СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКА Российский патент 2016 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии.

Известен способ измерения коэффициента затухания ультразвука (а.с. №669285), основанный на измерении отношения амплитуд сигналов, полученных в двух точках исследуемого образца при его прозвучивании в двух противоположных направлениях. Причем излучение производят из двух точек, расположенных по обе стороны от точек приема на проходящей через них прямой, при этом прозвучивание в двух противоположных направлениях осуществляют последовательно, а коэффициент поглощения определяют по формуле

где m₁ - отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами х₁ и х₂ при излучении со стороны точки х₁;

m₂ - отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами х₂ и х₁ при излучении со стороны точки х₂;

F - поправочная функция, учитывающая ослабление сигнала за счет расхождения волны (для плоской волны F=0).

К достоинству известного метода следует отнести независимость результата измерения от качества акустических контактов (достаточно, чтобы в процессе измерения акустические контакты были стабильны), к недостаткам - возможность измерения только при поверхностном прозвучивании.

Известен также способ измерения коэффициента затухания (а.с. 1147973) (прототип). При реализации данного метода на контролируемый образец с эквидистантными поверхностями, через слой контактной смазки, устанавливают преобразователь П₁, подключенный к дефектоскопу в совмещенном режиме, и измеряют амплитуду второго донного импульса A₁₂. После этого к донной поверхности образца, через слой контактной смазки, соосно преобразователю П₁ устанавливают второй преобразователь П₂, идентичный первому, не присоединенный к дефектоскопу, и измеряют амплитуду первого донного импульса А₁₁. Коэффициент затухания α₁ определяют по формуле

где Н - толщина образца;

R₁, R₂ - коэффициенты отражения УЗВ на границах образца с первым и со вторым преобразователями соответственно;

φ_(4Н), φ_(2H) - поправочные функции, учитывающие ослабление сигнала за счет расхождения волны.

Недостатком данного метода является низкая точность измерения, так как в общем случае R₁≠R₂, что связано с неполной идентичностью преобразователей П₁ и П₂ и неодинаковыми условиями их акустического контакта с контролируемым образцом.

Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерения коэффициента затухания.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения коэффициента затухания с использованием двух преобразователей - активного П₁ (подключенного к дефектоскопу) и пассивного П₂ (не подключенного к дефектоскопу), после проведения измерения амплитуд второго и первого донных импульсов, не меняя положение преобразователей относительно контролируемого образца, преобразователь П₁ отсоединяют от дефектоскопа, подключают на его место преобразователь П₂, измеряют амплитуду первого донного импульса, убирают с образца преобразователь П₁, измеряют амплитуду второго донного импульса и по соотношению амплитуд всех измеренных импульсов судят о величине коэффициента затухания УЗВ.

Данный способ измерения коэффициента затухания УЗВ позволяет устранить ошибку, вызванную различными коэффициентами отражения УЗВ на границах образца с преобразователями П₁ и П₂.

На фигурах 1-4 показана схема проведения измерения коэффициента затухания.

Способ осуществляется следующим образом.

На контролируемый образец 1 устанавливают (через слой контактной смазки) преобразователь П₁ и подключают его в совмещенном режиме к дефектоскопу 2. Измеряют амплитуду второго донного сигнала A₁₂ (фиг. 1). После этого к донной поверхности образца 1, через слой контактной смазки, соосно преобразователю П₁ устанавливают второй преобразователь П₂, идентичный первому, не присоединенный к дефектоскопу 2, и измеряют амплитуду первого донного импульса А₁₁ (фиг. 2). Не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца 1, преобразователь П₁ отсоединяют от дефектоскопа 2 и вместо него подключают преобразователь П₂. Преобразователем П₂ измеряют амплитуду первого донного импульса A₂₁ (фиг. 3), после чего снимают с образца 1 преобразователь П₁ и измеряют амплитуду второго донного импульса А₂₂ (фиг. 4). Положение первого и второго донных импульсов показано на развертке дефектоскопа 3 (фиг. 1-4)

Коэффициент затухания, измеренный при активном положении преобразователя П₂, можно рассчитать по формуле

Окончательно коэффициент затухания α можно определить как среднее арифметическое значение величин α₁ и α₂

Таким образом, значения коэффициентов отражения на границах образца с преобразователями П₁ и П₂ не влияют на результат измерения коэффициента затухания, из-за чего повышается точность измерения коэффициента затухания.

Использование: для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах. Сущность изобретения заключается в том, что на первую поверхность образца устанавливают первый преобразователь, совмещенно подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду второго донного импульса, устанавливают на противоположной поверхности образца соосно первому второй преобразователь, не подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду первого донного импульса, подключают второй преобразователь к дефектоскопу взамен первого, не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца, измеряют амплитуду первого донного импульса, снимают с образца первый преобразователь, измеряют амплитуду второго донного импульса и по соотношению измеренных амплитуд судят о величине коэффициента затухания. Технический результат: повышение точности измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн. 4 ил.

Способ измерения коэффициента затухания ультразвука, заключающийся в том, что на исследуемый образец с эквидистантными поверхностями устанавливают первый преобразователь, подключенный к дефектоскопу в совмещенном режиме, измеряют амплитуду второго донного импульса, после чего на противоположной стороне образца соосно первому устанавливают второй, не подключенный к дефектоскопу преобразователь, и измеряют амплитуду первого донного импульса, и по соотношению амплитуд донных импульсов судят о величине коэффициента затухания, отличающийся тем, что дополнительно к дефектоскопу подключают второй преобразователь взамен первого, не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца, измеряют амплитуду первого донного импульса, снимают с образца первый преобразователь, измеряют амплитуду второго донного импульса, а коэффициент затухания определяют по формуле

где H - толщина образца;
A₁₁, A₁₂ - амплитуды первого и второго донных импульсов, измеренные при активном положении первого преобразователя;
A₂₁, A₂₂ - амплитуды первого и второго донных импульсов, измеренные при активном положении второго преобразователя;
φ_(4H), φ_(2H) - поправочные функции, учитывающие ослабление сигнала за счет расхождения волны.