Контроль не металлических материалов
ТЕМА 6. Контроль не металлических материалов
В последние годы появилось большое количество конструкционных материалов на базе химии различных полимеров: металлы, пластики и т.д. Эти материалы являются ортотропными (анизотропными), т.е. свойства их существенно различаются в 3-х направлениях. Большое число трансверсально-изотропных материалов (свойства по толщине и по длине различны), слоистые материалы, сотовые материалы получаются путем склеивания листов, пластин и заполнителей, изготовленных из различных, весьма разнородных, металлических и неметаллических материалов. Контроль таких материалов встречает определенные трудности, связанные в основном с большим поглощением звука, что требует перехода на низкие частоты при использовании традиционных методов контроля (теневого, эхо-метода). Однако традиционные методы (теневой, эхо-метод) не обладают универсальностью и в большинстве случаев не могут быть использованы. Поэтому необходимо использовать альтернативные низкочастотные методы. Кроме названных материалов имеется большое количество строительных материалов (гранит, мрамор, бетон), которые требуют своего подхода и контроля.
Вопрос 27. Импедансный метод контроля
Метод основан на использовании зависимости полного механического сопротивления (импеданса) контролируемого изделия от качества соединения отдельных его элементов между собой. Изменение входного импеданса системы (контролируемого изделия) может быть обнаружено различными способами, например, по изменению амплитуды и фазы реакции, оказываемой на датчик, возбуждающий в изделии упругие (главным образом изгибные) колебания или по изменению собственной частоты датчика. Многие материалы из названной группы имеют плохую поверхность (бетон, пенопласт), а следовательно, существует проблема ввода ультразвука. В импедансном методе контроля применяют контактный способ без какой-либо смазки. Существует 2 варианта:
1. используются катящиеся по поверхности цилиндрические преобразователи (с реализацией теневого метода)
2. Применяется сухой точечный контакт. Этот контакт осуществляется с помощью сферического наконечника, который вдавливается в поверхность материала с переменной силой, состоящей из постоянных составляющих (статического давления) и переменного давления. Такой точечный контакт характеризуется некоторым импедансом, который является чисто упругим.
где 
- коэффициент упругости.
Рекомендуемые материалы
Чем выше рабочая частота 
, тем меньше контактный импеданс. Такой контакт реализуется в импедансных дефектоскопах.
Преобразователь импедансного дефектоскопа представляет собой стержень в котором возбуждаются продольные колебания с помощью пьезопластины И. Пьезопластина, стержень, сферический наконечник и контролируемое изделие представляет собой общую колебательную систему. Максимальные колебания соответствуют случаю, когда на длине стержня укладывается 
. Если стержень контактирует с участком поверхности, жестко склеенной с внутренним листом, то вся конструкция колеблется как единое целое, и мехоническое сопротивление, оказываемое стержню, определяется жесткостью всей конструкции. При этом сила реакции 
изделия на стержень бостигает большой величины. Если же стержень расположен над дефектной зоной, то неприклеенный к внутреннему листу участок обшивки колеблется, как зажатый по контуру диск, независимо от всей конструкции. При этом, поскольку жесткость обшивки намного меньше жесткости всей конструкции, сила реакции 
резко уменьшается.
Излучатель возбуждается от генератора непрерывных колебаний, работающего в определенном диапазоне частот.
Наконечник имеет некоторую колебательную скорость 
, которая определяется величиной силы, действующей на поверхность и общим импедансом:
.
Эквивалентная схема преобразователя в режиме излучения:
- статическая составляющая, 
- переменная составляющая.
- внутреннее сопротивление генератора, 
- импеданс контакта, 
- импеданс нагрузки (материала).
Величина зависит от характера поверхности на которую опирается сферический наконечник. Если частота высокая и коэффициент упругости большой, то этот импеданс шунтирует нагрузку. Поэтому контроль ведется в области низких частот (не более 40 кГц).
О величине суммарного импеданса судят по амплитуде электрического напряжения, которая снимается с приемной пьезопластины. Это напряжение усиливается и поступает в индикатор и регистрирующее устройство.
Коэффициент передачи
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Мотивационная и эмоциональная активация.
Существуют 3 варианта импедансных методов и приборов:
1. амплитудный, при котором измеряется 
2. фазовый, при котором измеряется 
3. амплитудно-фазовый: 
Существует большое количество приборов, использующих импедансный метод контроля.
