UA138382U - Спосіб ємнісного збудження однонаправлених імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах для продуктивної діагностики - Google Patents

Abstract

Спосіб ємнісного збудження однонаправлених імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах для продуктивної діагностики включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів. Збудження ультразвукових поверхневих імпульсів виконується в два етапи, на першому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх ділянках поверхневого шару виробу послідовно від однієї крайньої ділянки в напрямку другої крайньої ділянки з часовим інтервалом t (мкс), який визначається за виразом: t=mm/2C, де д - довжина ультразвукової хвилі Релея в поверхневому шарі виробу, мм; С - швидкість поширення поверхневої хвилі Релея в матеріалі, який підлягає контролю, мм/мкс; m - ціле число 1,2,3… На другому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх ділянках поверхневого шару виробу послідовно від другої крайньої ділянки до першої крайньої ділянки в напрямку з тим же часовим інтервалом, при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною половині довжини ультразвукової поверхневої хвилі.

Description

Корисна модель належить до техніки контролю якості матеріалів, виробів, обладнання тощо, більш конкретно, до техніки виявлення дефектів, визначення фізико-механічних характеристик, вимірювання розмірів ультразвуковими поверхневими хвилями Релея з використанням ємнісного методу збудження ультразвукових імпульсів для продуктивного контролю.

Відомий спосіб (1| збудження ультразвукових імпульсів ємнісним методом, який включає формування в поверхневому шарі електропровідного металовиробу імпульсного високочастотного електричного поля заданої частоти і дію на той же поверхневий шар виробу постійним поляризуючим електричним полем.

Суттєвим недоліком даного способу є те, що він не дозволяє збуджувати однонаправлені високочастотні поверхневі хвилі Релея.

Найбільш близьким (21 за технічною суттю і за результатом, що заявляється, є спосіб який включає, з допомогою круглого електрода, формування в поверхневому шарі електропровідного металовиробу імпульсного високочастотного електричного поля заданої частоти і дію на той же поверхневий шар виробу постійним поляризуючим електричним полем.

Суттєвим недоліком даного способу є також те, що при використанні круглого електрода в основному збуджуються поздовжні хвилі, які не дозволяють контролювати якість поверхневого шару металовиробу. Збуджені поверхневі хвилі мають незначну амплітуду. При використанні круглих електродів можливо збуджувати тільки низькочастотні поверхневі хвилі.

Задачею корисної моделі є збудження почергово двонаправлених високочастотних ультразвукових імпульсів за рахунок складання амплітуд з однаковою фазою ультразвукових імпульсів, послідовно збуджених в локальних ділянках поверхні об'єкта контролю (ОК), які знаходяться на відстані кратній половині довжини ультразвукової поверхневої хвилі.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що за відомим способом ємнісного збудження однонаправлених імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах для продуктивної діагностики, який включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів, збудження ультразвукових поверхневих імпульсів виконується в два етапи, на першому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх ділянках поверхневого шару виробу послідовно від однієї крайньої ділянки в напрямку другої крайньої ділянки з часовим інтервалом

Зо Ї (мкс), який визначається за виразом

Ії-тл2с, де А - довжина ультразвукової хвилі Релея в поверхневому шарі виробу, мм;

С - швидкість поширення поверхневої хвилі Релея в матеріалі, який підлягає контролю,

ММм/мке; т - ціле число 1,2,3..., на другому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх ділянках поверхневого шару виробу послідовно від другої крайньої ділянки до першої крайньої ділянки в напрямку з тим же часовим інтервалом, при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною половині довжини ультразвукової поверхневої хвилі. Надалі процедура двохетапного контролю повторюється.

Збудження однонаправлених високочастотних ультразвукових імпульсів забезпечується за рахунок складання амплітуд з однаковою фазою ультразвукових імпульсів, збуджених в локальних ділянках поверхні ОК послідовно в напрямку від однієї крайньої ділянки до другої та від другої до першої. При цьому ділянки знаходяться на відстані кратній половині довжини ультразвукової поверхневої хвилі одна від одної.

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

На кресленні позначено: 1 - об'єкт контролю (ОК); 2 - перший край; З - другий край; 4 - перший напрямок поширення поверхневої ультразвукової хвилі; 5 - другий напрямок поширення поверхневої ультразвукової хвилі; 6...п - ділянки поверхні ОК, в яких збуджується імпульсне і постійне електричне поле. т//2 - відстань між сусідніми ділянками поверхні ОК, де необхідно збуджувати ультразвукові поверхневі імпульси. С - збуджені однонаправлені високочастотні імпульси поверхневих хвиль Релея. Стрілками 4 і 5 показано напрямки почергового поширення збуджених ультразвукових імпульсів С.

Спосіб реалізується наступним чином. На першому етапі зондування ультразвуковими імпульсами в поверхневому шарі ОК 1, наприклад з краю 2 в крайній ділянці 6, формується постійне поляризуюче електричне поле з полярністю почергово (- -) та імпульс високочастотного електричного поля (-). Взаємодія постійного поляризуючого електричного поля (їж -) і імпульсного високочастотного електричного поля (-) в крайній ділянці 6 призводить бо до збудження імпульсів поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках. Через час ї що дорівнює величині кратній половині періоду високочастотного електричного поля (-), формується постійне поляризуюче електричне поле з полярністю (к-), яка чередується в кожній наступній ділянці, та імпульс високочастотного електричного поля (-) в ділянці 7 поверхні ОК. В ділянці 7 також збуджуються імпульси поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках. Одночасно до ділянки 7 надходить імпульс, збуджений ділянкою 6. Оскільки вони співпадають за фазою, то їхні амплітуди складуються.

Аналогічним чином в ділянці 8 складаються збуджений там імпульс з сумарним імпульсом від ділянок 6 і 7. Процес збудження ділянок послідовно повторюється в напрямку краю 3 включно до ділянки п. Сумарний імпульс від ділянок 6...п буде поширюватись тільки в одному напрямку указаному стрілкою 4 і буде мати амплітуду більшу за одиничну в п-1 разів. Поляризуюче електричне поле повинно мати різну полярність, у випадку коли т непарне, для сусідніх ділянок, і однакову полярність, коли т парне.

На другому етапі зондування ультразвуковими імпульсами в поверхневому шарі ОК 1, з краю З в крайній ділянці п, формується постійне поляризуюче електричне поле з полярністю почергово (ї -) та імпульс високочастотного електричного поля (5). Взаємодія постійного поляризуючого електричного поля (5 -) і імпульсного високочастотного електричного поля (-) в крайній ділянці п призводить до збудження імпульсів поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках. Через час ї що дорівнює величині кратній половині періоду високочастотного електричного поля (5), формується постійне поляризуюче електричне поле з полярністю (ї-), яка чередується в кожній наступній ділянці, та імпульс високочастотного електричного поля (--) в ділянці 8 поверхні ОК. В ділянці 8 також збуджуються імпульси поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках.

Одночасно до ділянки 8 надходить імпульс, збуджений ділянкою п. Оскільки вони співпадають за фазою, то їхні амплітуди складуються. Аналогічним чином в ділянці 7 складаються збуджений там імпульс з сумарним імпульсом від ділянок п і 8. Процес збудження ділянок послідовно повторюється в напрямку краю 2 включно до ділянки 6. Сумарний імпульс від ділянок 6...п буде поширюватись тільки в одному напрямку указаному стрілкою 5 і буде мати амплітуду більшу за одиничну в п-1 разів. Поляризуюче електричне поле повинно мати різну полярність, у випадку коли т непарне, для сусідніх ділянок, і однакову полярність, коли т

Зо парне.

Надалі процес зондування поверхні ОК 1 повторюється, виконуючи контроль в двох напрямках, що підвищує продуктивність контролю в два рази.

Таким чином збудження ефективних почергово однонаправлених високочастотних ультразвукових імпульсів поверхневих хвиль Релея забезпечується за рахунок складання з однаковою фазою амплітуд ультразвукових імпульсів, послідовно збуджених в локальних ділянках поверхні металовиробу, які розташовуються на оптимальній відстані одна від одної, що суттєво підвищує продуктивність діагностики.

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

Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2006. - 864 с. 2. Ноздрачева Е.Л Особенности возбуждения ультразвуковьїх импульсов емкостньім преобразователем / Ноздрачева Е.Л., Сучков Г.М., Петрищев О.Н. // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: "Обчислювальна техніка та автоматизація". -

Красноармійськ. - 2015. - Ме 1(28). - С. 165-170.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб ємнісного збудження однонаправлених імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах для продуктивної діагностики, який включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів, який відрізняється тим, що збудження ультразвукових поверхневих імпульсів виконується в два етапи, на першому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх ділянках поверхневого шару виробу послідовно від однієї крайньої ділянки в напрямку другої крайньої ділянки з часовим інтервалом ї (мкс), який визначається за виразом: Ії-тХ/2б, де Х. - довжина ультразвукової хвилі Релея в поверхневому шарі виробу, мм; С - швидкість поширення поверхневої хвилі Релея в матеріалі, який підлягає контролю, мм/мкс; т - ціле число 1, 2, 3..., на другому етапі поляризуюче і високочастотне електричні поля збуджуються в сусідніх бо ділянках поверхневого шару виробу послідовно від другої крайньої ділянки до першої крайньої ділянки в напрямку з тим же часовим інтервалом, при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною половині довжини ультразвукової поверхневої хвилі. ш-й 8. Ні х я р. ї М У х в я рй й х г» ла | її | то | НИ х М | | | ! | Я ; х о ! ! ! | | й х ! я і х Ї х : ї дк і Н Ся ре і Е ; і ! яд АЄС х шт | шщщ- | ше а аа х тлі | тай тай таА/ З і їх у