ЗАБАЙКАЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА- Филиал открытого акционерного общества « РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ » ДОРОЖНЫЙ ЦЕНТР ОБУЧЕНИЯ УЧЕБНО-АТТЕСТАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ПО НЕРАЗРУШАЮЩЕМУ КОНТРОЛЮ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА УАЦ НК “ ТЕХНОЛОГИЯ ” МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ на тему “ Основные параметры ультразвукового метода НК ” Специальность: дефектоскописты вагонных, локомотивных депо г. Чита αº 0 0 Разработал инструктор УАЦ НК Горлачёв А.Н. г. Чита 2003год Оглавление 1. Основные параметры и измеряемые характеристики………………………………...…стр. 2-3 2. Чувствительность, виды чувствительности и способы их эталонирования ….…….…стр. 3-6 3. Разрешающая способность …………………………………………………..……………стр. 6-7 4. Стандартные образцы (СО) и эталонирование основных параметров ….………….стр. 7-9 5. Стандартные образцы предприятия ………………………………………………….....стр. 9-10 6. Понятие о мёртвой зоне и разрешающей способности …………………………....…стр. 10-11 7. Формулы акустического тракта прямого совмещённого ПЭП с круглым пьезоэлементом …….………………………………………………………......стр. 12 8. Основные положения Зеркально – теневого метода (ЗТМ)………….……….............стр. 13-15 9. Основные способы определения формы и размера дефектов ……………………….стр. 15-16 1. 1. Основные параметры и измеряемые характеристики Выявляемость дефектов в конкретном изделии зависит от целого ряда факторов: как метода контроля, так и применяемой аппаратуры. Часть из этих факторов, конечно, учитывается в формулах акустического тракта «АТ». В первую очередь это сами акустические характеристики среды, а также параметры излучения и отражения. В формулы «АТ» конечно входит , как характеристика размера выявляемого дефекта, кроме перечисленного выявляемость зависит от места положения отражателя: Дефекты расположенные около поверхностей могут попасть в мёртвую зону, выявляемость рядом расположенных дефектов определяется – разрещающей способностью. Обычно из всего многообразия параметров влияющих на амплитуду, выделяют некую основную или главную группу – группу основных параметров. Основные параметры метода и аппаратуры Параметры метода Параметры аппаратуры 1. Длина волны 1.Частота УЗК f, МГц 2. Чувствительность: 2. Чувствительность: а) реальная ( мм ) б) предельная Sп, мм2 в) эквивалентная а) условная Ку, мм б) условная Ку, Дб в) эквивалентная 3. Угол ввода , градусы 3. Угол призмы , градусы 4. Направленность поля ПЭП (), () 4. Размеры пластины а , мм 5. Погрешность измерения координат А% 5. Погрешность глубиномера Аr %, мм, мкс 6. Мёртвая зона м, мм, мкс 6. Длительность ЗИ ( зи), длти-сть реверберационных шумов ( р зи, мкс), шумы призмы. 7. разрешающая способность по дальности 7. РС аппаратуры (РС) лучевая, мм, мкс 8. Плотность сканирования (неровность 8. Шаг сканирования с , мм чувствительности в сканируемом сечении): S пп / S пп , где: ; Sпп S по пп – предельная чувствительность поиска) по – предельная чувствительность оценки) чаще всего в Дб 9. Длительность зондирующих импульсов 9. Длина пакета упругих колебаний 10. Минимальный условный фиксированного дефекта размер 10. Скорость сканирования и инерционность индикатора прибора 11. Дисперсия коэффициента прозрачности ~ по энергии D 11. Дисперсия опорного сигнала опорный 2. Понятие о длине волны и частоте как основном параметре УЗК Данные параметры относятся к основным так как: 1. от величины волны зависит размер выявляемого дефекта 2. от величины f зависит затухание волны 3. от величины f зависит ширина диаграммы направленности, которая в свою очередь влияет на выявляемость дефектов. В связи с этим определение величины f и весьма важно, перед контролем. Отклонение величины f от наименьшего значения не превосходящего 10% допустимо или не значимо f 10% Для определения наименьшего значения частоты в постоянное время, чаще всего используют радиотехнические методы, позволяющие по специализированной аппаратуре найти f прямыми измерениями, а затем . Например: измерить Т – период колебаний, сюда относятся – анализаторы спектра, широкополосные осцилографы. Однако для упрощения измерений разрабатывались методы позволяющие определить или оценить величины f и с помощью серийного дефектоскопа и специализированного образца или дефектов и специального придуманной методики. 2. Чувствительность, виды чувствительности и способы их эталонирования С целью характеристики технических возможностей дефектоскопа в части усиления электрических сигналов введено понятие абсолютная чувствительность. Абсолютная чувствительность определяется отношением минимального акустического сигнала, который регистрируется дефектоскопом, к амплитуде акустического зондирующего импульса. Понятие абсолютной чувствительности, применяемое в отечественной литературе, идентично ранее рассмотренному понятию резерва усиления. Абсолютная чувствительность выражается в дБ. Используя абсолютную чувствительность, можно определить максимальную предельную чувствительность. И, наконец, когда хотят поставить вопрос о фактических размерах неспошностей, выявляемых при контроле, то говорят о реальной чувствительности. Реальная чувствительность характеризуется минимальными размерами реальных несплошностей конкретного типа, выявляемых в конкретном объекте на заданной глубине данными средствами контроля, при заданных параметрах контроля и схеме прозвучивания. Она может быть определена в результате статистической обработки данных контроля и металлографического исследования большой серии объектов этого вида. Реальная чувствительность может служить основанием для оценки эффективности УЗ контроля. Предельная чувствительность – чувствительность характеризующуюся минимальной площадью отверстия с плоским дном ориентированным перпендикулярно ( ) Акустической оси (АО), который ещё обнаруживается на данной глубине при данной настройки прибора. Из определений понятия « предельная чувствительность» и «эквивалентная площадь», следует, что минимальную эквивалентную площадь отражателя или дефекта выявленного на данной глубине, в данном изделии при данной настройки и можно считать мерой придельной чувствительности, в связи с этим настройка на предельную чувствительность по процедуре аналогична определению эквивалентной площади. Но выполняется в обратной последовательности. Ещё раз подчеркнём S п - основной параметр при УЗК, настраиваемый перед проведением контроля. S экв - одна из основных измеряемых характеристик дефекта, определяющая как правило на эталоне, оценка конечно после того, как дефект будет выявлен. 3. S п - можно настраивать (эталонировать) 2мя способами: 1. По образцам с моделями дефектов типа: плоскодонка, сегментный и угловой отражатель. Можно считать, что глубина расположения модели дефекта при настройки S п должна быть равной толщине контролируемого изделия, так как дефект в принципе может быть расположен в любой точке по глубине, при наличии тест образцов с такими моделями расположенными на такой глубине сама процедура настройки весьма проста например: при использовании плоскодонки или сегмента: S п S 0 , где S 0 - площадь модели, значит достаточно выявить в тест образце модель S 0 заданной в Нормативно- технологической документации (НТД). При использовании уголкового отражателя, следует помнить: S п N * S 0 - эталон СО S п S 0 - плоскодонка, сегмент. Коэффициент N – однозначно связан с углами падения волны. N 2,5 =900 2,0 1,5 1,0 0,5 50 45 40 35 30 Итак, при настройке предельной чувствительности по уголковому отражателю, зная величину предельной чувствительности, необходимо: В зависимости от используемого угла по графику найти N, затем вычислить S o и изготовив отражатель площадью S 0 производить настройку на заданную предельную чувствительность ( S п ) 2. Более эффективным и универсальным является настройка предельной чувствительности, по специальным диаграммам: APД, AVG – европейская и SKH. SKH диаграммы связывает: S – эквивалентная площадь или предельная чувствительность; К – коэффициент выявляемости; Н – глубина залегания отражателя. SKH диаграмма как и остальные построена по формуле Акустического тракта (АТ), причём эталонные отражатели у них разные. При использовании «АРД» диаграмм – эталонный отражатель, как правило, бесконечная плоскость. При использовании «SKH» диаграммы эталонный отражатель – боковой цилиндр. При использовании любой из этих диаграмм настройка на предельную чувствительность считается законченной, когда органы управления установлены в положение соответствующее числу найденному из диаграммы, например: К д N д N При настройке S п само значение S п - естественно задано Н – предварительно по прежнему считать равным толщине изделия, зная эти величины по SKH находим К д , далее алгебраически вычисляем N 0 и N , найденное и установленное на приборе N к и соответствует необходимой Sп 4. Условная чувствительность - характериз уется размерами и максимальной глубиной залегания выявляемых искусственных отражателей, принятых в качестве эталонных и выполненных в образце из материала с определенными акустическими свойствами. Различают два вида условной чувствительности, суть которых одинакова: I – Условная чувствительность в (мм) или условная чувствительность по СО – 1 , её выражают наибольшей глубиной в «мм» расположения цилиндрического отражателя фиксируемого индикаторами прибора.. Для настройки на предельное значение К у (мм), достаточно выявить модель, залегающую на глубине Н 0 равной К у , Н 0 = К у и положение органы управления дефектоскопа. Удобство настройки К у по СО – 1 заключалось установить в соответствующее в том, что разница в амплитудах от соседних дефектов составляла 4 дБ, таким образом можно было производить оценки даже при отсутствии калибровочного аттенюатора, такой вариант настройки имеет существенный недостаток – акустические свойства СО – 1 и их разброс зависит от многих факторов, а значит настройка чувствительности может быть не точна в связи с этим , позже, гораздо большее распространение получило К у в дБ II – Условная чувствительность по СО – 2 – выражает разность в дБ между показаниями аттенюатора и показание соответствующее максимальному ослаблению при котором ещё цилиндрическое отверстие диаметром 6мм фиксируется индикаторами дефектоскопа. Таким образом настройка чувствительности К у в дБ заключается в выявление отверстия диаметром 6 мм в СО – 2. Сигнал от отверстия диаметром 6 мм доводим до стандартного уровня, т.е. до середины экрана ВШ дефектоскопа. Изменение показания аттенюатора (как правило – уменьшение) на число дБ, соответствует заданной К у (условной чувствительности). Такую настройку производят по СО – 2 , хотя в принципе подобную процедуру можно было реализовать и на других отражателях, обеспечив единство проводимых измерений. В практике УЗ контроля часто ситуации когда удобнее настроить чувствительность без СО и специальных тест образцов, например если используются те или иные опорные сигналы или в качестве настроечного образца, используют изделие из контролируемой партии с моделью или реальным дефектом, в таком случае говорят, что выявлению подлежат дефекты эквивалентные по своим отражающим способностям. Данную чувствительность называют – эквивалентной. Эквивалентная чувствительность - чувствительность, характеризуемая минимальными размерами искусственного отражателя определенной формы и ориентации, который еще обнаруживается на заданной глубине в изделии при данной настройке дефектоскопа. Например, если чувствительность задана размерами зарубки, или цилиндрического отражателя, то ее называют эквивалентной. Примеры: а) пропилы в контрольных образцах колёсных пар. б) опорный сигнал при контроле приободной зоны диска. В следствии, разнообразия видам чувствительности и типа размеров изделий, модели для настройки чувствительности – также разнообразны. К весьма часто используемым относят: 1. плоскодонка 2. сегмент 3. зарубка 4. боковое цилиндрическое отверстие 5. бесконечная плоскость. 5. В ряде случаев для настройки чувствительности используют и другие модели: а) Вертикальное цилиндрическое отверстие б) Наклонное проходное отверстие. а б Естественно разные виды чувствительности можно переводить один в другой, при этом необходимо использовать формулы акустического тракта и подтверждением прямыми измерениями по СО и тест образцам. 3. Разрешающая способность Обычно выделяют два вида разрешающей способности: 1. Лучевая – по дальности 2. Фронтальная – по лучу Характеризуют способность отдельной регистрации двух рядом расположенных сигналов от двух отражателе. В случае лучевой разрешающей способности (РС) – отражатели расположены один за другим, т.е. на разном расстоянии от точки ввода, для Фронтальной «РС» - рядом друг с другом окружности одного радиуса. ∆ ∆ Лучевая РС Фронтальная РС Ясно, что величина разрешающей способности кроме аппаратуры зависит от скорости распространения волны, длительности посылаемого импульса и диаграммы направленности преобразователя. Последнее время к основным параметра чаще всего относят, только лучевую РС, её как и мёртвую зону не измеряют, а оценивают по раздельному выявлению двух отражающих поверхностей расположенных одна за другой. Как правило, это отражатели типа ступеньки, бывают ситуации, когда необходимо оценивать и фронтальную РС, для этого применяют плоскодонное отверстие ориентированное перпендикулярно акустической оси и расположенное на одном расстоянии от излучателя и расстояние между этими плоскостями – переменное. 6. Обычно говорят, что два сигнала выявляются раздельно, если фронт первого пересекается с передним – второго на линии развертки или ниже. 4. Стандартные образцы (СО) и эталонирование основных параметров Основные требования, предъявляемые к образцам для эталонирования 1. Использование не сложных для изготовления отражателей (желательно с понятными и монотонными характеристиками). 2. Возможность точного задания акустических свойств материала из которого изготавливают образец и их стабильность в процессе эксплуатации. 3. Возможность эталонирования параметров в широких пределах. 4. Однозначная воспроизводительность настройки (эталонирования). В результате многолетней работы были сформированы, разработаны и внедрены несколько СО, которые подробно описаны: а) ГОСТ 14782 б) ГОСТ 18576 В соответствии с этими ГОСТами к СО относят: Стандартный образец СО – 1 (СО 1; СО№1) – выполнен из оргстекла марки ТОСП и служит для: а) Настройки условной чувствительности в (мм), положение ПЭП №1. б) Оценки точности работы глубиномера, положение ПЭП №2. в) Оценки лучевой разрешающей способности, положение ПЭП №3 – для ПЭП 0 0 ; №3 – для ПЭП> 0 0 . г) Определение угла ввода 3а №1 3б 2мм №2 №4 Примечание: расстояние от контактной поверхности до пропила при положении №2 таково, что время прохода туда – обратно приблизительно 20мкс1мкс. Для оценки лучевой (РС – разрешающей способности) наклонного ПЭП положение №3б – здесь используются концентрические окружности разного радиуса, также представляющий собой ступенчатый отражатель. В образцах первого поколения имелся ещё отражатель, боковой цилиндр диаметром 2 мм в нижней части образца и небольшая шкала на донной поверхности для определения угла. 7. Основной отражатель в этом образце цилиндрический отражатель диаметром 2 мм, 13 отверстий на расстоянии от 5 до 65 мм разница в амплитуде между ними 4 дБ. Выбор оргстекла удобен, так как позволяет перекрыть очень широкий диапазон чувствительности (более чем в 100 раз). Однако акустические свойства оргстекла заметно отличаются при изменении температуры, а также с течением времени в связи с этим более эффективным является использование образца из стали. Стандартный образец СО – 2 изготавливается из стали ст20 по ГОСТ 1050. Скорость продольной волны в образце при 0 = 205, Сl равна 5900м/с. Стандартный образец СО-2 используют для настройки и проверки параметров, при УЗ контроле объектов из малоуглеродистой и низколегированной сталей и определения условной чувствительности при контроле любых материалов. Его применяют для: 1. определения погрешности глубиномера (прямой ПЭП в положении А). Время прохождения ультразвуком расстояния от поверхности до дна составляет 20 мкс; 2. измерения угла ввода луча (наклонный ПЭП в положении Б или Б'). Перемещая наклонный ПЭП около этих положений, получают максимальный эхосигнал. Величину угла ввода считывают по риске напротив точки выхода луча; 3. определения условной чувствительности в децибелах (ПЭП в положении Б или Б'); 4. определения предельной чувствительности (с использованием опорного отражателя диаметром 6, ПЭП в положении Б или Б'). 5. определения ширины основного лепестка диаграммы направленности (перемещение наклонного преобразователя около положения Б или Б'); 6. предельной чувствительности при использовании SKH диаграммы; 7. проверки мертвой зоны дефектоскопа с преобразователем (ПЭП в положении В или В'); 8. настройки глубиномера дефектоскопа с прямым ПЭП (ПЭП в положении А); 9. настройки чувствительности дефектоскопа с использованием опорного сигнала от отверстия диаметром6 (наклонный ПЭП в положении Б или Б'). В Б А 8мм 2мм 44м м 6мм 2мм 3мм В Б 210мм Примечание: основной цилиндрический отражатель находится на глубине 44мм, диаметром 6мм, так как, начиная с этого диаметра, чётко разделяются по времени: зеркально отражённый сигнал и сигнал волн скольжения, не наблюдается интерференции и настройка становится – «чётко». При контроле соединений из металлов, отличающихся по акустическим характеристикам от малоуглеродистой и низколегированной сталей, для определения указанных параметров (исключая погрешность глубиномера) должен применяться стандартный образец СО-2А, изготовленный из соответствующего материала. Конструкции образцов СО-2А и СО-2 одинаковы, однако угловые деления и время пробега продольной волной пути 59 мм должны быть определены для данного материала. 8. Стандартный образец СО - 3 Стандартный образец СО-3 (рис.6.34) изготавливают из стали марки 20 по ГОСТ 1050 или стали марки 3 по ГОСТ 14 637. Скорость продольной волны в образце С, = (5900 ± 59) м/с. Этот образец предназначен для: 1. определения точки выхода УЗ луча. Для этого наклонный ПЭП устанавливают над центральной риской, небольшими перемещениями находят положение ПЭП соответствующее максимальному эхо-сигналу. Точка выхода расположена точно над центральной риской образца; 2. определения условной чувствительности для наклонного ПЭП; 3. определения предельной чувствительности для наклонного ПЭП; 4. настройки глубиномера для наклонного ПЭП; 5. настройки чувствительности для наклонного ПЭП. Все указанные операции выполняют в положении наклонного ПЭП, когда его точка выхода совпадает с центром "О" образца. Три последние операции могут выполняться только для объектов из малоуглеродистой и низколегированной сталей. 20 10 0 10 20 55 30 5. Стандартные образцы предприятия Стандартные образцы предприятия (СОП) получили широкое распространение для настройки глубиномера и (или) чувствительности дефектоскопа. СОП воспроизводят акустические свойства материала, конфигурацию, а также форму и шероховатость поверхности контролируемых изделий. В СОП выполняют искусственные отражатели, расположенные на различных глубинах и имитирующие естественные дефекты изделий. Конкретные типы СОП и области их применения определяются стандартами и другими методическими документами, регламентирующими проведение УЗ контроля. Наибольшее распространение получили СОП с искусственными несплошностями в виде плоскодонных дисковых отражателей (ПДО), ориентированных перпендикулярно УЗ лучу, и цилиндрических отверстий (ЦО), образующая которых направлена перпендикулярно УЗ лучу. Можно условно разбить СОП с ПДО на четыре типа. Образцы типа А. Предназначены для настройки чувствительности дефектоскопа и определения эквивалентных размеров дефектов (ЭРД) при работе с прямыми ПЭП. Выполняется в виде ступенчатых блоков, либо в виде фрагментов этих блоков – параллелепипедов, цилиндров. Образцы типа Б предназначены для выполнения настройки и определения ЭРД при контроле цилиндрических изделий небольшого диаметра (обычно - равного или менее 150 мм) по образующей. Могут выполняться в виде полуцилиндров, ступенчатых полуцилиндров или цилиндров. Образцы типа В. Предназначены для выполнения настройки чувствительности и определения ЭРД при контроле плоских изделий наклонными ПЭП. Выполняются в виде призм или параллелепипедов со скошенными торцами. 9. Образцы типа Д. Предназначены для выполнения настройки чувствительности и определения ЭРД при контроле зоны сплавления антикоррозионной наплавки с основным металлом. Искусственные отражатели выполняют со стороны наплавки (при контроле со стороны основного металла), либо со стороны основного металла (при контроле со стороны наплавки). Выполняются в виде ступенчатых блоков или параллелепипедов Искусственные отражатели, применяемые при УЗК: е - плоскодонное отверстие; б - плоскость; в, ж - отверстие со сферическим дном; г, з - цилиндрическое отверстие (боковое); д - паз с плоским дном; и сегмент; к - угловой плоский отражатель (зарубка); л - угловой цилиндрический отражатель (угловое отверстие); м - вогнутая внутренняя цилиндрическая поверхность; н - двугранный угол Метрологическое обеспечение средств ультразвукового контроля С целью получения достоверных и воспроизводимых результатов средства УЗ контроля должны подвергаться: 1. аттестации после изготовления или перед вводом в эксплуатацию. Аттестацию осуществляют предприятия, изготовившие средства контроля (при наличии соответствующих полномочий, выданных органами Госстандарта), или специализированные предприятия Госстандарта. Аттестация проводится по программе, разработанной, владельцем средств контроля и согласованной органами Госстандарта; 2. периодическим поверкам в процессе эксплуатации. Поверки осуществляют специализированные предприятия Госстандарта или ведомственные метрологические службы, получившие на это разрешение Госстандарта. Объемы и периодичность поверок предписываются инструкциями по эксплуатации средств контроля или методической документацией на проведение контроля. Сведения об аттестации и периодических поверках заносятся в паспорт на средство контроля либо оформляются отдельным свидетельством. 6. Понятие о мёртвой зоне и разрешающей способности В НК под мёртвой зоной (МЗ) понимают зоны, которые не возможно проконтролировать в силу тех или иных причин (эти зоны должна быть отмечены в документе контроля). Природа разных «МЗ» различна: (габариты изделия, наличие конструктивных элементов, в зависимости от расположение ПЭП и изделия и т.д.). 10. Наиболее известно понятие «МЗ» в УЗК и более того оно относится к основным параметрам УЗК. Под «МЗ» понимают - зону, прилегающую к контактной поверхности, в которой не возможно выявление дефектов методом отражения в, следствии совпадения по времени излучённого и принятого сигналов. Очевидно, что для прямого ПЭП в соответствии с иллюстрациями, величина мёртвой зоны определяется в первую очередь: 1. скорость распространения ультразвуковой волны; 2. длительность зондирующего импульса (ЗИ); 3. длительность реверберационных (структурных) шумов. Следовательно, наиболее очевидный способ уменьшения «МЗ» - уменьшение длительности зондирующего импульса. Например: демпфирование, подбором согласующих слоёв. При наклонном вводе как всегда имеется влияние угла β: ясно, что при возрастании β – величина мёртвой зоны уменьшается, так как путь от излучателя до отражателя увеличивается, а значит, совпадения отражённого сигнала с посланным - наступает позже. Кроме того, часть пути волна проходит в теле призмы. Конечно ещё один из способов уменьшения «МЗ» - использование РС ПЭП (раздельно совмещённых преобразователей) или раздельной схемы контроля. По ГОСТ величина «МЗ» не измеряется, а оценивается, т.е. величина«МЗ» - допустима или нет. Для эталонирования используют модель в виде бокового цилиндрического отверстия диаметром 2 мм. Для наиболее используемых углов «α» пороговые значения следующие: α=50; «МЗ»=8мм; α=65; «МЗ»=3мм. Мёртвую зону эталонируют после настройки чувствительности. 11. 6. Формулы акустического тракта прямого совмещённого ПЭП с круглым пьезоэлементом Модель дефекта Тип искусственного отражателя Уравнение акустического Тракта при r 3n Глухое отверстие с плоским дном Диск площадью S S S А 2a 2 e r А0 r 2b Глухое отверстие со сферическим дном Сфера диаметром 2b S h А a 2 e r А0 r 2b Пропил Бесконечная полоса шириной 2b 2S a h r А e А0 ( r ) 2b Сквозное отверстие Бесконечный цилиндр диаметром 2b А Sa А0 2 2b b r e r Донная плоская поверхность Бесконечная плоскость S А a e r А0 2r Донная цилиндрическая поверхность Цилиндрическая вогнутая поверхность А А0 S – площадь отражателя, S a - площадь излучателя 12. S a r e 2r 7. Основные положения Зеркально – теневого метода (ЗТМ) ЗТМ – метод прохождения, а значит признаком обнаружения дефекта является – уменьшение в определённое на перёд заданное количество раз донного сигнала. Отношение минимальной амплитуда У д донного сигнала, при обнаружении дефекта, а амплитуде того же донного У 0 , при отсутствии дефекта и помехи – называют коэффициентом ослабления донного сигнала и обозначают К с . Кс Uд ; U0 Понятно, что величина К с - зависит от размеров дефекта U0 U1 Xi U2 U3 Коэффициент ослабления измеряется от 0 до 1 и уменьшается, при увеличении дефекта. Для расчёта амплитуды прошедшего сигнала, здесь также получены формула акустического тракта (АТ), которые как и при эхо-методе используют принцип «Кирхгофа» и принцип «Бабине», которые переформируются для метода прохождения. В этой ситуации, как правило в качестве рассеивателя, лежащего в некоторой плоскости МN и считают по «Бабине» - что любая точка плоскости МN, кроме точек принадлежащих рассеивателю (диску) является – вторичным излучателем волны. И h М N П 13. H Далее структура расчёта «АТ» аналогична эхо-методу, определяет поле в плоскости MN, вычисляют из него составляющую, связанную с рассеивателем (вычесть из первого поля – второе и рассматривать его как вторичный излучатель от которого получается сигнал на приёмнике. Пользуясь таким алгоритмом расчёта и помня, что в левой части формулы акустического тракта обычно стоит соотношение сигналов принятого и исходного, можно получить формулу для расчёта: Pд SbH ; 1 P0 h( H h) Так как необходимо учитывать двойной путь, а главное два раза учитывать рассеяние на дефекте: Pд 4SbH НS 2b 1 2 2 P0 h(2 H h) h ( H h) Для любого способа ЗТМ признак обнаружения дефекта один и тот же – уменьшение прошедшего импульса, а варианты реализации разные: 1. Прямым ПЭП, продольной С l волной по донному сигналу; 2. Прямым ПЭП, поперечной С t волной по донному сигналу; 3. По донному импульсу наклонным ПЭП С l волнами; 4. по N донному сигналу прямым ПЭП С l волнами; 5. По донному сигналу (импульсу); 6. По отношению N го к N 1 С l волнами. Конечно необходимо сравнить перечисленные способы, это возможно например по выписанным выше формулам «АТ». Качественный характер зависимости коэффициента ослабления от h Кс 4 Расчёт для рассеивателя виде диска диаметром 2мм. 3 0,8 2 1 0,6 0,4 0,2 30 60 90 h. мм 120 Таким образом, анализ графика показывает: 1. Чувствительность ЗТМ взрастает, чувствительность возрастает, тем меньше угол ; 2. При использовании наклонных ПЭП , таким образом - меньшие углы дают лучшую выявляемость дефекта; 3. Чувствительность любого из способов возрастает с уменьшением глубины залегания дефекта и с уменьшением толщины изделия. 14. Конечно, не зависимо от способа, на величину донного сигнала влияет целый ряд факторов: Например связанных с качеством акустического контакта, донной поверхности и т.д. Как всегда это весьма сильно влияет при абсолютных измерениях и не влияет при относительных. Поэтому с точки зрения помехозащещённости эффективно использовать последний способ ЗТМ – способ отношений N-1 7. Основные способы определения формы и размера дефектов Вопрос распознавания образа дефекта весьма актуален в следствии двух причин: 1. Потенциальная опасность плоских дефектов на 1,2 порядка выше, чем округлых. 2. В очень многих объектах в основном имеются и выявляются дефекты округлой формы, что приводит к большим объёмам неоправданного ремонта. В связи с этим разработано Большое число идентификационных признаков, позволяющих в ряде случаев выявить форму дефекта. Из всего разнообразия, рассмотрим только некоторые признаки, основанные на измерениях на одной частоте, типовым прибором. Признаки разделим на несколько групп: 1. Основанные на соотношение между условными размерами, неоднократно отмечалось, что: а) Условный размер – это численная характеристика огибающей эхо сигналов, а значит несёт информацию о дефекте. б) Относительные измерения – точнее абсолютных в следствии этого разработаны и опробованы признаки базирующиеся на соотношении м/у линейными или угловыми условными размерами: Например: Кx Линейный условный размер X д X д ; К д X 0 0 Н д К у Угловой условный размер ду 0 ; К к X д ; Н 0 дк 0 Суть признаков в сравнениях условного размера не известного объекта (дефекта) с условными размерами отражателя с известной индикатрисой рассеяния. Признак К - позволяет разделить дефекты в сечении на дефекты плоскостной и округлой формы, а плоскостные – на горизонтальные и вертикальные. Признак К l - позволяет разделить дефекты на протяжённые К l > 1 и компактные К l < 1. Для всех этих признаков условный размер определяют – относительным способом. Угловым условным размером называют - условный размер дефекта в градусах измеряемый аналогично линейным условным размерам, но при смещении ПЭП по окружности, радиусом равным Lд и центром вместе проекции дефекта на контактную поверхность. К у >>1 – округлый К у 1 – плоскостной ду Lд В качестве эталонного отражателя в угловых размерах используют бесконечную плоскость. 15. Признак К ф - коэффициент формы, измеряют эхо-зеркальным методом (зеркально эхометодом), по так называемой «тандем схеме». Схема предполагает использование двух ПЭП излучатель и приёмник каждый, расположенные друг за другом в одной плоскости. Суть признаков – сравнение амплитуд сигнала зеркально отражённого от дефекта и сигнала испытавшего двойное отражение от дефекта и от донной поверхности. ИП 1 К ф U1 ИП 1 U2 К ф >1 ( К д 0 Дб ) – округлый дефект U1 U2 В принципе возможен приём целой серии сигналов на практике чащу всего анализируют два сигнала: а) – первый излучил, первый принял; б) – первый излучил, второй принял. ИП 1 ИП 1 Достоинства: К ф - простота измерений высокая разрешающая способность распознавания. Недостатки: неработоспособен: а) изделие малой толщины 40мм (60мм); б) использование бинарной системы ПЭП (т.е. пара ПЭП), не смотря на это коэффициент формы широко используется как для идентификации, так и для поиска плоскостных и вертикальных дефектов. 16.