Способ лазерно-акустического контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии изделий и может найти применение в машиностроительной, энергетической, транспортной и других отраслях техники.

Известен способ контроля изделий поперечными волнами, возбуждаемыми в изделиипьезоэлектрическимпреобразователем, а прием отраженного от дефекта или ослабленного экранирование дефекта акустического импульса осуществляют на поверхности изделия на расстоянии от места возбуждения другим преобразователем. Недостатком такого способа является низкая выявляемость различно ориентированных дефектов, что снижает надежность контроля, особенно при автоматизированном процессе, так как для выявления и определения размеров дефектов

требуется изменение взаимного расстояния между преобразователями и изменение их ориентации в пространстве.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ лазерно-акустического контроля изделий, заключающийся в том, что излучение поперечных волн осуществляется сфокусированным на поверхность контролируемого изделия лазерным излучением, а прием ослабленного экранированием дефекта или отраженное от дефекта акустического импульса осуществляют преобразователем упругого смещения поверхности в электрический сигнал на расстоянии от места фокусировки лазерного луча и по последовательности и амплитуде электрических сигналов определяют величину и расположение дефектов

4 СЯ

О

о о

Недостатком прототипа является то, в нем используется только одно направление излучения поперечных волн из как минимум возможных двух, в зависимости от фокусировки, что не позволяет полностью использовать возможности акустического излучения, создаваемого лазерным излучением, при этом также как и в способе-аналоге возникает затруднение при выявлении различно ориентированных дефектов при автоматизированном контроле и определение их ориентации, что существенно при оценке прочностных свойств изделия.

Целью изобретения является повышение информативности контроля путем определения ориентации дефекта.

Указанная цель достигается тем, что в способе лазерно-акустического контроля, заключающемся в том, что фокусируют лазерный луч на поверхности контролируемого изделия, принимают в точке ослабленный экранированием дефекта илм отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны, по амплитуде которой судят о наличии дефекта, согласно предложенному способу, дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по крайней мере еще в одной точке, симметричной первой относительно зоны возбуждения, точки приема упругих колебаний выбирают из расчета максимального значения амплитуды возбужденных колебаний при отсутствии дефекта, измеряют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд в этих точках,

На фиг. 1 показана схема предлагаемого способа для контроля плит, листоа и т.п. изделий; на фиг. 2 -схема контроля изделий типа гильзы блока цилиндров, т.е. изделий цилиндрической формы с обработанной внутренней поверхностью и наружной механически не обработанной после лит„я по- верхностыо, при этом дополнительно установлены преобразователи для приема акустических сигналов в эхо-методе контроля; на фиг. 3 -схема контроля - вид в плане - при приеме акустических сигналов двумя парзми преобразователей.

Предлагаемый способ лазерно-акустм- ческого контроля реализуется следующим образом. Сфокусированное линзой 1 импульсное лазерное излучение воздействует точкой 2 или пинией, в зависимости от формы линзы 1 на поверхность контролируемого изделия 3. За счет теплового расширения или испарения поверхностного слоя материала изделия 3 в нем возбуждается упругий импульс поперечной волны, имеющий диаграмму направленности в виде осесим- метричного полого конуса с вершиной в точке 2 или продольной симметричной относительно линии фигуры с двумя лепестками диаграммы направленности 4. При отсутствии в изделии 3 дефекта 5 симметрично установленные на противоположной стороне ияделия в теневом варианте контроля, или в зеркально-теневом варианте контроля - на стороне, где осуществляется воздействие лазерным излучением, пара преобразовате0 лей ба и 66 примет одинаковые акустическиесигналыкаждымпреобразователем-приемником. Максимальная чувствительность будет достигнута если приемники ба и 66 будут установлены

5 в местах максимальных значений лепестков диаграммы направленности 4 в бездефектной зоне изделия 3, При отсутствии дефекта 5 в изделии 3 на выходе устройства обработки результатов контроля 7, на который по0 ступают и, при размерности в дБ, вычитаются сигналы с приемников 6а и 66 для получения соотношения амплитуд, имеют сигнал равный нулю или какой либо постоянной величины, которую можно и

5 корректировать до равенства ее нулю. В случае пересечения при сканировании одним из лепестков диаграммы направленности 4 дефекта 5, баланс сигналов, или постоянное значение, на выходе устройства

0 7 нарушается пропорционально площади дефекта в этом направлении облучения его поперечной волной.

При дальнейшем сканировании лазерного излучения и приемников ба и 66 по

5 поверхности контролируемого изделия 3 дефект 5 попадает под облучение вторым лепестком диаграммы направленности 4, уменьшая уже принимаемый сигнал вторым приемником, и на выходе устройства 7

0 вновь получают сигнал разбаланса, но уже противоположной полярности, чем в первом случае. Вычитая величины разбаланса, при размерности в дБ, получим соотношение амплитуд сигналов в первой и второй

5 точках при облучении дефекта 5 под направлениями, образующими между собой угол, приближающийся по величине к прямому, можно определить ориентацию дефекта 5 за один шаг сканирования без изменения по0 ложения приемников относительно источника излучения.

Существенно повысить информативность контроля можно путем дополнительной установки преобразователей для

5 приема поперечных волн от дефекта 5 в эхо рарианте контроля, как это показано на фиг,2. В этом случае дополнительная пара преобразователей 8а и 86 может устанавливаться между преобразователями ба и 66, при этом обработка и оценка сигналов устройством 7 этой дополнительной пары преобразователей не отличается от процесса для пары преобразователей 6а и 66, но за счет разности расстояний, прошедших пря- 1 мыми ультразвуковыми волнами и отражен- ными, фиксируемых соответственно разными парами преобразователей, т.е. за счет временного разнесения результатов, они могут быть отражены о одном индицирующем устройстве, например на экране осциллографа и т.п.

При осуществлении возможности накопления информации за несколько строк сканирования, например при записи результатов самописцами, число пар преобра- зователей при фокусировке лазерного излучения в точку 2, т.е. когда диаграмма направленности излучения поперечных волн представляет собой тело вращения, с сечениями равной площади и конфигурации во всех направлениях, число пар преобразователей, установленных в местах приема максимальных значений лепестков диаграммы направленности излучения может быть увеличено, как это показано на фиг. 3. Например, перпендикулярно расположению приемников 6а и 66 могут быть расположены приемники 9а и 96. которые позволят оценить по аналогичной схеме оценки результатов отражательную способность дефектов в другой плоскости, под иным углом воздействия поперечных ультразвуковых волн.

10

5

0

5

0

При отсутствии двухстороннего доступа к поверхностям контролируемого изделия контроль может осуществляться зеркально- теневым методом.

Таким образом предлагаемый способ позволяет за один процесс сканирования получить информацию об отражательной способности дефекта под разными углами его озвучивания, что позволяет оценить ориентацию дефекта.

Формула изобретения Способ лазерио-акустического контроля, заключающийся в том. что фокусируют лазерный луч по поверхности контролируемого изделия, принимают в точке ослабленный экранированием дефекта или отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны, по амплитуде которой судят о наличии дефекта, отличающий- с я тем, что, с целью повышения информативности контроля путем определения ориентации дефекта, дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по крайней мере еще в одной точке, симметричной первой относительно зоны возбуждения, точки приема упругих колебаний, выбирают из расчета максимального значения амплитуды возбужденных колебаний при отсутствии дефекта, измеряют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд о этих точках.

Изобретение относится ультразвуковой дефектоскопии изделий. Цель изобретения - повышение информативности контроля путем определения ориентации дефекта, для чего контроль изделий осуществляется под разными углами воздействия на него импульсами поперечной упругой волны, генерируемой сфокусированным лазерным излучением. Ослабленный дефектом или отраженный от дефекта упругий импульс принимается парами преобразователей, места приема которых расположены на равных расстояниях и симметрично от места фокусировки лазерного излучения на поверхности изделия Об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд сигналов в каждой паре преобразователей и между парами. Контроль изделий может осуществляться в теневом, зеркально-теневом, эхо-методах или любой их совокупности 3 ил. k/ k

ФигЗ

ФигЈ