Приборы акустического контроля

Из всех волн акустического диапазона, наиболее короткую длину волны имеет ультразвук. Как следствие, ультразвуковая волна имеет наибольшую проникающую способность и наиболее часто в акустической дефектоскопии используются упругие волны ультразвукового диапазона. Это обуславливает необходимость применения генератора и приемника ультразвуковой волны.

В качестве приемника ультразвуковой волны, в большинстве случаев, используется пьезопреобразователь или пьезокристалл, т.е. кристалл, в котором присутствует пьезоэффект. Пьезоэффект – возбуждение электромагнитных колебаний в кристалле под действием внешнего воздействия (например, механическое воздействие на пьезокристалл – пьезозажигалка). В случае пьезопреобразователя для ультразвуковой волны, пьезокристалл преобразует давление, оказываемое на него ультразвуковой волной в электрический сигнал, который затем анализируется. Способы создания и последующей регистрации ультразвуковых волн обуславливают виды методов акустического контроля.

7.3. Классификация методов акустического контроля.

По используемой частоте различают:

· ультразвуковые методы – используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц). Эти волны возбуждаются и принимаются, как правило, пьезопреобразователями. Учитывая сильное отражение ультразвука от тончайших воздушных зазоров, для передачи волн от пьезопреобразователя к изделию используют жидкостный контакт;

· методы, использующие звуковые частоты. Для возбуждения волн звукового диапазона кроме пьезопреобразователей применяют ударное воздействие, а для приема – микрофоны.

По характеру взаимодействия с объектом различают:

· пассивные методы – регистрируются упругие волны, возникающие в самом объекте;

· активные методы – основаны на излучении в контролируемый объект волн от внешнего источника их последующей регистрации после прохождения через объект.

Из пассивных методов наибольшее распространение получили:

1. Шумовибрационный – основан на том, что шумы работающего механизма позволяют судить о его исправности и неисправности и даже о характере неисправности.

2. Вибрационный – регистрируется вибрация определенных узлов механизма и оценивается работоспособность этих узлов.

Из активных методов наибольшее распространение получили (рис. 7.2):

· эхоимпульсный метод (метод эхолокации) (рис. 7.2 а). Посланный ультразвуковой импульс отражается от нижней поверхности объекта или от дефекта, и по амплитуде и времени прихода отраженных импульсов судят о дефекте. Метод очень широко применяется для дефектоскопии металлических заготовок и сварных соединений, контроля структуры металлов, измерения толщины труб и сосудов;

· теневой метод (рис. 7.2 б). Реализуется за счет сквозного прохождения ультразвука через изделие. При этом, используются соосно размещенные излучатель и приемник. О наличии дефекта судят по протеканию или уменьшению амплитуды сквозного сигнала;

· импедансный метод (рис. 7.2 в) – основан на измерении режима колебаний преобразователя, соприкасающегося с объектом. Определяют: твердость материала изделия, податливость его поверхности (податливость улучшается под влиянием дефектов, близких к поверхности изделия). При наличии дефекта звуковой импеданс данного участка поверхности уменьшается, что приводит к увеличению амплитуды колебаний задающего генератора (чаще всего стержня);

· метод свободных колебаний (спектральный метод) (рис. 7.2. г). Основан на анализе спектра частот собственных колебаний изделия, вибрирующего после удара по нему. Анализ спектра производится либо на слух либо с помощью специальной аппаратуры;

· резонансный метод (рис. 7.2 д). Основан на возбуждении и анализе резонансных колебаний в исследуемом объеме изделия. По резонансным частотам определяют толщину изделия. На наличие дефекта указывает заниженные, по сравнению с номинальными значения толщины;

· метод акустической эмиссии – использует упругие волны ультразвукового (реже – звукового) диапазона, появляющиеся в результате перестройки структуры материала, вызываемой: движением групп дислокаций, возникновением и развитием трещин, аллотропическими превращениями в кристаллической решетке. Необходимым условием применения данного метода является применение нескольких приемников ультразвуковой волны. По времени прихода сигнала от одного источника к каждому приемнику можно определить координаты дефекта (например, трещины).

Рис. 7.2. Схемы обнаружения дефектов методами акустического контроля

Дата добавления: 2014-01-07