Способ акустического контроля изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля изделий и может быть использовано при контроле ка чества плиток тепло- защитного покрытия, например, воздушно-космического самолета.

Цель изобретения - контроль плиток теплозащитного покрытия путем развития супергармоническик колебаний вследствие зффекта нелинейности крутильных колебаний, проявляемого , при активизирующем воздействии продольных колебаний.

На 4мг. 1 схематически представлены обшивка изделия с плитками теп лозащитного покрытия и устройство, реализующее способ акустического контроля изделий; на фиг. 2 - спектральный состав супёргармонических крутильных колебаний дефектной плитки (А-/А - приведенная амплитуда гармоники к амплитуде принятых колебаний на частоте возбуждения),

Устройство, реализующее способ акустического контроля изделий. Содержит излучатель 1 в виде двухком- понентного возбудителя колебаний и приемник 2, например пьезодатчик. Кроме того, устройство содерлсит генератор 3 и усилители 4 мощности, входы которых соединены с выходом генератора 3, а выходы - с входами излучателя 1, Устройство также содержит предварительный усилитель 5, фильтры 6, частотометр 7.и вольтметр 8, подсоединенные к выходу преварительного усилителя 5, Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные детекторы 9, бло 10 сравнения и измерительный прибор

11,а также металлическую пластину

12.Входы детекторов 9 соединены с выходами фильтров б, а вход предва- ри тельного усилителя 5 - с выходом приемника 2, Позицией 13 на фиг, 1 показана обшивка изделия, а позицией 14 - плитка теплоизоляционного покрытия с тремя взаимно перпендикулярными осями симметрии X, Y и Z. Между обшивкой 13 и. плиткой 14 расположена гибкая под/1ожка 15 и клеевые слои. 16, соединяющие последнюю с обшивкой 13 и плиткой 14, Эластичный уплотнитель 17 расположен в зазорах между соседними плитами 14, В ходе контроля пластина 12 с установленными на ней излучателем 1 и приемником 2 закрепляется на плитке 14,

W

15

07328-2

Способ акустического контроля изделий заключается в следующем.

Определяют основной тон крутильных колебаний плитки относительно

5 оси ее симметрии, перпендикулярной продольной плоскости плитки. Возбуждают в контролируемом изделии крутильные колебания на частоте в два раза ниже основного типа и на той же частоте синхронно и синфазно последним - продольные колебания. Принимают крутильные колебания, возбуж- денные в изделии, и измеряют их амплитуду на частоте возбуждения и частоте основного тона. По окончании измерений дефектность изделия определяют по отношения полученных параметров крутильных колебаний,

20 I.

Способ акустического контроля изделий реализуют следующим образом,

На наружной поверхности плиты 14 закрепляют пластину 12, например, с

25 помощью вакуз ма, С помощью генератора 3 и одного из усилителей 4 мощности приводят в действие излучатель 1 и возбуждают в контролируемой плитке 14 крутильные колебания относи30 тельно оси Z ее симметрии, перпендикулярной плоскости крепления к обшивке 13, Возбу;кденные крутильные колебания плитки 14 принимают приемником 2, С выхода приемника 2 сигнал

зс поступает в предварительный усилитель 5 и через последний - на вольтметр 8, Генератором 3 изменяют частоту возбуждения, по показаниям вольтметра 8 фиксируют наступление резонан4Q са и с помощью частотомера. 7 определяют частоту основного, тона крутильных колебаний плитки 14, Затем с помощью генератора 2 и усилителей 4 мощности излучателем 1 синхронно

J5 и синфазно возбуждают в плитке 14 на частоте о)/2 крутильные и продольные колебания. Сигнал с приемника 2, пропорциональный угловому ускорению плитки относительно оси Z, поступает Q на предварительный усилитель 5, Фильтры 6, настроенные на частоты 10/2 и о), соответственно выделяют из .сигнала первую и вторую гармоники, При помощи детекторов 9 сигналы гар МОНИК преобразуются в пропорциональное амптштуде гармоники постоянное напряжение, поступают в блок 10 -Сравнения, который вырабатывает на выходе сигнал, пропорциональный от

ношению амплитуд гармоник, С выхода блока 10 сравнения сигналы поступаю в измерительный прибор 11. В случае отсутствия в контролируемой плитке 14 дефектов, а также дефектов в пло кости крепления плитки 14 к обшивке

13,возбужденные в плитке 14 кру-- тильные колебания относительно оси Z являются моногармоническими с частотой , а показания измерительного прибора 11 равны практически нулю. Характерным дефектом теплозащитного покрытия является недостаточная проность клеевых слоев 16 между плитко

14и подложкой 15, между подложкой

15и обшивкой 13, а также наличие непроклеенных зон в этих местах, В процессе эксплуатации теплозащитног покрытия в плитках 14 под действием эксплуатационных нагрузок могут образоваться трещины, распространяюши еся от боковой поверхности плитки

14,контактирующей с уплотнителем 17, в ее глубину в плоскости осей X и У симметрии. При возбуждении продольных колебаний плитки 14 вдол оси Z дефекты, расположенные в плоскости осей X и У, раскрываются и закрываются, В результате этого зависимость крутящего момента сечения

с дефектом от относительного угла. закручивания имеет нелинейный вид, и в плитке 14 возбуждаются супергармонические крутильные колебания. Из возбуждающихся супергармонических крутильных колебаний дефектной плитки 14 наиболее мощными по амплитуде являются колебсййя порядка 2/1, Таким образом, если в плитке 14 имеется дефект, возбуждаются ее супер- гармоническйе крутильные колебания порядка 2/.1, их спектральный состав содержит гармоники с частотами to/2 и и; (см, фиг, 2), В этом случае фильтры 6 выделяют гармоники, а по показаниям измерительного прибора 11, фиксирующего отношение амплитуд гармоник, делают вывод о наличии в контролируемой плитке 14 дефекта.

Для одинаковых по размерам и способам крепления к обшивке теплоза

Ш51тных плиток, как правило, резонансные частоты их крутильных колебаний могут значительно отличаться, Причи- ной этого является неоднозначность ма-териала плиток и их подложки, несущественные отклонения в технологии приклейки плиток и т,п. Образование трещины в теплозащитной плитке, а также непроклеенных зон между плиткой и подложкой и обшивкой весьма незначительно понижают резонансную частоту крутильных колебаний плитки по сравнению с бездефектным состоянием данной плитки. Вследствие этого целесообразно определение частоты основного тона крутильных колебаний производить индивидуально для каждой, плитки.

Предлагаемый способ акустического .

контроля изделий позволяет производить контроль качества плиток теплозащитного покрытия как в процессе производства (после их приклейки), так и в процессе эксплуатации,

Формула изобретения

Способ акустического контроля изделий, заключающийся в том, что воз-

5уждшот в контролируемом изделии

акустические колебания на частоте в два раза ниже его резонансной часто- ты, принимают и измеряют амплитуду возбужденных в изделии колебаний на

частоте возбуждения и резонансной . частоте и по отношению измеренных амплитуд определяют дефектность изделия.

отличающийся

тем, что, с целью повышения эффективности контроля плиток теплозащитного покрытия, в качестве возбуждаемых и принимаемых колебаний используют крутильные колебания, выбирают ; ; в качестве резонансной частоты основной тон крутильных колебаний плитки относительно оси ее симметрии, перпендикулярной продольной плоскости плитки, и дополнительно в контролируемом изделии возбуждают синхронно и синфазно крутильным колебаниям продольные колебания.

пва умном{/ узлу

/ Ч

17

AL/A

Редактор С, Лисина

I 2 J

Фиг. 2

Составитель В. Гондаревский

Техред Л.Сердюкова Корректор -С, Шекмар

Заказ 1624/42Тираж 777Подписное

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

13

/

Фиг.1

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля изделий. Целью изобретения является повьппение эффективности контроля плиток теплозащитного покрытия за счет развития супергармонических колебаний вследствие эффекта нелинейности крутильных колебаний, проявляемого при активизирующем воздействии продольных колебаний, благодаря возбуждению в контролируемом изделии синхронно и синфазно крутиль- ным колебаниям продольных колебаний. Определяют основной тон крутильных колебаний плитки относительно оси ее симметрии, перпендикулярной продольной плоскости плитки. Возбуждают в контролируемом изделии крутильные колебания на частоте в два раза ,ниже основного тона и на той же частоте синхронно и синфазно последним- продольные колебания. Возбуждаемые в изделии крутильные колебания принимают и измеряют их амплитуду на частоте возбуждения и частоте основ- . ного тона. По величине отношения гО- меренных амплитуд определяют дефектность изделия. 2 ил. (Л СО о со ю оо