Способ зеркально-теневого ультразвукового контроля изделий равного сечения Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится.к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии изделий равного сечения, например, при скоростном контроле листового и сортового проката, железнодорожных рельсов.

Цель изобретения - повышение достоверности и точности контроля при значительных скоростях сканирования за счет использования в качестве критерия наличия дефекта значения крутизны изменения амплитудной огибающей прошедших через изделие УЗ-коле- .баний.

На фиг. представлена схема зеркально-теневого УЗ-контроля; на фиг.2 - график зависимости амплитуды прошедших через изделие УЗ-тколебаний от времени при прохождений преобразователей по изделию с дефектом; на фиг.З - график зависимости амплитуды прошедших через изделие УЗ-колебаний от времени при прохождении преобразователей по изделию с нарушением акустического контакта; на фиг.4 4 СО

« ел

3149

1 ариант реализации способа измерения крутизны изменения амплитудной огибающей путем измерения временного интервала между мементами совпадения амплитуды донного сигнала с заданны- tm. пороговыми уровнями Vf,op и Vnop/.

Способ зеркально-теневого УЗ-конт- роля изделий равного сечения заключается в следующем.

Возбуждают в изделии наклонным Электроакустическим преобразователем 1 епрерывные УЗ-колебания и принимают торым наклонным преобразователем фтраженные противоположной поверх- 1|1остью изделия УЗ-колебания. Синхрон- йо перемещают преобразователи по поверхности изделия и измеряют в ходе перемещения амплитуду принятых УЗ- колебаний. При уменьшении амплитуды принятых УЗ-колебаний ниже заданного уровня фиксируют местоположение преобразователей и измеряют крутизну А Изменения амплитудной огибающей принятых УЗ-коле баний. Определяют наличие дефекта из условия:

.2vVo(l-K})cos3 2vVo COS/3

J-- -.- Д - «.«..««.«.«.

, . (1) аа

Где V - скорость перемещения преоб-

разователей;

V - максимальная амплитуда принятых УЗ-колебаний; Кд - коэффициент выявляемости , ° дефектов;

fb - угол призмы наклонных преобразователей;

а - размер активного элемента преобразователей в направлении их перемещения; А - крутизна изменения амплитудной огибающей принятых колебаний.

Измеряют расстояние, между зафиксированными местоположениями преоб- разователей и с его помощью определяют глубину залегания дефекта. Способ зеркально-теневого УЗ контроля изделий равного сечения реализуется следующим образом.

На поверхности изделия 1 устанавливают идентичные излучающий и приемный электроакустические преобразователи 2 и 3 на расстоянии L, ориенти- руют их один навстречу другому и жестко связьшают. Преобразователем 2 излучают в изделие непрерывные УЗ-колебания, например, с частотой f 2,8 мГц, а преобразователем 3

Q

5 0 5

0

r

0

с

0

5

1. 4

принимают УЗ-колеёания, отраженные донной поверхностью изделия 1. Выбор расстояния L обеспечивает в случае качественного акустического контакта и при отсутствии дефекта 4 максимальную амплитуду принятых УЗ- колебаний. Перемещают преобразователи 2 и 3 по поверхности изделия 1 в направлении прозвучи вания с постоянной скоростью V и измег яют амплитуду принятых УЗ-колебаний. В случае появления дефекта 4 в изделии 1 при направлении сканирования, указанном на фиг.1, вначале дефект проходит вблизи приемного преобразователя 3 и перекрывает луч УЗ-колебаний, отраженный от донной поверхности изделия 1, затем вблизи излучающего преобразователя 2 и перекрывает луч УЗ-колебаний, направленный от преобразователя 2 к донной поверхности изделия 1 (положение преобразователей 2 и 3 на фиг.1 отмечено пунктиром) . В результате наблюдается два ослабления амплитуды принятых УЗ- колебаний (фиг.2), В случае нарушения качества акустического контакта, вызванного наличием, например, небольшой неровности на поверхности iизделия, под любым из преобразователей

2 и 3 также наблюдается ослабление амплитуды принятых УЗ-колебаний (фиг.З). Измеряют крутизну изменения амплитудной огибающей принятых УЗ-колебаний, например, путем измерения временного интервала &t между моментами совпадения амплитуды принятых УЗ-колебаний с заданными пороговыми уровнями Vnop , и Vnop

9V (фиго 4). Крутизна А я, где V амплитуда.принятых УЗ колебаний, t - время, в случае наличия дефекта 4 в изделии 1 должна лежать в интервале значений (1).

Так при контроле железнодорожных рельсов, уложенных в путь (Кй€0,5) с помощью преобразователей 2 и 3 с параметрами а 12 мм. и ft 30 интервал времени At изменения амплитуды V принятых УЗ-колебаннй от Vg . до О для скорости V 36 км/ч должен находиться в пределах 0,,t-,4Mc, а для скорости v 90 км/ч- . 0,28 t - 0,55 мс. Время измене1шй динамического зазора между каждьм из преобразователей 2 и 3 и контролируемым изделием 1 при ухудшении акустического контакта из-за наличия неровности поверхности изделия 1, а значит, и время уменьшения донного сигнала из-за механических колебаний преобразователей 2 и 3 заметно больше при прочих равных условиях, чем указанные временные интервалы ДЬ для дефекта А. Определив по величине крутизны А причину уменьшения амплитуды V принятых колебаний (дефект 4 или нарушение качества акустического контакта при наличии дефекта. 4 измеряют расстояние 1 между зафиксированными положениями, например, преобразователя 3 и определяют глубину h значения дефекта 4 из выражения

h Н (1 - 1/L),

где Н - толидина контролируемого изделия 1;

L - расстояние между излучающим преобразователем 2 и приемным преобразователем 3.

При значительных скоростях перемещения преобразователей (36-90 км/ч наблюдается сильная флюктуация уровня донного сигнала, вызванная в основном изменением условий прохождения упругих колебаний из электроакустического преобразователя в контролируемое изделие из-за механических колебаний искательной системы, неравномерного растекания кон- тактируюш;ей жидкости под преобразователями и т.п. При наличии любой небольшой неровности на поверхности контактируемого изделия происходит кратковременное увеличение зазора между преобразователем и изделием. Величина динамического зазора зависит от скорости движения, формы и рамеров неровностей, массы преобразователя и усилия прижатия его к контролируемому изделию. Колебания амплитуды принятого сигнала УЗ колебаний при нарушении качества акустического контакта достигают тех же значений, как и при наличии дефекта в изделии. Однако вследствие того, что преобразователь, имеющий определенную массу, не может очень быстро изменить свое состояние, крутизна изменения амплитудной огибающей принятых УЗ-колебаний при нарушении акустического контакта меньше, чем крутизна изменения при появлении дефекта, и измерение величины этой крутизны

75616

позволяет зафиксировать наличие дефекта и отличить его от нарушения качества акустического контакта, что повьш1ает Достоверность контроля.

0

При импульсном излучении УЗ-коле- баний в изделие погрешность вычисления глубины залегания дефекта в основном определяется погрешностью измерения временного интервала tg, по которому измеряется расстояние между зафиксированными местоположениями преобразователей. Погрешность

5 измерения временного интервала tg определяется частотой посылок зондирующих импульсов, уменьшается с его увеличением и достигает предела, поскольку частота посыпок зондирующих

0 импульсов не может превышать определенного значения. При непрерывном излучении погрешность измерения временного интервала te стремится к нулю, абсолютная погрешность измере5 ния глубины залегания дефекта определяется только погрешностями опре- делений скорости перемещения преобразователей, расстояния между излучающим и приемным преобразователями и толщины контролируемого изделия. Суммарное значение этих погрешностей на порядок меньше погрешности измерения глубины залегания дефекта при импульсном излучении УЗ-колебаний. Таким образом, излучение непрерывных УЗ-колебаний повышает точность контроля. Кроме того, излучение непрерывных УЗ-колебаний существенно упрощает генераторную часть дефектоскопа. Излучение непрерывных УЗ-колебаний также создает возможность достоверного воспроизведения и измерения крутизны изменения амплитудной огибающей донного сигнала.

0

5

0

45

50

55

Формула изобретени

1. Способ зеркально-теневого ультразвукового контроля изделий равного сечения, заключающийся в вобуждении ультразвуковых колебаний в изделии наклонным электроакустическим преобразователем, njJHeMe отраженных от противоположной поверхности изделия ультразвуковых колебаний вторым наклонным преобразователем, синхронном перемещении преобразователей по поверхности изделия, измерении амплитуды принятых

колебаний, фиксировании местоположения преобразователей при уменьшении амплитуды принятых колебаний, измерении расстояния между зафиксированными местоположениями и определении с помощью измеренного расстояния глубины залегания дефекта, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности и то кости контроля при значительных скоростях ск анирования, в качестве возбуждае- Mbtx колебаний используют непрерывные ультразвуковые колебания, дополнительно измеряют крутизну изменения I амплитудной ; огибающей принятых ко- ле.баний, по величине измеренной крутизны определяют наличие дефекта. 2. Способ по п.1, отличаю /

щ и и с я тем, что наличие дефекта определяют из условия

; 2vVo(l-Ka)cosf3 . 2v.VoCos(3

аа

где V - скорость перемещения преобразователей;

V - максимальная амплитуда принятых колебаний; К - коэффициент выявляемости дефектов;

/Ь - угол призмы наклонных преобразователей;а - размер активного элемента

преобразователей в направлении их перемещения; А - крутизна изменения амплитудной огибающей принятых колебаний.

W

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности и точности контроля при значительных скоростях сканирования за счет излучения непрерывных колебаний и измерения крутизны изменения амплитудной огибающей вследствие более точного измерения глубины залегания дефекта и возможности различения нарушения качества акустического контакта и дефекта. В изделии наклонно возбуждают в одной точке непрерывные ультразвуковые (УЗ) колебания и принимают в другой точке отраженные противоположной поверхностью изделия УЗ-колебания. Сканируют изделие и измеряют амплитуду принятых колебаний. При уменьшении амплитуды принятых УЗ-колебаний фиксируют местоположение точек приема и измеряют крутизну изменения амплитудной огибающей принятых УЗ-колебаний. По измеренной крутизне определяют наличие дефекта. Измеряют расстояние между зафиксированными местоположениями точек и с его помощью определяют глубину залегания дефекта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.}

0ад4

Составитель В.Гондаревский Редактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская

: 1аказ 4438/46

Тираж 789

В)ИИ1Т.И Государственног о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.3

/1

Подписное