Ультразвуковой способ контроля постоянных упругости изотропных тонколистовых материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

11

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле физико-механических свойств изотропных тонколистовых материалов.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет измерения частот возбуждаемых в изделиях нулевых симметричных волн Лэмба и сдвиговой нормальной в олны.

На чертеже изображено устройство для реализации предлагаемого способа

Устройство содержит зле-ктромагнит

но-акустические излучатели 1 и 2 §олн Лэмба и сдвиговой нормальной волны.генераторы 3 и 4, подключенные к излучателям 1 и 2 и частотомерами 5 и 6, электромагнитно-акустические приемники 7 и 8, усилители 9 и 10, подключенные к приемникам 7 и-8 и индикаторам 11 и 12 уровня принятого сигнала.

Способ осуществляют следующим образом.

руют на частотомере 6 значение час 5 ты f 2 , соответствующей этому макси му. В процессе измерений для обоих электроакустических трактов частот f возбуждающего сигнала изменяют в пределах, удовлетворяющих условию 0 0,1 f-d сО,5 (f, , МГц; d, мм), где d - толщина листового материал В этом диапазоне фазовые скорос

нулевых симметричных волн Лэмба S

„ и сдвиговой нормальной волны SQ н

В исследуемом тонколистовом мате- зависят от частоты. По измеренным риале 13 с помощью электромагнитно- акустического излучателя 1, на котозначениям f, и при известных дл

нах Xj и волн определяют постоя ные упругости по формулам

рьй подается сигнал от генератора 3, возбуждают нулевую симметричную волну Лэмба S . Принимают эту в олну

электр омагнитно-акустическим приемником 7, усиливают ее в усилителе 9 и оценивают ее величину по уррвню сигнала с помощью индикатора 11. В качестве излучателя 1 и приемника 7 взяты бесконтактные электромагнитно- акустические преобразователи волн Лэмба с периодическим подмагничива- ющим полем, имеющие одинаковый период магнитной структуры. Эти преобразователи наиболее эффективно возбуждают и финимают упругую симметричную волну Лэмба S|.j, длина , волны которой совпадает с периодом структуры излучателя 1 и приемника 7. В процессе измерений, изменяя частоту генератора 3, добиваются совпадения длины 7i, возбуркдаемой волны S с периодом структуры излучателя 1. Об этом совпадении судят по максимальному уровню принятого сигнала на индикаторе 1 1 и фиксируют, на частотомере 5 значение частоты f,, соответствующей этому максимуму. Кроме того, в материале 13 с помощью электромагнитно-акустического излучателя 2, на который подается сигнал от генератора 4, возбуждают сдвиговую сим

метричную нормальную волну S°. Принимают эту волну приемником 8, сигнал с которого через усилитель 10 подается на индикатор 12 уровня сигнала.

Излучатель 2 и приемник 8 имеют одинаковые периоды магнитной структуры. В процессе измерений, изменяя частоту генератора 4, добиваются совпадения длины возбуждаемой волны Sj, с периодом структуры излучателя 2 и приемника 8. Об этом совпадении судят по максимуму принятого сигнала на индикаторе 12 уровня сигнала и фиксируют на частотомере 6 значение часто- 5 ты f 2 , соответствующей этому максимуму. В процессе измерений для обоих электроакустических трактов частоту f возбуждающего сигнала изменяют в пределах, удовлетворяющих условию 0 0,1 f-d сО,5 (f, , МГц; d, мм), где d - толщина листового материала. В этом диапазоне фазовые скорости

нулевых симметричных волн Лэмба S

„ и сдвиговой нормальной волны SQ не

зависят от частоты. По измеренным

зависят от частоты. По измеренным

значениям f, и при известных длинах Xj и волн определяют постоянные упругости по формулам

30

40 К

:) 1 2 ( , f,

40 К

- р .)

Е 4 р ( А f

р (

f j-j

3 4( Аг f-2

)2 , 1

A,f,

где коэффициент Пуассона;

PJ- модуль сдвига;

Е- модуль Юнга;

К- модуль объемной упругости;

р- плотность материала.

40 К

50 Формула изобретения

Ультразвуковой способ контроля постоянных упругости изотропных тонколистовых материалов, заключающийся 55 в том, что в исследуемом материале возбуждают нулевую симметричную нормальную волну Лэмба S, принимают эту волну и измеряют ее параметры.

13

по которым определяют постоянные уп- рупости, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности контроля, дополнительно возбуждают и принимают сдвиговую нулевую симметричную нормальную волну sj, в процессе возбуждения волны, Лэмба Sj ,и сдвиговой нормальной волны S изме няют частоту f их возбуждения в пределах удовлетворяющих условию 0,1 f-d , где f - частота в мГц, d - толщина контролируемого материала в мм,до получения максимальных амплитуд принятых волн SP и SQ, измеряют частоты f и f,j , соответствую- щие максимальным амплитудам, а пбсто- янные определяют по формулам

1 - 2 (

I L ,f T

1303929

|U р ( A.f,). .

pf A.f.) i - (,

LA t Г, J

p

к

где

foJ5

1

0

E - К P длины соответственно волны Лзмба Sg и сдвиговой нормальной волны So при максимальной амплитуде; модуль Юнга;

модуль объемной упругости; плотность материала.

Изобретение относится, к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле физико-механических свойств изотропных тонколистовых материалов. Делью изобретения является повышение точности контроля за счет измерения частот возбуждаемых в изделии продольных и сдвиговых нулевых симметричных волн Лэмба. Согласно способу в исследуемом материале возбуждают продольную и сдвиговую нулевые симметричные нормальные волны Лэмба sj и SQ, принимают их и измеряют их уровень. Возбуждение и прием этих волн осуществляют бесконтактными электромагнитно-акустическими преобразователями с заданными пространственными периодами структуры (S - А,, 5 - - 1( изменяют частоту возбуждения этих волн в пределах 0,1 f d «iO,5, где d - толщина изделия. Фиксируют частоты f, и f2 , при которых наблюдается максимум принятых .волн S и S|j, и по этим частотам определяют постоянные упругости по расчетным формулам. 1 ил. с б (Л с