Способ ультразвукового контроля изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

4

ю

со

; Изобретение относится к области Лераэрушающих испытаний материалов iji может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов iji изделий при воздействии различного рода помех, в частности при контроле Железнодорожных рельсов с помощью 1$агонов-дефектоскопов.

Целью изобретения является повы- вдение достоверности контроля за счет 1 1овьшения помехоустойчивости при 1|)аспознании полезного сигнала от де- екта на фоне шумов со спектральными оставляющими, охватьшающими допле- овский спектр эхо-сигналов.

На фиг. 1 представлена схема озву- {1ивания; на фиг. 2 и 3 - форма допле- овского спектра и вид эхо-сигналов на выходе фильтров при выявлении де- оекта с линейным размером, превышающим размер ультразвукового пучка; на фиг, 4 и 5 - форма доплеровского спектра и вид эхо-сигналов на выходе смльтров при малом дефекте; нафиг. 6 С лок-схема устройства .для реализации Способа ультразвукового контроля ма- ериапов.

I Устройство (фиг. 6) содержит при-- фмо-излучающую электроакустическую Преобразовательную систему (преобразователь) 1, дефектоскоп 2 с выделе- ием доплеровского спектра эхо-сигналов, регистратор 3, дополнительные оипьтры 4 и 5, контролируемое изделие I) с внутренним дефектом.

Способ ультразвукового контроля материалов осуществляют следующим образом.

При перемещении наклонного раздель Ко-совмещенного преобразователя 1 по поверхности контролируемого объекта 6 В нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой f„. В случае наличия в объекте дефекта, он последовательно озвучивается под текущим углом о{ в пределах основного ле- пестка диаграммы направленности преобразователя 1 от ( (р) до (си и - Cfр ) . При этом раздельно-совмещенный наклонньй преобразователь 1 принимает отраженные от дефекта сигналы. В дефектоскопе 2 происходит усиление принятых сигналов и вьщеле- ние доплеровского спектра частот. С помощью фильтров 4 и 5, имеющих полосу пропускания значительно меньшую, чем ширина спектра доплеровских частот, осуществляют вьщеление отдельных

спектральных составляющих сигнала. Сигналы с выходов дефектоскопа и дополнительных фильтров 4 и 5 регистрируются с помощью регистратора 3.

Формирование спектра доплеррвких частот в процессе перемещения преобразователя происходит следующим образом. В начале в момент времени t (фиг. 1 и 2) происходит озвучивание крайних участков дефекта частью ультразвукового пучка преимущественно под углом (/м«кс При этом эхо- сигнал содержит только одну спектраль- -ную составляющую, определяемую выражением

д м«кс

2 fo| sin (oto + Vp)

О

-

0

Впоследствии, по мере движения преобразователя, происходит постепенное заполнение сечения ультразвукового луча отражателем. Все большая часть луда в пределах диаграммы направленности участвует в формировании суммарного отсаженного сигнала. Это будет приводить к последовательному увеличению числа элементарных отражателей (точнее, изочастотных линий), начиная от О до максимального их значения, при полном озвучивании всей площадки дефекта, озвучиваемой сканируняцим лучом. Результирующий частотный спектр также будет расширяться от нулевого значения до максимального (фиг. 2, в момент времени t s-t).

Таким образом, в процессе заполнения сечения луча отражающей поверхностью протяженного дефекта ширина доплеровского спектра в основном определяется той частью ширины диаг- ; раммы направленности преобразователя в плоскости падения луча, которая участвует в формировании отраженного сигнала. В момент времени t t начинается сход ультразвукового луча с отражателя, т.е. степень заполнения сечения луча отражателем начинает уменьшаеться от 1 до 0. Естественно при этом последовательно уменьшается и число дискретных спектральных линий, образующих результирующий спектр сигнала. В момент схода луча с другого края дефекта (в момент времени t) озвучивание этой кромки происходит под углом в/мин о Ч р соответственно и эхо-сигнал в этот момент времени содержит только одну спектральную составляющую

Д мми

f И С

sin (о/о ).

также будут разнесены по времени на величину dt (фиг. 3 и 5), что и будет являться признаком полезного сигнала. Помехи электрического характера и акустические реверберационные шумы будут возникать одновременно в обоих дискретных фильтрах и не будут обладать характерными для эхо- сигналов от дефектов временным сдвигом.

При появлении дефектов, имеющих в плоскости падения луча линейные размеры, превьшающие размер сечения луча на глубине расположения дефектов,--сигналы с выходов фильтров 4и5 по времени частично перекрываются (фиг. 3). При выявлении меньших дефектов, в том числе и точечных,

10

Таким образом, в процессе сканирования протяженного отражателя происходит расширение мгновенного спектра эхо-сигналов от О до максимального значения и последовательное уменьшение его до значения нулевого.

Для дефектов, имеющих отражающую плоскость меньше размера сечения ультразвукового пучка, ширина спектра будет иной: максимальная ширина доп- леровского спектра от отражателя не is будет достигать максимально возможной ширины Рд определяемой в первом случае диаграммой направленности преобразователя. В данном случае, определяющим является линейный размер 2о сигналы с фильтров А и 5 разнесены

по времени (фиг. 5). О принадлежности этих сигналов эхо-сигналу от одного дефекта позволяет судить вид сигнала с длительностью Г непосред- 25 ственно с выхода дефектоскопа. Выходные сигналы с дискретных фильтров разнесены по времени не более, чем на длительность t эхо-сигнала.

отражателя в плоскости падения луча. В то же время характер изменения доп- леровской частоты от F.. до Рд у„ сохраняется (фиг. 4).

Вследствие имеющейся зависимости

между частотным спектром и угловым распределением интенсивности акустического поля разделение частотного спектра эхо-сигнала на две узкие частотные полосы эквивалентно расщеплению диаграммы направленности преобразователя на два узких квази- луча с осями, расположенными под углом г о..„„. и .,„ к

30 Формула изобретения

- к нормали (фиг. 1). в процессе сканирования эти квазилучи будут последовательно озву- преобразователя и контролируемого

Способ ультразвукового контроля изделий, заключающийся в том, что при взаимном перемещении приемно- излучающего электроакустического

9013

также будут разнесены по времени на величину dt (фиг. 3 и 5), что и будет являться признаком полезного сигнала. Помехи электрического характера и акустические реверберационные шумы будут возникать одновременно в обоих дискретных фильтрах и не будут обладать характерными для эхо- сигналов от дефектов временным сдвигом.

При появлении дефектов, имеющих в плоскости падения луча линейные размеры, превьшающие размер сечения луча на глубине расположения дефектов,--сигналы с выходов фильтров 4и5 по времени частично перекрываются (фиг. 3). При выявлении меньших дефектов, в том числе и точечных,

10

is 2о сигналы с фильтров А и 5 разнесены

30 Формула изобретения

преобразователя и контролируемого

Способ ультразвукового контроля изделий, заключающийся в том, что при взаимном перемещении приемно- излучающего электроакустического

Изобретение касается неразрушающих испытаний материалов и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий при возведении различного рода помех, в частности при контроле железнодорожных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет повьшения помехоустойчивости при распознавании полезного сигнала от дефекта на фоне шумов, со спектральными составляющими, охватывающими доп- леровский спектр эхо-сигналов. Согласно способу ультразвукового контроля материалов в контролируемом объекте при перемещении относительно него аукстического- преобразователя возбуждает непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, вьщеляют доплеровский спектр частот эхо-сигнала, из доплеровского спектра выделяют сигналы, соответствующие разныти частотам, и по величине временного сдвига между этими сигналами определяют дефектность изделия. 6 ил. S (Л

чивать отражатель расположенный внутри контролируемого изделия. При этом моменты нахождения отдельно каждого квазилуча в одной и той же отражающей зоне дефекта будут смещены во времени тем больше, чем больше глубина h расположения отражателя и чем шире результирующая диаграмма направленности преобразователя, т.е. чем больше разнесены друг от друга

углы о(

мин

и 0(

макс

/it

u(,o(KC

- tg ).

Естественно моменты появления сигналов с выхбдов фильтров 4 и 5

объекта в нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, регистрируют допле-, ровский спектр частот эхо-сигнала и по этому спектру определяют дефектность, изделия, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния достоверности контроля за счет повышения помехоустойчивости, дополнительно регистрируют сигналы, соответствующие двум разным частотам

доплеровского спектра, измеряют временный сдвиг между этими сигналами, а дефектность изделия определяют по измеренному временному сдвигу.

щиг.1

вшл

8ых.5

Фиг.З

Bbtx.Z

ВыхЛ

a I

Bbt/.S

Фиг.

Фиг:5

Редактор С. Пекарь

Составитель Г, Федоров

Техред М.Дидык Корректор В. Бутяга

Заказ 5118/41

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Фиг. 6

Подписное