Способ обнаружения местоположения источника поверхностных акустических волн Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

сл

с

Изобретение относится к контролю материалов с помощью ультразвука и может быть использовано для определения местоположения источника поверхностных акустических волн в одно- и двумерных объектах, а также на поверхности трехмерных объектов. Цель изобретения - повышение точности определения местоположения источника поверхностных акустических волн. Местоположение источника акустических волн определяют по среднему значению координат поглотителя акустических колебаний, при нахождении в .которых поглотителя резко изменяется амплитуда акустических колебаний, регистрируемая направленным приемником акустических волн, 6 ил.

Изобретение относится к области контроля материалов с помощью ультразвука и может быть использовано для определения местоположения источника поверхностных акустических волн, в частности, источника акустической эмульсии (АЭ), в одно- и двумерных объектах, а также на поверхности трехмерных объектов.

Известен способ определения координат источника акустической эмиссии, заключающийся в том, что на поверхность объекта устанавливают ненаправленные приемники акустических волн, подключенные к электронной аппаратуре, определяют моменты прибытия импульсов акустической эмиссии на каждый из приемников и затем, используя связь между скоростью волны, временем ее движения от источника до приемника и расстоянием от источника до приемника, определяют координаты источника акустической эмиссии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения местоположения источника поверхности акустических волн, заключающийся в том. что с помощью направленного приемника акустических волн воспринимают сигналы акустической эмиссии, ориентируют приемник таким образом, чтобы ось его диаграммы направленности проходила через источник поверхностных акустических волн, перемещают приемник по контуру контролируемой зоны так. чтобы ось диаграммы направленности и касательная к контуру составляли прямой угол, фиксируют линии, совпадающие с осью диаграммы направленности в момент регистрации сигналов акустической эмиссии, а координаты источника эмиссии определяет как точку пересечения этих линий.

Недостатком известного спосоэа является его низкая надежность при наличии

XI XI о

00

о

hO

двух и более источников АЭ на контролируемой поверхности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности определения координат источника поверхностных волн за счет устранения ошибок при наличии нескольких источников АЭ.

Поставленная цель достигается тем, что с помощью направленного приемника поверхностных акустически волн регистрируют волны от источника и ориентируют приемник таким образом, чтобы его ось диаграммы направленности проходила через источник поверхностных акустических волн. На оси диаграммы направленности приемника помещают поглотитель поверхностных акустических волн, перемещают его вдоль этой оси, а о местоположении источника поверхностных акустических волн судят по среднему значению координат точек поглотителя, в которых резко изменяется амплитуда принятых колебаний, приемника.

На фиг. 1-6 приведены схемы расположения приемника, поглотителя и источника АЭ при их различных комбинациях.

Установленный на поверхности контролируемого объекта 1 направленный приемник акустических поверхностных волн 2 соединен с измерительным прибором, например, осциллографом (не показан), с помощью которого можно измерять амплитуду поверхностной акустической волны. Ось диаграммы направленности 3 приемника 2 проходит через источник акустических поверхностных волн 4 и поглотитель акустических поверхностных волн 5, Ось X, параллельная оси 3 диаграммы направленности приемника 2, служит для более наглядной демонстрации координаты точки пересечения оси диаграммы направленности 3 приемника 2 и ближайшей к нему границы зоны акустического контакта поглотителя поверхностных волн 5 и контролируемого объекта 1.

Способ реализуется следующим образом.

Во время циклического нагружения стальной пластины 1 толщиной 3 мм, в ней возникла усталостная трещина, которая является источником сигналов акустической эмиссии. При-выбранном значении толщины пластины волны акустической эмиссии в ней могут распространяться в виде нормальных и поверхностных волн. Таким образом, трещина является источником поверхностных волн. На пластину устанавливают призматический пьезопреоб- разователь, являющийся направленным приемником акустических поверхностных

волн 2. Его ориентируют таким образом, чтобы его диаграмма направленности 3 проходила через источник поверхностных акустических волн 4; при этом амплитуда воспринимаемых приемником колебаний будет максимальна. Таким образом, устанавливают, в каком направлении находится источник поверхностных акустических волн.

Затем на поверхность объекта 1 помещают поглотитель поверхностных акустических волн 5. В качестве поглотителя используют тело, имеющее определенные границы зоны акустического контакта с поверхностью контролируемого объекта 1. Например, поглотителем может являться стальная пластина, поверхность которой обращенная к поверхности объекта 1, покрыта контактной жидкостью (маслом). Поглотитель размещают на оси 3 диаграммы направленности приемника поверхностных волн 2. При этом возможны два случая.

В первом случае поглотитель 5 оказывается между источником эмиссии 4 и

приемником 2 (фиг.1). Эта ситуация распознается по резкому уменьшению амплитуды поверхностных акустических волн, воспринимаемых приемником, при установке поглотителя 5 на поверхность объекта 1.

Чтобы определить положение источника 4 в этом случае, удаляют поглотитель 5 от приемника 2 вдоль оси 3. В тот момент, когда источник 4 окажется между приемником 2 и ближайшей к нему границей зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 (фиг.2), амплитуда поверхностных акустических волн, воспринимаемых приемником 2, резко возрастет. В этот момент определяют Xi - координату точки пересечения оси 3 и

ближайшей к приемнику 2 границы зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 (для удобства восприятия координата Xi обозначена на оси X, параллельной оси 3).

Затем поглотитель 5 перемещают в противоположном направлении, т.е. приближают его к приемнику 2 вдоль оси 3 до тех пор, пока ближайшая к приемнику граница зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 не окажется между источником поверхностных акустических волн 4 и приемником 2 (фиг.З). В этот момент, когда амплитуда поверхностных акустических волн, воспринимаемых приемником 2, резко уменьшится, определяют координату Х2 точки пересечения оси 3 с ближайшей к приемнику границей зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 (для удобства восприятия также показана на оси

X, параллельной оси 3).

Местоположение источника 4 определяют как среднее между Xi и Х2.

Во втором случае поглотитель 5 оказывается на поверхности объекта 1 таким образом, что источник 4 располагается между поглотителем 5 и приемником 2 (фиг.4). Эта ситуация распознается по тому, что установка поглотителя на поверхность объекта не изменит амплитуды поверхностных акустических волн, воспринимаемых приемн - ком. В этом случае приближают поглотитель 5 к приемнику 2 вдоль оси 3 до тех пор, пока амплитуда поверхностной акустической волны, воспринимаемой приемником, резко не уменьшится. Это случится в тот мо- мент, когда ближайшая к приемнику 2 граница зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 окажется между источником 4 и приемником 2 (фиг.5). В этот момент определяют координату Хт точки пе- ресечения оси диаграммы направленности 3 и ближайшей к приемнику границы зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1. Затем поглотитель 5 перемещают в противоположном направлении, т.е. удаля- ют его вдоль оси 3 от приемника 2 до тех пор, пока амплитуда поверхностных акустических волн, воспринимаемых приемником 2, резко не возрастет. Это случится в тот момент, когда источник 4 окажется между приемником 2 и ближайшей к нему грани453

Фиг.1

-PTY

г/

цей зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1 (фиг.6). В этот момент определяют Х2 - координату точки пересечения оси диаграммы направленности 3 и ближайшей к приемнику границы зоны акустического контакта поглотителя 5 и объекта 1.

Местоположение источника поверхностных акустических волн 4 определяют как среднее между Xi и Ха.

Формула изобретения Способ обнаружения местоположения источника поверхностных акустических волн, заключающийся в том, что с помощью направленного приемника поверхностных акустических волн регистрируют волны от источника и ориентируют приемник таким образом, чтобы его ось диаграммы направленности проходила через источник поверхностных акустических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения координат источника поверхностных акустических волн, на оси диаграммы направленности приемника помещают поглотитель поверхностных акустических волн, перемещают его вдоль этой оси, а о местоположении источника поверхностных акустических волн судят по среднему значению координат точек размещения поглотителя, в которых резко изменяется амплитуда принятых колебаний приемника.

X/

X

J

Фиг.1

X/ X2

фиг.З

X,

J 4

Фиг. 5

Редактор С.Стенина

Составитель Л.Левитан Техред М.Моргентал

-UJ

./

/г

/

Корректор М.Керецман