СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА ВНУТРЕННИХ СТЕНКАХ ВОДОПРОВОДНЫХ ТРУБ Российский патент 1997 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к ультразвуковому контролю изделий и может быть использовано для контроля толщины отложений внутри труб, используемых для подачи воды без остановки процесса подачи.

Сущность изобретения заключается в том, что для измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб вводят ультразвуковые колебания в объект по нормали к поверхности, принимают ультразвуковые колебания прошедших через объект с противоположной стороны, при этом трубу предварительно заполняют водой, измеряют интенсивность прошедших через трубу ультразвуковых колебаний и сравнивают ее с интенсивностью ультразвуковых колебаний, прошедших через такую же трубу, заполненную такой же жидкостью, но не имеющую отложений и по этому сравнению судят о толщине отложений в трубе. Определение толщины отложений возможно осуществить, используя зависимость
,
где r суммарная толщина отложений на внутренних, диаметрально-противоположных участках стенок трубы;
V₀ амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении стенок аналогичной трубы без внутренних отложений;
V амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении через контролируемую трубу с возможными отложениями;
a коэффициент затухания ультразвуковых колебаний в контролируемом слое отложений на несущей частоте ультразвуковых колебаний (коэффициент а определяется экспериментально для каждого вида отложений).

Данная формула применима, когда затухание ультразвуковых колебаний в слое отложений много больше затухания в воде и металле, из которого изготовлена труба.

На фиг. 1 изображено устройство, с помощью которого можно осуществить измерения толщины отложений на внутренних стенках трубопровода; на фиг. 2 то же устройство, с помощью которых осуществляют контрольный замер на трубе без отложений.

Устройство для измерения толщины отложений на внутренних стенках трубопровода (фиг. 1 и 2) содержит генератор ультразвуковых колебаний 1, который соединен с излучающим пьезоэлектрическим преобразователем 2, установленным на внешней поверхности трубы 3, заполненной водой 4 и имеющей отложения 5 на внутренней поверхности (фиг. 1), приемный пьезоэлектрический преобразователь 6 установлен на диаметрально противоположной внешней поверхности трубы 3 и соединен с резонансным усилителем 7, выход которого соединен с осциллографом 8, вход синхронизации которого соединен с ультразвуковым генератором 1.

Рассмотрим осуществление способа с помощью описанного выше устройства.

Генератор ультразвуковых колебаний 1 (фиг. 1) вырабатывает ультразвуковые импульсы, которые через излучающий пьезоэлектрический преобразователь 2 вводятся в трубу 3. Ультразвуковые колебания проходят через стенку трубы 3, слой отложений 5, воду 4, слой отложений 5 на противоположной стенке трубы 3, саму стенку трубы 3 и улавливаются приемным пьезоэлектрическим преобразователем 6. Принятый сигнал, ослабленный слоями отложений, усиливается с помощью резонансного усилителя 7 и подается на вход осциллографа 8, который работает в режиме ждущей развертки и синхронизируется сигналом с генератора ультразвуковых колебаний 1. С помощью осциллографа 8 регистрируется амплитуда принятого ультразвукового сигнала. Затем подобные измерения проводятся с трубой 3 (фиг. 2), у которой не имеется отложений на внутренних стенках. Полученная амплитуда также фиксируется. Затем необходимо провести сравнение этих амплитуд, результат сравнения говорит о толщине отложений у контролируемой трубы. Толщину отложений можно определить, используя также зависимость
,
где r суммарная толщина отложений на внутренних диаметрально-противоположных участках стенок трубы;
V₀ амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении стенок образца трубы без внутренних отложений;
V амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении через контролируемую трубу с возможными отложениями;
а коэффициент затухания ультразвуковых колебаний в контролируемом слое отложений на несущей частоте ультразвуковых колебаний (а определяется экспериментально для каждого вида отложений); при затухании ультразвуковых колебаний в слое отложений много больше затухания в воде и металле, из которых изготовлена труба.

Использование: ультразвуковой контроль, а именно контроль толщины внутри труб, используемых для подачи воды без остановки процесса. Сущность: способ измерения включает ввод ультразвуковых колебаний по нормали к поверхности трубы, прием ультразвуковых колебаний, прошедших через трубу, предварительно заполненную водой, измеряют интенсивность или амплитуду прошедших через трубу ультразвуковых колебаний и сравнивают ее с интенсивностью ультразвуковых колебаний, прошедших через такую же трубу, заполненную такой же жидкостью, но не имеющую отложений и по этому сравнению судят о толщине отложений в трубе и о внутреннем проходном сечении трубы. Толщину отложений определяют по расчетной формуле. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб, заключающийся в том, что исследуемую трубу заполняют водой, вводят ультразвуковые колебания нормально поверхности трубы, принимают ультразвуковые колебания, прошедшие через трубу, с противоположной стороны, измеряют интенсивность или амплитуду прошедших через трубу ультразвуковых колебаний, а по толщине слоя отложений судят по соотношению их соответственно со значениями интенсивности или амплитуды ультразвуковых колебаний, прошедших через аналогичную трубу без внутренних отложений с аналогичной по составу водой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину слоя определяют по формуле

где V₀ амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении стенок аналогичной трубы без внутренних отложений с аналогичной по составу с водой;
V амплитуда ультразвуковых колебаний, принятых приемным преобразователем при прохождении через контролируемую трубу с возможными отложениями;
a коэффициент затухания ультразвуковых колебаний в контролируемом слое отложений на несущей частоте ультразвуковых колебаний, определяемый экспериментально для каждого вида отложений.