вид
17 Апреля 2024г, Среда€ — 99.9341, $ — 94.0742
Эти методы, в России чаще называемые теневыми, основаны на наблюдении изменения параметров прошедшего через ОК акустического сигнала (сквозного сигнала). На начальном этапе развития использовали непрерывное излучение, а признаком дефекта было уменьшение амплитуды сквозного сигнала, вызванное образуемой дефектом звуковой тенью. Поэтому термин "теневой" адекватно отражал содержание метода. Однако в дальнейшем области применения рассматриваемых методов расширились.
Методы начали применять для определения физико-механических свойств материалов, когда контролируемые параметры (упругие постоянные, коэффициент затухания, плотность и т.п.) не связаны с образующими звуковую тень нарушениями сплошности. При этом в большинстве случаев непрерывное излучение было заменено импульсным. Существенно расширено также число информативных параметров сквозного сигнала, к которым кроме амплитуды добавились фаза, время прихода и спектр.
Таким образом, теневой метод можно рассматривать как частный случай более общего понятия "метод прохождения". Кстати, в англоязычной литературе последний называется through transmission technique, что полностью соответствует русскому термину "метод прохождения". Понятие "теневой метод" в английском языке не применяется.
При контроле методами прохождения излучающий и приемный преобразователи располагают по разные стороны от ОК или контролируемого его участка. В некоторых методах прохождения преобразователи размещают с одной стороны от ОК на определенном расстоянии друг от друга. Информацию получают, измеряя параметры прошедшего от излучателя к приемнику сквозного сигнала.
Амплитудный метод прохождения (или амплитудный теневой метод) (рис. 2.4, а) основан на регистрации уменьшения амплитуды сквозного сигнала под влиянием дефекта, затрудняющего прохождение сигнала и создающего звуковую тень. Для контроля этим методом можно использовать тот же импульсный дефектоскоп, который включают по раздельной схеме, причем излучающий и приемный преобразователи располагают по разные стороны от ОК. Иногда применяют специализированные более простые по схеме приборы.
Временной метод прохождения (временной теневой метод, рис. 2.4, б) основан на измерении запаздывания импульса, вызванного огибанием дефекта. При этом в отличие от велосиметрического метода тип упругой волны (обычно продольной) не меняется. В этом методе информационным параметром служит время прихода сквозного сигнала. Метод эффективен при контроле материалов с большим рассеянием УЗ, например бетона, огнеупорного кирпича и т.п.
Метод многократной тени аналогичен амплитудному методу прохождения (теневому), но о наличии дефекта судят при этом по амплитуде сквозного сигнала (теневого импульса), многократно (обычно двукратно) прошедшего между параллельными поверхностями изделия. Метод более чувствителен, чем теневой или зеркально-теневой, так как волны проходят через дефектную зону несколько раз, но менее помехоустойчив.
Рассмотренные выше разновидности метода прохождения используют для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности. Методы прохождения, применяемые для контроля физико-механических свойств материалов, не связанных с нарушениями сплошности, в свою очередь, делятся на методы: сквозного прозвучивания, продольного профилирования и поверхностного прозвучивания с постоянной базой.
Фотоакустнческая микроскопия. В фотоакустической микроскопии акустические колебания генерируются вследствие термоупругого эффекта при освещении ОК модулированным световым потоком (например, импульсным лазером), сфокусированным на поверхности ОК. Энергия светового потока, поглощаясь в материале, порождает тепловую волну, параметры которой зависят от теплофизи-еских характеристик ОК. Тепловая волна приводит к появлению термоупругих колебаний, которые регистрируются, например, пьезоэлектрическим детектором.
Сканирование поверхности ОК лучом лазера синхронизовано с разверткой экра¬на дисплея. Сканируя лучом поверхность исследуемого объекта, можно получить информацию о его однородности. Например, нарушение сплошности образца (трещины, расслоения) приведет к локальному изменению теплоемкости и теплопроводности, что проявится в величине регистрируемого фотоакустического сигнала.
Велосиметрический метод (рис. 2.4, в) основан на регистрации изменения скорости упругих волн в зоне дефекта. Например, если в тонком изделии распространяется изгибная волна, то появление расслоения вызывает уменьшение ее фазовой и групповой скоростей. Это явление фиксируют по сдвигу фазы прошедшей волны или запаздыванию прихода импульса. Метод имеет несколько вариантов, реализуемых при одно- и двустороннем доступе к ОК. Его применяют для контроля изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и качества соединения слоев в многослойных конструкциях.
Акустическая микроскопия, как отмечено ранее, может также применяться в теневом варианте. Такой способ контроля не получил распространения.
Ультразвуковая томография. Этот термин часто применяют в отношении различных систем визуализации дефектов. Между тем, первоначально он применялся для УЗ-систем, в которых пытались реализовать подход, повторяющий рентгеновскую томографию, т.е. сквозное прозвучивание ОК по разным направлениям с выделением особенностей ОК, полученных при разных направлениях лучей. Моделируется распространение УЗ-волн между излучателем и приемником с учетом рефракции на неоднородностях. Конкретно, моделируется возможность повышения разрешающей способности при наличии в ОК двух или нескольких дефектов.
Метод лазерного детектирования. Известны методы визуального представления акустических полей в прозрачных жидкостях и твердых средах, основанные на дифракции света на упругих волнах. Они применяются для исследования поля излучения преобразователя и поля дифракции на препятствии.
Термоакустический метод контроля называют также УЗ-локальной термографией. Метод состоит в том, что в ОК вводятся мощные низкочастотные (~20 кГц) УЗ-колебания. На дефекте они превращаются в теплоту (рис. 2.5). Чем больше влияние дефекта на упругие свойства материала, тем больше величина упругого гистерезиса и тем больше выделение теплоты. Повышение температуры фиксируется термовизором.
Достоинства метода - возможность контроля как металлических материалов, так и композитов; быстрая сортировка деталей на дефектные и бездефектные; высокая скорость контроля (площадь 1 м2 контролируется за 1 ... 2 мин); преимущественное выявление дефектов, склонных к развитию. Однако чувствительность метода, по-видимому, невелика и падает по мере увеличения глубины залегания дефекта от поверхности ОК на несколько миллиметров.
Метод применяют в авиации при контроле крыльев самолетов и других деталей. Выявляются области скрытой коррозии, расслоения, трещины в рядах заклепок. Можно применять метод при циклических испытаниях ОК. В этом случае название метода "термоакустический" не вполне правильно, поскольку колебания возбуждаются механическим способом.
Пьезоизлучатель и пьезоприемник с предусилителем закрепляются на деталях вращающегося объекта, причем они расположены не напротив друг друга, как в обычном методе прохождения.
Комбинированные методы. Эти методы содержат признаки как методов отражения, так и методов прохождения.
Зеркально-теневой (ЗТ) метод основан на измерении амплитуды донного сигнала. На рис. 2.6, а отраженный луч показан смещенным в сторону. По технике выполнения (фиксируется эхосигнал) - это метод отражения, а по физической сущности (измеряют ослабление дефектом сигнала, дважды прошедшего ОК) он близок к теневому методу, поэтому его относят не к методам прохождения, а к комбинированным методам.
ЗТ-метод часто применяют совместно с эхометодом. Наблюдают одновременно за появлением эхосигналов и возможным ослаблением донного сигнала дефектами, которые не дают четких эхосигналов и плохо выявляются эхометодом. Это может быть скопление очень мелких дефектов или дефект, расположенный так, что отраженный от него сигнал уходит в сторону и не попадает на приемный преобразователь.
Эхотеневой метод основан на анализе как прошедших, так и отраженных волн (рис. 2.6, б).
Эхосквозной метод (рис. 2.6, в). Излучатель и приемник располагают по разные стороны от ОК. Наблюдают сквозной сигнал I, сигнал II, двукратно отраженный в изделии, а в случае появления полупрозрачного дефекта - также эхосквозные сигналы III и IV, соответствующие отражениям от дефекта волн, идущих от верхней и нижней поверхностей ОК. Большой непрозрачный дефект обнаруживают по исчезновению сигнала I, т.е. теневым методом, а также сигнала II, т.е. методом многократной тени. Полупрозрачные или небольшие дефекты обнаруживают по появлению эхосквозных сигналов III и IV.
Реверберационно-сквозной (акустико-ультразвуковой) метод сочетает признаки метода многократной тени и УЗ-реверберационного методов. На ОК небольшой толщины на некотором расстоянии друг от друга устанавливают прямые излучающий и приемный преобразователи. Излученные импульсы продольных волн после многократных отражений от стенок ОК достигают приемника. Наличие в ОК неоднородностей меняет условия прохождения импульсов. Дефекты регистрируют по изменению амплитуды и спектра принятых сигналов. Метод применяют для контроля изделий из ПКМ и соединений в многослойных конструкциях.
Предыдущая статья
Следующая статья
← вернуться в раздел Методы контроля и проверки трубопроводной арматуры
← вернуться в оглавление справочника
