Изобретенне относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества материалов по поглощению и скорости распространения ультразвуковых колебаний в химической, металлургической и других отраслях промышленности ,
Цель изобретения - повышение точности контроля.
На фиг. 1 и 2 приведены схемы, иллюстрирующие распространение импульса ультразвуковых колебаний в акустических ячейках, используемых в ультразвуковом контроле при работе на прохождение и на отражение соответственно.
На схеме акустической ячейки (фиг. 1), предназначенной для работы на прохождение, изображен контролируемый образен 1, размещенный между двумя волноводами 2 с обеспечением акустического контакта между их поверхностями с помощью слоев 3 толщиной d из сильнопоглощающсто улг-тра- звуковые колебания материала. Акустическая ячейка также содержит излучающий ультразвуковой преобразователь 4 и приемный ультразвуковой преобразователь 5, которые контактируют со свободными торцами соответствугопих волноводов 2.
На схеме акустической ячейки (фиг. 2), предназначенной для работы на отражение, изображены контролируемый образец 1, присоединенный к волноводу 2 с помощью контактного слоя 3 толщиной d, изготовленного из материала с большим затуханием ультразвуковых колебаний па частоте ультразвукового контроля, К свободному торцу звукопровода присоединен сонме- щенный, работающий на излучение и на прием пьезопресбразователь 4.
о оо
ND
СО
Позициями 6 и 7,3 на фиг.1 обозначены соответственно зондируюпшй ультразвуковой импульс и эхо-импульсы из образца.
Способ осуществляют следующим об- разом.
С помощью излучающего преобразователе А и звукопровода 2 возбуждают ультразвуковой импульс, который проходит звукопровод 2, контактный слой 3 и попадает.в образе ц 1, где испытывает отражения мёзЈду 1плЬскопараллель- мыми границами образца и излучает эхо импульсы 7 и 8, принимаемые преобразователем b или 4. По интервалу меж- ду эхо-импульсами определяют скорость распространения ультразвуковых колебании в контролируемом образце, а по соотношению амплитуд - величину затухания в образце, если ультразвуковой контроль осуществляют по этой акустической характеристике. Требуемую толщину контактного слоя устанавливают используя, например, контактный материал в форме пленки, которую помещают между контактирующими поверхностями образца и звукопровода. При жидких акустических склейках можно обрабатывать контактирующие поверхности до такой cTeneMHj чтобы полусумма вы- сот их неровностей была равна требуемой толщине склейки - как это обычно считается, при ультразвуковом контроле. Акустическая склейка может быть и двухслойной - из слоя материала с большим затуханием ультразвуковых колебаний, нанесенный непосредственно на поверхность контролируемого образца, и слоя, например, трансформаторного масла.
В тонких слоях различных материя- лов, используемых обычно для обеспечения акустических контактов между образцом и звукопроводами, не происходит заметного затухания ультразву- ковых колебаний, поэтому такая склейка является резонансным элементом и при отражении от нее ультразвуковая волна испытывает, в отличие от случая отражения от границы двух сред, сдвиг фазы колебаний, отличный от О или 180 . Если использовать для акустической склейки материал, сильно поглощающий ультразвуковые колебания, возникновение переотражений в слое склейки будет затруднено и величина сдвига фаз ультразвуковых колебаний при отражении может быть заметно уменьшена.
Для того, чтобы ошибка измерения затухания ультразвуковых колебании не превышала абсолютном величины требуемой погрешности ft«Uопределения затухания ультразвука за счет влияния контактных слоев, их толщину устанавливают из соотношения , 1 . П
d Hlni:U
при проведении ультразвукового контроля по величине амплитуд эхо-импульсов, а при проведении ультразвукового контроля по временным интерпалам между эхо-импульсами из соотношения
, 1 . R2.DJ.v-n d 2tflnR7 w r ,
где R,, и DJ - коэффициенты отражения и прохождения на гпани- це образец - склейка; fa абсолютная величина
требуемой погрешности определения затухания ультразвука; $1 - величина затухания
ультразвуковых колебаний в материале контактного слоя; R коэффициент отражения
ультразвука от iрлницы п склейка - звукопровод; и - относительная величина требуемой точности определения скорости ультразвука;
L и v - длина образца и скорость ультразвука в нем соответственно; ,2 - количество контактных слоев в акустической ячейке;
w - частота ультразвукового контроля.
Дополнительное повышение точности ультразвукового контроля может быть достигнуто за счет подбора материала контактного слоя с определенными упругими характеристиками.
Точность ультразвукового контроля как в случае измерения в шчины затухания в образце, так и в случае измерения скорости ультразвука увеличивается, если амплитуда второго эхо-импульса из образца имеет максимально возможное значение. Для расчета соотношений между волновыми сопротивлениями материалов, из которых изготовлены элементы акустичес. ячейки, обеспечивающих получение максимальном амплитуды второго эхо-импульса из образца, можно полага ь, что импрдансы звукоироводов и образцов ьчизки, так как волновые сопротивления контактных материалов ниже, чем твердых сред, для контроля которых и предназначен предлагаемый способ. При этом утопии все коэффициенты отражения г. границ раздела образец - контактный слой, звукопровод - контактный слой равны ,
V-
где Zf - волновое сопротивление кон-
тактного слоя;
Z - волновое сопротивление материала образца звукопровоца.
При использовании /IBVX энукопрово- дон К 1/Т|1, при игпо-ть -юзчнии одного звукопровода K 1/if5.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность уль тззвукового контроля как продольными, так и сдвиговыми волнами до точностей измерений, сопоставимых с точностью имерси- онного способа ультра лукового контроля с помощью продольных вогн. Г то ке время для pet лпт пи г п , ч тр. О- етсч наличие бо юших -бьем ч
имер ош ой жидкое1 и F 0:1 мохег npvr-nПЯТЬ. Я ДЛЯ КОЧТррЧЯ прц в 1 1КИХ И НИЗКИХ температурах, при контроле г ао- могцыо сцкигов;.тч вол1. Ф о р м у л я изо ) е т ч ч и я
1.Способ ультразвукового кон ч/п- ля, заключаклцинся ь точ, что дают импульс ультразвук,жых колебаний в :шоскчпяраллельпом образце, соединенном с обеспечением акустического контакта по краин /1 мере с одним зиукопроводом, принимают эхо-импульс ч из омрачил ч измеряют их хл- рактеристи и, по которым проводят контроль, о т л и ч а ю и и с я тем, что,с целью ковышенич , сти кот;- трсля, нерел Boaov ienuPM в образце ультразвуь с вых. к шаганий рри соединяю 1- к комтакгиим Ь нерунпс гям обря.зцз Kri iivTUo-o материаля заданной толщины,
2.Cnoc.Th iu л. 1 , о т л и ч а ю- щ t; и с я тем, чт при пронеценчи ультразвукового контро-;л чо ьспичнпе амплитуд зхо-импульсов, то ;HHV с.
устанаВо нвамт из ссотпои -ния
i
, 1 . d Hln2L457
где
5
5
0
)
li ( - I d M.uit про . ) «:;н ;1ня
ут тра i VKOBOH но Tub ч - р- з границу образец - контактный L. он;
Д( afico li iTH.Tq величина требуемой погре тпо1 ти очр(. затухания у тьтрязяукл Р контрог пр гмом j V - величина затухания ультрч- звуковых колебания в риале контактного гчоч; длина образца;
количество iuui r-i.c i:i, X i ipri. J, Способ no n. 1, о г л и ч з щ и и с я тем, ч го при лпове е н упьтра )вукоптго кочтр ля по ь;к -к ч- ным ин герва глм пы ПМР толщину слоя у, i тнан IMBJ .I- : чт- но.пения
у
2
где R, и П,,
,-
1Пп --. 1 , J
R
w: i
R , ; ,) ( I IHUHL HII- отра.- I:HH
и прохоАдення ульггазвум пьг: Hi1 л; ч.i viC r.rn11 м н-,,
i. чон ;
,. ; . .IP I/KL i Я
V.i P - -. h ц,..,..; 4, : Ч.
i i , i h ;K /i.iu
v ч. i, - ч - i- j4 ; т /хапия
Г Н. ) 1 1 Т , 1 i II i JO
- n.
II
,,14 иТИЧИ1 Я 1 пЧГуЧС Т ill- ( f1 H ПЯ чрОСТИ ря li .jCTp uit ;i v ьтрл 5 ) /, .K IHUHJ
I и v - длина обрати i и скорое гь yinip, и нем с. оо nit i тп im ;
,2 - . шчеогр. г, )нт,,х
( л ( ,11 V . И К Ч(
ч ie %е;
v - -a. ioia , a. i р i згг копо- ; о к .14 т чо-1 .
, . г : н - мл ri ричл i IMP: с ,юьию
4. Способ но чл. 1 ч а к u; .i и с ч тем, ч слоя выбирают удопчегв.1
ач (.
i i н ,
(Н. IH )(.1 i ;nia I.T
llli .ВО - Ч.И 1ЛЛ
(3 - при использовании двух зву- копроводов;
при использовании одного звукопровода.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушакнчего контроля качества материалов по величине амплитуд эхо-импульсов и по временным интервалам между эхо-импулъсамн я химической, металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности контроля. Возбуждают ультразвуковые колебания в образец через зиукопровсд и контактный слой заданной толщины, выпол- ненный из материала г бгпьшим поглощением, что предотвращает образование резонансных условий в контактном слое и тем самым уменьшает фаэоныи сдпнг ультразвуковой волны при ее отражении от границ образца. 3 э.п. )-лы, 2 ил. 3 (Л
Фиг. 2
2W. /
