Диссертация (1026120), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Практически все дефектоскопы с ФАР (технические и медицинские) построены по однотипной функциональной схеме (Рис. 1.12) [97].31Рис. 1.12. Функциональная схема дефектоскопов с ФАРФактически дефектоскоп с ФАР является многоканальным дефектоскопом, имеющим М независимых каналов. В каждом из каналов имеется программируемая линия задержки и отдельный генератор зондирующих импульсов.
В приёмной части, соответственно, в каждом канале имеются предварительный усилитель аналого-цифровой преобразователь и цифровая программируемая линия задержки. Выходы всех приёмных каналов объединяются в сумматоре, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий текущемууглу ввода (в цифровом виде).Так как число элементов решётки N, как правило, превышает число каналов томографа (N > M), то выходы генераторов и входы приёмников соединяются с элементами решетки через многоканальные коммутаторы для подключения требуемой группы элементов антенны к каналам прибора.
Обычно всеэлектронные схемы размещаются в корпусе прибора, а решётка соединяется сним многожильным кабелем.Выход сумматора соединен с вычислительным устройством, котороеобеспечивает преобразование систем координат (из полярной в декартову) длякорректного отображения образа сечения на экране дисплея. Кроме того, оновыполняет оперативное управление линиями задержки и другими узлами дефектоскопа.32Дефектоскопы с антенными решетками, работающие в режиме синтезированной апертуры, построены по иной схеме.
К такому классу относится, вчастности, дефектоскоп-томограф «А1550 IntroVisor» компании ООО «Контрольные Акустические Системы» (ООО «АКС»). Функциональная схема этогодефектоскопа представлена на Рис. 1.13 [97].Рис. 1.13. Функциональная схема дефектоскопа «А1550 IntroVisor»Принципиальным отличием является отказ от физического суммированияв теле контролируемого материала УЗ лучей (акустических полей) от отдельных элементов решетки и переход к виртуальному (в памяти компьютера) суммированию и формированию образа сечения в соответствии с принципом линейной суперпозиции. Это означает, что в отдельный момент времени происходит излучение и приём сигнала только от одной пары элементов. Методом перебора всех пар получается полный набор векторов эхосигналов, и далее компьютером выполняется взаимная обработка этих сигналов по алгоритмуSAFT-C [97-100] и реконструкция сечения, что эквивалентно физической фокусировке УЗ луча в каждую точку визуализируемого сечения.33Данный подход позволяет резко упростить аппаратную часть томографа,сделав его одноканальным и убрав линии задержки, что приводит к уменьшению потребления, габаритов, массы и себестоимости прибора.Как отмечается в [97], дополнительным усовершенствованием являетсяперенос коммутаторов в корпус решетки.
За счёт использования современныхкомпонентов и технологий, габариты решетки получаются соизмеримыми с типовым наклонным УЗ пьезопреобразователем. При этом упрощаются и удешевляются кабель и разъём, соединяющий АР с электронным блоком, что увеличивает надежность этих элементов.1.5. Вероятностная оценка достоверности результатовнеразрушающего контроляЧисленная оценка вероятности обнаружения дефектов при неразрушающем контроле (НК), как завершающий этап разработки методики, является какза рубежом, так и в России обязательным условием внедрения новых методикНК ответственных изделий и объектов.
Данная оценка, в частности, позволяетопределить недостатки разработанных методик контроля до их внедрения напроизводство с целью исключения пропуска дефектов (увеличения выявляемости), представляющих наибольшую опасность при эксплуатации готового изделия, и уменьшения перебраковки. Кроме того, данные о вероятности обнаружения/пропуска дефектов различных размеров необходимы конструкторам длявнедрения современных методов расчёта ресурса и периодичности техническихосмотров изделий авиационной техники.За рубежом ведется множество работ [81-88], направленных на проведение исследований и разработку прогрессирующих методов построения зависимостей вероятности обнаружения дефектов от их размеров при НК металлических изделий. В России существует несколько методических материалов,направленных на оценку достоверности контроля сварных швов металлическихизделий, а также типовые требования к условиям применения средств и методик эксплуатационного неразрушающего контроля на объектах атомной энер-34гетики [89, 90].
Однако нормативно-технические документы и подходы, которые в них используются, уже достаточно устарели и требуют усовершенствования. Методики и данные по оценке вероятности обнаружения дефектов ПКМ вРоссии отсутствуют, зарубежные нормативные документы по вероятностнойоценке достоверности результатов контроля ПКМ отсутствуют в открытом доступе.1.6. Цель и задачи работыАнализ типов ответственных деталей и конструкции из ПКМ и технологий их производства, применяемых в авиационной, строительной, дорожнотранспортной и других отраслях промышленности, а также методов НК ПКМпоказал, что в процессе производства и эксплуатации деталей и конструкций изПКМ, возникают различного рода дефекты, которые влияют на технические иэксплуатационные характеристики готового изделия.
К наиболее опаснымипроизводственными дефектами ПКМ относятся пористость, расслоения, посторонние включения.Среди эксплуатационных дефектов к наиболее опаснымявляются ударные повреждения, отслоения, трещины. В настоящее время основными методами НК ПКМ являются акустические, из которых наибольшееприменение получили: теневой, эхо-импульсный с использованием одноэлементных пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), эхо-импульсный с лазерным возбуждением ультразвуковых колебаний, импедансный, реверберационно-сквозной и эхо-метод с использованием ультразвуковых АР.
Каждый изперечисленных методов контроля имеет как свои преимущества, так и недостатки.Решение задачи неразрушающего контроля деталей и конструкций изПКМ, как на стадии их производства, так и в условиях эксплуатации готовогоизделия, с достижением высокой производительности, полноты и достоверности результатов контроля, возможно при использовании технологий НК с использованием ультразвуковых АР и ФАР. Однако в России затруднение приме-35нения данной технологии применительно к НК ПКМ связано с отсутствиемнормативно-технической документации и материально-технологической базы.В соответствии со сказанным сформулированы цель работы, областьпроведения исследований, объект и предмет исследований, а также задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.Целью поставленной работы является: повышение качества неразрушающего контроля монолитных деталей и конструкций из углепластика засчет создания технологии ультразвукового контроля с использованием техникиантенных решеток.Область исследований: технологическое и методическое обеспечениевыявления дефектов в монолитных деталях и конструкциях из ПКМ.Объект исследований: монолитные детали и конструкции из ПКМ.Предмет исследований: дефекты монолитных деталей и конструкций изПКМ, способы их обнаружения и методы вероятностной оценки.Основные задачи работы в соответствии с поставленной целью состояли в следующем:1.
Проведение анализа существующих методов контроля монолитных деталей и конструкций из углепластика.2.Проведение исследований особенностей распространения ультразвуковых волн в монолитных конструкциях из углепластика и выбор оптимальныхтипов волн для надежного выявления дефектов.3.
Выбор оптимальных параметров контроля монолитных деталей и конструкций из углепластика при использовании техники ультразвуковых АР.4. Создание акустического контакта между АР и криволинейной поверхностью монолитных интегральных конструкций из углепластика.5.
Разработка и внедрение технологий по неразрушающему контролю деталей и конструкций из углепластика с использованием техники ультразвуковых АР.366. Разработка алгоритма и его реализация при проведении оценки вероятности обнаружения дефектов в монолитных деталях и конструкциях из углепластика по предложенной технологии неразрушающего контроля с применением техники ультразвуковых АР.37ГЛАВА 2.ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХВОЛН В ПКМ2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ВВОДАУЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН В УГЛЕПЛАСТИК ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭХОИМПУЛЬСНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯКак известно, в ультразвуковой дефектоскопии используется как прямойввод ультразвуковых волн в контролируемый материал, т.е. по нормали к поверхности объекта контроля (ОК), так и наклонный ввод под некоторым угломотносительно нормали к поверхности ОК, с целью выявления дефектов, расположенных не параллельно поверхности ввода.Наклонный ввод ультразвуковых волн в материал ОК уже давно и с успехом применяется в ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий[91,92, 125, 126].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
