З встановлена жорстко. Оскільки конструктивно відстань І не завжди є рівною фізичному значенню Г, що відповідає розповсюдженню ультррзвуйаву променів, то її величину розраховують згідно з виразом: - ет уУ2 7 Ч н де н. час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні ОК 4; 2 - час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі під кутом а до поверхні ОК 4.

Корекцію відстані І між ЕМАП 1 і З виконують один раз.

Після корекції відстані І між перетворювачами повторюють операції товщинометрії на ОК 4, а товщину Явробу НН визначають за виразом: 2 ущ-8 4-13 де Ів. час розповсюдження у ОК 4 зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні ОК 4; м. час розповсюдження у ОК 4 зсувної ультразвукової хвилі під кутом с до поверхні ОК 4.

Таким чином, за рахунок збудження та прийому зсувних імпульсів нормально поверхні ОК та під кутом до неї і уточнення відстані між ЕМАП забезпечується точне вимірювання товщини плоскопаралельних виробів з невідомими швидкостями розповсюдження ультразвукових хвиль.

Джерела інформації: 1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.3:

Зо Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М: Машиностроениєеє. - 2006. - 864 с. 2. ЗиспКом О.М, Тагапепко Ми.К., Кнпотуак мМи.М.А. Моп-Сопіасі Мийтипсіопа! ОПгавопіс

Тгапздисег тог Меазигетепів апа Моп-ЮОезігисіїме Тевіїпуд // Меазигетепі Тесппідиев, 2016, Мое12,

Моїште 59, Івзце 9, рр 990-993.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб товщинометрії металовиробів з використанням імпульсів зсувних ультразвукових коливань, який включає збудження і прийом відбитих імпульсів від сторони, протилежної збудженню об'ємних зсувних ультразвукових високочастотних імпульсів, та вимірювання товщини виробу за параметрами прийнятих сигналів, який відрізняється тим, що на зразку з відомою товщиною Н одним електромагнітно-акустичним перетворювачем з однієї точки збуджуються одночасно об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси нормально до поверхні металовиробу та під кутом до цієї поверхні, приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті від протилежної сторони виробу, другим, жорстко з'єднаним з першим, електромагнітно-акустичним перетворювачем, який розташовується на відстані !| від першого електромагнітно-акустичного перетворювача, приймаються об'ємні зсувні ультразвукові високочастотні імпульси, відбиті під кутом від протилежної сторони виробу, а розрахункову відстань І між збуджуючим та приймаючим електромагнітно-акустичними переіворювавами визначають за виразом: нич ПУ н ;

   де нн. час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні виробу; 2 - час розповсюдження у зразку з відомою товщиною Н зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні виробу, після корекції відстані | між перетворювачами повторюють операції товщинометрії на об'єкті Ж контролію (ОК1а товщину виробу Н визначають за виразом: 2 2 2 ув де Із. час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі нормально поверхні ОК; 4 - час розповсюдження у об'єкті контролю зсувної ультразвукової хвилі під кутом до поверхні

   ОК. кож В ХЕ й і Бе ! 55 кЯ К х і або і анна кн АННА А А А