UA138761U - Спосіб ємнісного збудження однонаправлених високочастотних імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах - Google Patents

Abstract

Спосіб ємнісного збудження однонаправлених високочастотних імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів. 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/С, 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…, при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною довжині 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 високочастотними ультразвуковими поверхневими хвилями Релея з використанням ємнісного методу збудження ультразвукових імпульсів.

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.

Найближчим аналогом |2| за технічною суттю і за результатом, що заявляється, є спосіб який включає, за 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 лише низькочастотні поверхневі хвилі.

Задачею корисної моделі є збудження однонаправлених 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 довжині ультразвукової поверхневої хвилі.

Поставлена задача вирішується тим, що за у способі ємнісного збудження однонаправлених високочастотних імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах, який включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів, згідно з корисною моделлю, 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 Її (мкс), який визначається за виразом

Ко) і1-тМ/с, 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..., при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною довжині ультразвукової поверхневої хвилі.

Забезпечення 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, які знаходяться на відстані кратній довжині 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...п - ділянки поверхні ОК, в яких збуджується імпульсне і постійне електричне поле. тА - відстань між сусідніми ділянками поверхні ОК, де необхідно збуджувати ультразвукові поверхневі імпульси. С - збуджені однонаправлені високочастотні імпульси поверхневих хвиль Релея. Стрілкою показано напрямок поширення збуджених ультразвукових імпульсів.

Спосіб реалізується наступним чином. В поверхневому шарі ОК 1, наприклад в крайній ділянці 2, формується постійне поляризуюче електричне поле, наприклад з полярністю (тк), та імпульс високочастотного електричного поля (-). Взаємодія постійного поляризуючого електричного поля (ж) і імпульсного високочастотного електричного поля (-) в ділянці 2 призводить до збудження імпульсів поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках. Один з них показано стрілкою. Через час Її, що дорівнює величині кратній періоду високочастотного електричного поля (х), формується постійне поляризуюче електричне поле з полярністю (к) та імпульс високочастотного електричного поля (-) в ділянці З поверхні ОК 1. В ділянці З також збуджуються імпульси поверхневих хвиль Релея, які поширюються в двох протилежних напрямках. Одночасно до ділянки З надходить імпульс, збуджений ділянкою 2. Оскільки вони співпадають за фазою, то їхні амплітуди складуються. бо Аналогічним чином в ділянці 4 складаються збуджений там імпульс з сумарним імпульсом від ділянок 2 і 3. Процес збудження ділянок послідовно повторюється включно до ділянки п.

Сумарний імпульс від ділянок 2...п буде поширюватись тільки в одному напрямку указаному стрілкою і буде мати амплітуду більшу за одиничну в п-1 разів. У всіх циклах збудження поляризуюче електричне поле повинно мати одну полярність. Отже, за рахунок оптимізації відстані між ділянками збудження, ефективність перетворення електричної енергії в високочастотну ультразвукову підвищується.

Таким чином збудження ефективних 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.

Джерела інформації: 1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюєва. Т. З:

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. - Мо 1(28). - С. 165-170.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб ємнісного збудження однонаправлених високочастотних імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль в металовиробах, який включає формування в поверхневому шарі металовиробу паралельних ділянок поляризуючого і високочастотного електричних полів, який відрізняється тим, що 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-тс, 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..., при цьому відстань між кожними сусідніми ділянками повинна бути кратною довжині ультразвукової поверхневої хвилі. і ше Кк 4 В в ї ще 5 пе ще х Н й Дд й У фен «френч нннннодннннннн в фронту нин В хх І тА віх ТА жа. і 0 КомпютернаверсткаВ. Мацело 00000000 777 Міністерство розвитку економіки, торгівліта сільськогогосподарства України, (0000000 вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601