Устройство для ультразвукового контроля Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

11226299

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему контролю и может быть использовано при дефектоскопии в различных областях машино5а ви ос

- строения, например при дефектоскопии j радиусом Мй. Управляемый переключа- CBapHbFx швов толстостенных изделий и крупногабаритных поковок.

Целью изобретения является улучшение характеристик акустического поля преобразователя, используемого 10 в устройстве для ультразвукового контроля.

На фиг. 1 схематически представлено устройство для ультразвукового контроля; на фиг, 2-вид А на фиг.1 . 15 (преобразователь устройства для ультразвукового контроля) на фиг.3- акустическое поле излучения-лриема .на оси преобразователя для ультразвукового контроля (сплошная линия) 20 и дискового преобразователя (пунктир) размером с основной пьезоэлемент преобразователя для ультразвукового, контроля (по оси абсцисс - бе зраз- мерное расстояние , в котором 35 за единицу принята длина;ближней зоны преобразователя: по оси ординат амплитуда А) на фиг. 4 - диаграмма направленности в декартовых координатах гтреобразователя для ультраз)зу jg кового контроля (сплошная линия) и дискового преобразователя (пунктир) размером с основной пьезоэлемент преобразователя для ультразвукового контроля (по оси абсцисс - параметр Rl ein 0. где fi радиус основного пьезоэлемента преобразователя для ультразвукового контроля, k - волновое число, 0 угол ме)к,пу осью преобразователя и направлением в точку наблюдения, по оси ординат - функция г диаграммы каправленкости),

тель 4 выполнен, например, в виде электромеханического реле (частота переключения до ,200 Гц) или электронного бесконтактного реле (частота аереключения до 1000 Гц).

Устройство работает следующим об- .разом.

Преобразователь 3 устанавливается на поверхность контролируемого изделия 8, Генератор 7 синхроимпульсов вырабатывает импульсы, которые запускают генератор 1, вырабатывающий в свою очередь зондирующие импульсы, и переводат переключатель 4 в режим ра- (юты излучения, при котором осуществляется передача зондирующего импульса основному пьезоэлементу 5. В ре- ;:ультате воздействия зондирующего импульса пьезоэлемент 5 генерирует в контролируемое,изделие 8 импульс упругих колебаний. Затем переключатель

4переводится в режим работы приема, при котором осуществляется электрическая связь основного пьезоэлемента

5с усилителем 2. Причем отраженных в контролируемом изделии 8 упругих импульсов осуществляется пьезоэлемента- ми 5 и б, которые их трансформируют

в электрический сигнал и передают на ус -шитель 2, где они и фиксируются, При вырабатывании генератором 7 следующего синхроимпульса операционный цикл по зторяется.

Размеры приемного дополнительного кольцевого пьезоэлемента выполнены так, что минимумы осцилляции поля излз/чаюцдего диска основного пьезоэлемента совпадают с максимумами чувствительности при приеме основньм и допол1-гитальными пьезоэлементами. Осцилляции ближнего поля излуч.ения- приема (фиг, 3) на оси преобразователя для ультразвукового контроля по сравнению с дисковым пьезоэлементом радиусом R выравниваются приблизительно на 48%, если оценивать осцилляции по относительному интегральному вкладу всех экстремумов функции поля при параметре, характеризующем длительность колоколообразного импульса, равном 0,2.

Устройство для ультразвукового контроля содержит генератор 1,усилитель 2, преобразователь 3 и управля™ 5 емый переключатель 4. Преобразователь 3 зключает электрически и акустиче ски изолированные один от другого ос- . - новной 5 и дополнительный 6 пъ&зоэле- меггты. Дополнительный пьезоэлемент 50 6 электрически соединен с ycилитeлe 25 а основной пьезоэлемент 5 через управляемый переключатель 4 с генератором 1 или усилителем 2. Кроме того, устройство содержит генератор 7 син- 55 хроимпульсов, электрически связанный с генератором 1 и управляемьш переключателем 4. Основной пьезозлемент

5 выполнен в виде диска радиусом К , а допо.пнительный пьезоэлемент 6 - в виде кольца, установленного соосно с основным пьезоэлементом 5, с внецщим

радиусом Мй. Управляемый переключа-

тель 4 выполнен, например, в виде электромеханического реле (частота переключения до ,200 Гц) или электронного бесконтактного реле (частота аереключения до 1000 Гц).

Устройство работает следующим об- .разом.

Преобразователь 3 устанавливается на поверхность контролируемого изделия 8, Генератор 7 синхроимпульсов вырабатывает импульсы, которые запускают генератор 1, вырабатывающий в свою очередь зондирующие импульсы, и переводат переключатель 4 в режим ра- (юты излучения, при котором осуществляется передача зондирующего импульса основному пьезоэлементу 5. В ре- ;:ультате воздействия зондирующего импульса пьезоэлемент 5 генерирует в контролируемое,изделие 8 импульс упругих колебаний. Затем переключатель

4переводится в режим работы приема, при котором осуществляется электрическая связь основного пьезоэлемента

5с усилителем 2. Причем отраженных в контролируемом изделии 8 упругих импульсов осуществляется пьезоэлемента- ми 5 и б, которые их трансформируют

в электрический сигнал и передают на ус -шитель 2, где они и фиксируются, При вырабатывании генератором 7 следующего синхроимпульса операционный цикл по зторяется.

Размеры приемного дополнительного кольцевого пьезоэлемента выполнены так, что минимумы осцилляции поля излз/чаюцдего диска основного пьезоэлемента совпадают с максимумами чувствительности при приеме основньм и допол1-гитальными пьезоэлементами. Осцилляции ближнего поля излуч.ения- приема (фиг, 3) на оси преобразователя для ультразвукового контроля по сравнению с дисковым пьезоэлементом радиусом R выравниваются приблизительно на 48%, если оценивать осцилляции по относительному интегральному вкладу всех экстремумов функции поля при параметре, характеризующем длительность колоколообразного импульса, равном 0,2.

Диаграмма направленности Р преобразователя устройства для ультразвукового контроля в дальней. имеет вид

sinP) ,

2-/Г

(RksinQ)

у--1 (Rksin l). I ,(R-i2k

где

1 - волновое число, ,

R - радиус диска основного пьезоэлемента, м,

0 - угол между осью преобразо- вателя и направлением в точку наблюдения, град, С|,- функция Бесселя первого порядка.

Диаграмма направленности (фиг,4) преобразователя устройства для ультразвукового контроля улучшается по сравнению с аналогичной характеристикой дискового пьезоэлемента радиусом R .

Использование устройства для ультразвукового контроля с улучшенными характеристиками акустического поля преобразователя позволяет производить контроль толстостенных изделий

t520

25

за один проход там, где требуется поочередный контроль совмещенным и раздельно-совмещенным преобразователем,

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля, содержащее генератор, усилитель, преобразователь, включающий электрически и акустически изолированные один от другого основной и дополнительный пьезоэлементы, и уп- равляе1 1Й «переключатель, соединяющий основной пьезоэлемент с генератором или усилителем, отличающееся тем, что, с целью улучшения характеристик акустическогд поля преобразователя, дополнительный пье- зозлемент соединен с усилителем, основной пьеэоэлемент выполнен в виде диска радиусом Р , а дополнительный - в виде кольца, установленного соосно с основным пьезоэлементом, с внешним радиусом R -12,

Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля и может быть использовано при дефектоскопии сварных швов толстостенных изделий и крупногабаритных поковок. Целью изобретения является улучшение характеристик акустического поля преобразователя, используемого в устройстве для ультразвукового контроля. Это достигается тем,что в режиме излучения при помощи управляемого переключателя основной пьезоэлемент преобразователя, выполненный в виде диска радиусомR ,подсоединен к генератору зондирующих импульсов,а в режиме приема при помощи того же управляемого переключателя к усилителю подсоединены и основной пьезоэлемент, и дополнительный пьезоэлемент, выполненный в виде кольца, соосно установленного с основным пьезоэлементом, с внешним радиусом R-fz . Такое подключение в режиме излучения и приема обеспечивает улучшение равномерности акустического поля на оси преобразователя и его диаграммы направленности. 4 ил. (Л с to со

Фиг.

Z/Zf

OHSinff

Составитель В.Гондаревский Редактор Н.Гуньке Техред Л.Олейник Корректор М.Демчик

Заказ 2123/41 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4