Способ и устройство для исследования свойств металлов Советский патент 1941 года по МПК G01N29/08 G01N29/10 

Сущность изобретения касается способа исследования свойств металлов и обнаружения в них дефектов, основанного на возбуждении в исследуемом теле механических колебаний, например ультразвуковой частоты, воздействующих затем на приемник одновременно с колебаниями, непосредственно подаваемыми на приемник от того же возбудителя.

При предлагаемом способе исследования для возможности определения исследуемого тела по разности частот колебаний, непосредственно воздействующих на приемное устройство, и колебаний, прошедших сквозь исследуемое тело, в результате некоторого запаздывания последних в зависимости как от размеров тела, так и от наличия в нем дефектов, частоту возбуждаемых колебаний периодически изменяют в известных пределах.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа, с целью воспринятия приемником одновременно как колебаний, прошедших через исследуемое тело, так и колебаний, поступающих непосредственно от источника колебаний, возбудитель и приемник выполнены в виде двух магнитосхрикционных стержней, снабженных

обмотками и устанавливаемых на поверхности исследуемого тела под углом друг к другу.

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства для осуществления предлагаемого способа исследования свойств металлов, фиг. 2 - диаграмму изменения частоты тока.

Устройство для осуществления исследований свойств металлов и обнаружения в них дефектов состоит из двух магнитострикционных стержней 1 и 2, скрепленных между собой рукояткой 3 и расположенных друг по отношению к другу под некоторь м углом. Рукоятка 3 должна быть сделана из материала, который не передавал бы колебаний от стержня 1 к стержню 2. На стержне 1 находится катушка 4, питаемая током высокой частоты от генератора 5 высокой частоты.

Частота тока высокой частоты, генерируемого генератором 5, изменяется с постоянной скоростью, что показано на фиг. 2, где по оси ординат отлолсена ген - частота генерируемого тока, а по оси .абсцисс t - время; при этом fo обозначает среднюю частоту тока, генерируемого генератором, а Т - период изменения частоты генератора.

Для того, чтобы частота генерируемого тока изменялась согласно графику, етрямочастотный канденсатор 6 задающего генератора 5 должен вращаться с постоянной скоростью от двигателя 7 через соответствуюн;ую передачу. Средняя частота fo тока, ге,нерируемого генератором 5, должна равняться собственной резонансной частоте стержня 1, а крайнне значеиня изменения частоты этого тока не должны резко выходить из резонансной кривой стержня 1.

На стержне 2 находится катушка 8, соединенная с входом лампового усилителя 9 токов ультразвуковой частоты. Выход усилителя 9 соединен с ламповым детектором 10. Ток от детектора 10 усиливается усилителем 11 низкой частоты, к выходу которого приклрочены частотомер 12 и репродуктор 13. Частотомер 12 - стрелочного типа, и щкала его может бытт. проградуирована прямо в толщипе металла.

Во время исследования берут за ручку 3 и прикладывают стержни 1 и 2 к поверхности металлической детали 14, которую нужно проверить на отсутствие раковин. Колебания стержня 1 передаются через поверхность детали 14 стержню 2. Кроме того на стержень 2 будут воздействовать отралсенные колебания ультразвукового луча, посылаемого стержнем 1, когда этот луч будет выходить из металла в воздух. Таким образом, прежде чем noinacTb -на стержень 2, отраженный луч должен пройти путь, равный двойной толщине металла. За промежуток времени At,, пока отраженный луч совершает описанный путь, частота генератора 5 изменяется на определенную величину Af.

Таким образом, Oi6a ультразвуковых колебания - как отраженное на грани металла и воздуха, так и прямое колебание через поверхность детали, отличающиеся по частоте на Af. накладываясь друг на друга, дают биения, которые усиливаются усилителем 9, детектируются детектором 10, усиливаются усилителем 11; частота их измеряется частотомером 12.

В зависимости от толщины металла путь, проходимый отраженным ультразвуковым .ггучом, будет различным, а так как скорость распространения ультразвука - постоянная величина, то каждой толщине металла будет соответствовать большее или меньшее определенное At, и, следовательно, А{. Если...в металле .есть, раковина ..15 или какая-либо трещина, то сразу же Изменится At,, а следовательно, изменится и частота биений Af, что может быть уловлено как по изменению показания стрелки частотомера 12, так и на слух - по изменению тона звучания репродуктора 13.

В те моменты времени At., и At.,, когда частота генератора 5 проходит минимальное и максимальное значения, Af 0, как это видно из фиг. 2. Дабы это явление слабо сказывалось, необходимо, чтобы Т было значительно больше At,.

Предмет изобретения.

1. Способ исследования свойств металлов и обнаружения в них дефектов, основанный на возбуждении в исследуемом теле механических колебаний, например, ультразвуковой частоты,воздействующих затем на приемник одновременно с колебаниями, непосредственно подаваемыми на приемник от того же возбудителя, отличающийся тем, что частоту возбуждаемых колебаний периодически изменяют в известных пределах с той пелыо, чтобы можно было определить свойства исследуемого тела по разности частот колебаний, непосредственно воздействующих на приемное устройство, и колебаний, прошедших сквозь исследуемое тело, в результате некотОрОГО запаздывания последних в зависимости от размеров тела либо налиI чин в нем дефектов. I 2. Устройство для осуществления 1 способа по п. 1, отличающееся тем, что возбудитель и приемник коI лебаний выполнены в виде двух снабженных- обмотками магнитострикционных стержней, предназначенных для установки под углом друг к другу на поверхности исследуемого тела, с той i целью, чтобы приемный стержень

(У

Фиг. 1

Н.

-#1 f

Фиг. 2

д/А- /г

т-