Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей Советский патент 1992 года по МПК G01N29/22 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для определения характера поляризации ультразвукового пучка наклонного преобразователя.

Известен образец для определения угла поворота плоскости поляризации, выполненный в виде параллелепипеда с рядом цилиндрических отверстий, оси которых пересекаются с продольной осью параллелепипеда и повернуты относительно друг друга на постоянный угол. Угол поворота плоскости поляризации преобразователя определяют по углу поворота оси отверстия, от которого получен эхо-импульс с максимальной амплитудой, однако при этом отра- женные от соседних отверстий эхо-импульсы создают существенные помехи.

Наиболее близким к предлагаемому является образец, содержащий две отдельных клинообразных призмы. Боковые рабочие грани одной рпизмы, на которой размещены ультразвуковые преобразователи, наклонены к основанию под углами, равными дополнительным углам ввода (90 - У) оцениваемого излучателя и приемника. У второй призмы одна рабочая грань наклонена на дополнительный угол (90 -у) к основанию, а вторая рабочая грань перпендикулярна первой и наклонена на такой же дополнительный угол (90 - у) к смежной боковой грани призмы. В первой призме плоскость наклона излучателя и приемника совпадают, а во второй призме эти плоскости перпендикулярны. Оценку степени поляризации пучка ультразвукового преобразователя осуществляют путем сопоставления результатов последовательных замеров на первой и второй призмах.

Недостаток такого технического решения заключается в том, что для получения определенной точности измерений требуется соблюдать ряд весьма жестких условий при изготовлении призм, например одинаковые свойства металла. На точность измерений также влияет и использование в процессе измерений двух ультразвуковых преобразователей и неодновременность оценки прохождения импульсов в различных призмах. Все это приводит к ошибкам при оценке степени поляризации поперечной волны.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в образце для эталонирования, выполненном в виде призмы с рабочей гранью для размещения ультразвукового преобразователя и отражающими гранями, в соответствии с изобретением рабочая грань и встречная отражающая грань расположены под углом

р а , где угол а выбран из условия

2sinz Ш sin2 «1 V ai )2

Ci

C2

- cos2 «1 sin «1 - 0,

а вторая и третья отражающие грани расположены к рабочей грани соответственно под углами yi и уг выбранными из условия

С2

yi arcsin - -sinai

У2 180-«1 ,

где р-угол между рабочей гранью и первой отражающей гранью;

yi и уг - углы между рабочей гранью и соответственно второй и третьей гранями;

«1 - угол обмена поляризации;

- угол ввода ультразвукового преобразователя;

Ci и С2 - скорость соответственно поперечной и продольной волны в материале образца.

На чертеже схематично изображен образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей.

Образец выполнен в форме призмы и имеет рабочую грань 1, встречную первую отражающую грань 2 и отражающие грани 3 и 4. Ультразвуковой преобразователь 5 располагается на рабочей грани 1. Распространение луча поперечной волны в металле образца обозначено пунктирной линией 6. Луч направлен на первую грань 2 под углом

ом, равным углу обмена поляризации. Вторая отражающая грань 3 и третья отражающая грань 4 перпендикулярны отраженным продольной 7 и поперечной 8 волнам. Грани 3 и 4 расположены соответственно под углами yi и yz к рабочей грани 1. Угол обмена поляризации выбирается из условия:

2eln «sln2oi/7-(Јelnai)2

- cos2 a sin «i

С2 С

Ci 0,

5

0

5

0

5

0

где Ci и Са - скорость соответственно поперечной и продольной волны в материале образца.

При падении ультразвукового пучка на встречную грань 2 под углом «1, равным углу обмена поляризации, его горизонтально поляризованная составляющая не трансформируется в продольную волну, а отражается от этой грани под углом, равным углу падения «1. Вертикально поляризованная составляющая пучка полностью трансформируется в продольную волну 7. Угол , под которым вводится пучок, известен, а угол р между рабочей гранью 1 и первой отражающей гранью 2 определяется из формулы ( +/3-|. Положение граней 3 и 4 относительно грани 2 задается с учетом углов отражения горизонтальной составляющей 8 и трансформированной продольной составляющей 7: эти грани ориентированы перпендикулярно отраженным от грани 2 лучом, с тем, чтобы отраженные от них эхо- импульсы возвращались к исследуемому датчику. Отраженные эхо-импульсы продольной волны 7 от грани 3 и поперечной волны 8 от грани 4 поступают на экран дефектоскопа соответственно через промежутки времени ц и t2. За это время лучи проходят соответственно пути И и 12, т.е.

Н12

ti

Ci;t2 C2

Известные расчеты показывают, что время прохождения отраженных от граней 3 и 4 эхо-импульсов 7 и 8 различное, и на экране дефектоскопа они фиксируются в различных точках развертки. По результатам замеров амплитуды отраженных это-им- пульсов определяют характер поляризации волн, излучаемых исследуемым преобразователем.

Формула изобретения Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей, выполненный в виде призмы с рабочей гранью для размещения ультразвукового преобразователя и отражающими гранями, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности.

призма выполнена таким образом, что рабочая грань и первая встречная отражающая грань расположены под углом см , где угол «1 выбран из условия

2sin2 «i sin2 a

2

M-(-g- sinai - cos2 «1 sin ai

2 В 0, Cl

а вторая и третья отражающие грани расположены к рабочей грани соответственно под углами yi и уг, выбранными из условий

С2

0

yi 180 - -,arcsin - sin a

YI 180-cti -р,

где р- угол между рабочей гранью и первой отражающей гранью;

yi и уа - углы между рабочей гранью и соответственно второй и третьей гранями;

а - угол обмена поляризации;

- угол ввода ультразвукового преобразователя;

Ci и Сг - скорость соответственно поперечной и продольной волны в материале образца.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для определения характера поляризации ультразвукового пучка наклонного преобразователя. Цель изобретения - повышение точности измерений. Образец выполнен в форме призмы, имеющей рабочую грань, на которой устанавливают исследуемый преобразователь, и отражающие грани. Рабочая грань и первая встречная отражающая грань расположены под углом +/3i, где угол ом выбран, из условия 2sin2aisin2 а V 1 - ( Ca/Ci sin «1 ) 2 - cos2 а sin «1 C2/Ci 0, где р - угол между рабочей гранью и первой отражающей гранью; ои - угол обмена поляризации; угол ввода ультразвукового преобразователя; Ci и С2 - скорость соответственно поперечной и продольной волны в материале образца. Вторая и третья отражающие грани расположены к рабочей грани под углами, обеспечивающими возврат отраженных лучей к преобразователю. 1 ил. w Ј

С/пЗ- S--4QMM