СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Российский патент 2012 года по МПК G01N29/04 

Описание патента на изобретение RU2445614C1

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения свойств и кристаллической структуры материалов изделий по их виброакустическим характеристикам.

Известен волновой способ контроля свойств материалов изделий [1]. Способ заключается в том, что ударным механизмом наносят удар по образцу, закрепленному в держателе только с одной стороны, в двух направлениях - по вертикальной оси сверху (сжимающий удар) и по касательной у нижнего свободного края образца (касательный удар). Записывают на ЭВМ через микрофон, находящийся в 20 см от образца, собственные волны образца от двух ударов (две записи). Полученные записи подвергают спектральному анализу, выявляют из первой записи резонансную частоту от сжимающего удара, выявляют из второй записи касательную резонансную частоту, вводят полученные результаты в ЭВМ и проводят расчеты свойств материала изделия.

Устройство, реализующее данный способ, включает ударный механизм для возбуждения акустического сигнала от изделия, микрофон для принятия акустических сигналов и преобразование их в электрические и ЭВМ для регистрации и обработки сигналов, полученных от образца.

Недостатком данных способа и устройства является то, что при возбуждении в образце колебаний ударным механизмом спектральный состав возбуждаемых колебаний в большой мере зависит от свойств ударника и качества взаимодействующих поверхностей, что в свою очередь снижает точность и достоверность контроля свойств исследуемых материалов.

Известен также способ контроля физических параметров объекта [2], включающий возбуждение упругих или электрических колебаний посредством источника колебаний, подключенного к контролируемому объекту, прием соответственно электрических или упругих колебаний с последующим их преобразованием в электрические сигналы и усиление, определение характеристик электрических сигналов и суждение об изменениях физических параметров объекта по изменению характеристик электрических сигналов. При этом после усиления электрических сигналов фазу сигналов сдвигают, затем электрические сигналы направляют на вход источника колебаний, образуя замкнутый контур, при этом электрические сигналы проходят по замкнутому контуру два и более раз с одновременным их складыванием при условии соблюдения баланса амплитуд и баланса фаз до установления автоколебаний.

Недостатком данного способа является малая информативность, так как он позволяет судить только об изменении физических параметров объекта, но не дает информацию о значении этих параметров.

Данный способ реализуется устройством, включающим блок источника упругих колебаний, выход которого соединен с объектом, блок приема электрических колебаний и преобразования их в электрические сигналы, вход которого соединен с объектом, а выход - с входом блока усиления, и регистрирующий блок. Дополнительно оно снабжено фазосдвигающим блоком и вычислительным блоком, вход которого соединен с выходом регистрирующего блока, при этом один выход фазосдвигающего блока соединен с входом блока источника упругих колебаний, другой - с регистрирующим блоком, а вход - с выходом блока усиления.

Данное устройство может работать только при возбуждении периодических, предпочтительно гармонических, колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ акустического контроля монолитных дисков ротора турбомашины [3].

Способ заключается в том, что диск приводится во вращение. Каждая лопатка на диске подвергается механическому возбуждению. Считывается ее акустический отклик и генерируется соответствующий электрический сигнал. По методу быстрого преобразования Фурье определяется ее частотный отклик. Электрический сигнал и соответствующий ему частотный отклик запоминаются. Определяются характеристические частоты для каждой лопатки диска. Диск принимается или бракуется в зависимости от того, совпадает или нет полученное распределение частот с предварительно определенным набором запрещенных частотных распределений. Предусматривается также дополнительный этап идентификации дефектов лопатки путем сравнения ее частотного отклика с предварительно определенными частотными откликами, характерными для типовых дефектов.

Устройство, реализующее данный способ, включает в себя средство механического возбуждения каждой из лопаток диска, например ударник, приемное акустическое устройство для приема акустического сигнала и выработки соответствующего электрического сигнала, например микрофон, и блок обработки полученного электрического сигнала.

Недостатком данных способа и устройства является то, что при возбуждении колебаний в лопатке ударником спектральный состав возбуждаемых колебаний в большой мере зависит от условия взаимодействия ударника и лопатки и качества взаимодействующих поверхностей, что в свою очередь снижает точность и достоверность контроля свойств исследуемых материалов.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля свойств исследуемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что способ акустической диагностики изделий из металлов и сплавов включает возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой.

Новым является то, что о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния.

Способ может быть реализован с помощью устройства представленного на чертеже. Устройство для диагностики изделий из металлов и сплавов включает в себя возбудитель акустических сигналов изделия 1, изделие 2, датчик 3 для приема акустических сигналов и выработки соответствующих электрических сигналов и ЭВМ 4. Возбудитель акустических сигналов изделия 1 состоит из генератора электрических импульсов 5, к выходу которого подключен электромагнитный индуктор 6. Датчик для приема акустических сигналов и выработки соответствующих электрических сигналов установлен с возможностью восприятия акустических сигналов изделия 2 и присоединен выходом к входу ЭВМ 4.

Реализуется способ следующим образом.

Предварительно получают спектральные характеристики образцов металлов и сплавов, имеющих различные кристаллические структуры (полученные, например, за счет термической обработки). Для этого последовательно на каждый образец 2 подают электромагнитные импульсы от электромагнитного индуктора 6, подключенного к генератору электрических импульсов 5. Под действием электромагнитных импульсов в образце 2 возникают акустические сигналы, которые принимаются датчиком 3 и преобразуются в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются на ЭВМ 4, где вычисляют его спектральную характеристику. В полученной спектральной характеристике выделяют частоты, соответствующие характерным экстремумам максимумам и минимумам спектральной характеристики, и запоминают. Затем возбудителем акустических сигналов изделия 1 воздействуют электромагнитными импульсами на исследуемое изделие 2, принимают акустические сигналы изделия 2 и датчиком 3 преобразуют их в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются на ЭВМ 4, где вычисляют их спектральную характеристику, в полученной спектральной характеристике выделяют частоты, соответствующие характерным экстремумам максимумам и минимумам спектральной характеристики, и сравнивают их с ранее полученными значениями частот экстремумов максимумов и минимумов образцов. По совпадению соответствующего набора частот экстремумов исследуемого изделия с соответствующим набором частот экстремумов соответствующего образца судят о составе и кристаллической структуре исследуемого изделия.

1. Патент РФ №2335756.

2. Патент РФ №2237887, 10.10.2004, G01N 27/00, G01N 29/00.

3. Патент РФ №2270440, 20.06.2006, G01N 29/00.

Похожие патенты RU2445614C1

название год авторы номер документа
Способ акустического контроля сварного шва, сопрягающего лопатку с диском турбины турбомашины 2021
  • Тепляков Алексей Александрович
  • Саиткулов Владимир Гельманович
  • Зиганшин Раиль Вакилевич
  • Валиев Артем Тагирович
RU2771235C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 2011
  • Фурса Татьяна Викторовна
  • Осипов Константин Юрьевич
  • Данн Денис Дмитриевич
RU2453824C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МОНОЛИТНЫХ ДИСКОВ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2001
  • Ноде Жаки
  • Мари Жан-Люк
  • Койот Андре
  • Бертильер Марк
RU2270440C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Суржиков А.П.
  • Фурса Т.В.
RU2190204C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ПОДДЕЛОК И КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ ЦЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Базыленко Валерий Андреевич
  • Бацев Сергей Владимирович
  • Давлетшин Ильдар Загитович
  • Уласевич Михаил Степанович
RU2343546C2
Способ определения затухания упругих колебаний в материале 1984
  • Трофимов Виктор Павлович
  • Иванов Юрий Викторович
SU1276951A1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Толстунов Сергей Андреевич
  • Мозер Сергей Петрович
  • Толстунов Антон Сергеевич
RU2345344C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СЦЕПЛЕНИЯ АНКЕРНОЙ КРЕПИ С МАССИВОМ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Вознесенский Александр Сергеевич
  • Вознесенский Евгений Александрович
RU2443867C1
СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ ПРИ ПОИСКЕ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЛЕГАНИЯ ПРОДУКТИВНЫХ НА УГЛЕВОДОРОДЫ ПЛАСТОВ И СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Жуков Юрий Николаевич
  • Румянцев Юрий Владимирович
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Павлюкова Елена Раилевна
  • Бродский Павел Григорьевич
  • Леньков Валерий Павлович
  • Суконкин Сергей Яковлевич
  • Червинчук Сергей Юрьевич
  • Леденев Виктор Валентинович
  • Левченко Дмитрий Герасимович
  • Аносов Виктор Сергеевич
RU2433425C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 2008
  • Фурса Татьяна Викторовна
  • Суржиков Анатолий Петрович
  • Осипов Константин Юрьевич
RU2380675C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Использование: для акустической диагностики изделий из металлов и сплавов. Сущность заключается в том, что осуществляют возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой, при этом о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния. Технический результат - повышение точности и достоверности контроля свойств исследуемых материалов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 445 614 C1

Способ акустической диагностики изделий из металлов и сплавов, включающий возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой, отличающийся тем, что о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2445614C1

Горный комбайн для гидравлической отбойки при подготовительных выработках по углю 1937
  • Родионов И.П.
SU54198A1
Способ ультразвукового контроля изделия 1987
  • Захаров Анатолий Владимирович
SU1516782A1
Устройство для контроля изделий 1989
  • Маевский Станислав Михайлович
  • Еременко Владимир Станиславович
  • Прикладовский Олег Степанович
  • Снегур-Грабовский Юрий Владимирович
SU1658076A1
СОЛДАТОВ Г.В., ТАРАСОВ С.П., ЧАУС Т.А
Дистанционный гидроакустический метод экологического мониторинга дна мелководных водоемов и шельфа морей, Известия ЮФУ, №6, июнь 2009, с.137-142
Комбинированный предохранительный клапан 1951
  • Максимов П.С.
SU94715A1
US 6125703 A, 03.10.2000.

RU 2 445 614 C1

Авторы

Певзнер Александр Абрамович

Серебренников Лев Николаевич

Болотяный Антон Михайлович

Мусатов Вениамин Евгеньевич

Шахназаров Сергей Сергеевич

Даты

2012-03-20Публикация

2010-06-29Подача