Cimmerman (523120), страница 58
Текст из файла (страница 58)
д. Звуковое поле. Интерференциоинвя способность звуковых воли указывает нв то, что передатчик звука обладает определенной направленностью, которая зависит от диаметра вибратора и длины волны в прозвучиваемой среде (рис. 1.503 [59)). Звуковое поле — часть среды, в которой распространяются звуковые волны. Различают: — ближнее поле (при дисковом вибраторе форма поля цилиндрическая), его протяженность 1=!)а/4)ь где 17 — диаметр вибратора; — дальнее поле (примыкает к ближнему полю и представляет собой поле расходящихся звуковых волн), Па мере удаления от вибратора звуковое давление уменьшается, Разьединяющее поле начинается прн 0=31'.
При дефектоскопии материалов 0=2 —:2(г. е. Переменное звуковое давление, звуковое давление, Р=риыА, где Р— звуковое давление, Па (главная характеристика зву- 1 Т глплиил и Рас. ьзоь 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 !00,0 10,00 31,62 100,00 316,23 1000,00 3162,30 10000,00 316%,ОО !00000,00 0,00 05 1,0 1,5 2,0 2,5 3.0 3,5 4,0 4,5 1,78 2,00 2,24 2,51 2,82 3,16 3,98 5,01 6,31 7,94 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 1,00 1,06 1,12 1,19 1,26 1,33 1,41 1.50 1,59 1,68 189 ковога поля); со — частота колебаний, Гц (2я/); А — амплитуда,м. ж, Сила звука, его интенсивность и работа: 1-гюоАо/2.
Измеряется в ваттах на квадратный метр (при нспытзниях материалов 1(1О Вт см '); г — волновое сопротивление звука, кг м-'с-' (г=роь). з. Коэффициент отражения (11) Коэффициент пропускания или коэффициент прозрачности (11) (при перпендикулярном падении волны — рис. 1.504 и 1.505). г, — волновое сопротивление вещества 1. Индексы Е, )7 соответствуют падающей и отраженной волнам с определенным звуковым давлением, Размеры (толщина) полостей, при которых может быть получена достаточная для их оценки компонента отражении, в случае стали и алюминия составляют 10-«в 10 ' мм при условии, что эти полости заполнены воздухом.
Если же эти полости заполнены жидкостью их толщина увеличивается до 10 '. Важное значение имеет определение Н: Н = Р„/Рп = (г, — г,)/(г, + г,); 1)=Р / =2г,/г,+г,. Последнее уравнение применяют длн определения минимальной толщины полости (й), при которой еще возможно отражение. Прн падении звуковой волны под углом а (см. рис. 1.504 (95]) на поверхность раздела сред, скорость звука в которых различна, величины /7 и Р зависят не только от волнового сопротивления сред, но и от угла падения: 1+ ~т — ~ з(п 4~ т~ Х где т = г,/го = р, а,/р, ао.
Направления отраженной н прошедшей волн определяются законом преломления Снелиуса (у — угол преломления). При «косом» падении Е-волны на границу раздела может возникнуть Т-волна (угловая искательная головка), и. Ослабление ультразвуковых волн вследствие рассеяния и поглощения.
Проходя через среду звуковая волна теряет энергию, т.е. происходит ослабление звука, которое зависит от поглощения и рас. сеяния. Ослабление звука описывается экспоненциальной функцией: Р=Р,е ~, где з— путь, пройденный звуковой волной; й— толщина образца; Н вЂ” сила эхо; со†коэффициент ослабления, дБ; 1 дБ 20!я(Но/ /Но): ~ й = (20/2й) !8 (Ро/Р) = (2012й) 18 (Но/Н). Ддя нахождения точного значения а необходимо учитывать потери энергии в измерительных устройствах и соединительных трактах. Пересчет отношения Н,/Н, в децибеллы (92] приведен в табл.
58, Явление ослабления звука в материале служит основой неразрушающего структурно-. го анализа с помощью ультразвука. Коэффипнент ослабления Е-волн в различных материалах — см. в табл, 59 (92]. Получение ультразвуковых волн и техники измерений а, Получение и прием ультразвуковых волн. Механическая деформация некоторых веществ (растяженнем или сжатием) приводит к возникновению на их противоположных поверхностях электрических зарядов разного знака. Величина зарядов пропорциональна величине деформации. эта явление названо пьезоэлектрическим эф- ТАБЛИЦА ЗУ Определяемая толыюаа, м 1з — здп мм — с Матермал А! литой, Мд литой и низколегированный; деформированные сталь, А! и Мйб стекло; фарфор Неметаллы, пластмассы (поглощение); литая низколегироваы- ная сталь, чугун; деформированные Хп, РЬ, латуни (рассея- ние) Пластмассы (поглощеыие); литая высоколегированнзя сталь; керамика; минералы ! — 1О (малый) >10 — 100 (средний) 1 — 10 0,1 — 1 >100 (большой) 0,0 — 0,1 посогла- Ряс.
~.ШЗ Рнс. 1БЗУ Рпс. КЗСЕ 190 фектом. Пьезоэлектрический эффект может быть прямым (применяется для регистрации интенсивности ультразвуковых волы) и обратным (применяется для получения ультразвуковых волн). К пьезоэлектрическим материалам атно- сятся; кварц, титанат бария, сульфат лития и др. Йз этих материалов изготовляют пластины определенных размеров и толщины, Верхнюю и нижнюю понерхность пластины металлиэируют. Прн приложении ыапряжения происходит утолщение или сужение пластины. При приложении знакопеременного напряжения пластина колеблется с частотой этого напряжения. Механические колебания передаются окружающей среде в виде волн давления или внуковых волн. Пластныа колеблется наиболее сильно при возбуждении ее робственной частоты (резонанс). б.
Методы улътразвуковой дефектоскопии. Наиболее широко применяются три метода, 1. Импулъсный эхо-метод (рис, 1.505 [39)). Импульсный эхо-прибор посылает ультразвуковые импульсы определенной частоты. Отраженные эхо-импульсы принимаются искательной головкой. В импульсном зхо-методе используется только одна искательная головка.
Поэтому испытуемое изделие может иметь доступ только с одной стороны. Приемное устройство регистрирует время между прохождением прямых и отраженных импульсов или расстояние до места отражения сигнала. Преимущества метода: обнаружение очень малых неоднородностей; получение изображения места отражения на элект- роннолучевой трубке в виде пиков импуль- сов на экране и возможность намерения времени пробега импульса. 2. Метод проэвучивания (рис 1.507).
Из- меряется ослабление звуковых волн при прохождении через заготовку. При этом используют излучающую и приемную ис- кательные головки, установленные друг против друга. При отсутствии дефектов сигнал не ослабляется, дефекты уменьша- ют его интенсивность. Преимущества метода: возможен конт- роль тонких листов и полос, а также за- готовок при малом ослаблении, Недостатки: нельзя определить глубину залегания дефектов, контролируемое изде- лие должыо быть доступно с двух сторон. 3. Резонансный метод (рнс. 1.508). На контролируемом объекте устаызвливают ультразвуковой передатчик, собственная частота которого изменяется до тех пор, пока стенка объекта не начнет колебаться в резонансе.
Метод используют для изме- рения толщины изделий пластинчатой фор- мы. в, Искательные головки Назначение— преобразование полученных от излучателя электрических колебаний в механические. Далее эти колебания подводятся к испы- туемому изделию, а отраженные сигналы преобразуются в электрические колебания. Последние служат предметом измерении.
Некоторые виды искательных головок: — Нормальная искательная головка (рис. 1.509) — в такой головке ось звукового поля продолъных волн перпендикулярна поверхности испытуемого изделия.При этом собственная частота зависит от свойств ма- териала и толщины пластины излучателя, 11ри резонансной частоте ((в) к. п.д. имеет максимальное значение )в-о/Ы. Искательные головки для частот О,!в 14 МГц имеют диаметр излучателя от 5 до 34 мм. С увеличением диаметра излучателя чувствительность головки повышается.
Рнс. 1.609 1 — катушка иастройнн: 2— вариус! 2 — пагдащашщий мачариаи! 4 — вибратср; 6— аашиткый слой Приемо-передающая искательная головка обладает собственными экранированными системами передачи и приема сигналов, размещенными в общем кожухе„В принципе здесь исполъзуются две объединенные искательные головки (рис. 1.510). Рнс. 1.610 Перайая зама Звуковой пучок падает нн материал под острым углом.
При этом используются Т-волны, Угол преломления составляет для стали 35; 45; 60; 70 и 80'. Искательные головки применяют для контроля сварных швов и внутренних нарушений оплошности. — Угловые искательные головки (с непрерывным изменением угла излучения), Зву- Рнс. -.611 1 — катушка настрайнн: 2 — вибра. тпр; 3 — карвус; 4 — ниии иа пианрида: 6 — пагпсщающнй материал! ° Л вЂ” точка выхода авуновых волн: тт — угол пбпучанив козой пучок падает под острым углом на поверхность контролируемого изделия (см. риса 1.511). Угол облучения для стали лежит в пределах 35 — 30' (в этой области эффективны только Т-волны).
Недостатком подобных головок можно считать их менъшую мощность, Угловые искательные головки применяются для контроля тонких пластин. Техника ультразвуковой дефектоскопии а Общие положения. Перед проведением ультразвукового контроля необходимо изучить режимы работы прибора на иэделиях простой формы (призмы и цилиндры) иэ материала с хорошей эвукопроницаемосгью. — Подготовка образца. Поверхность образца должна обеспечивать достаточное прохождение звуковых волн (чистая поверхность с небольшой степенью шероховатости). Прочный тонкий слой краски и тонкие слои окалины не препятствуют ультразвуковому контролю. — Соединение головки с образцом.
Искательная головка должна излучать на образец как можно больше звуковой энергии. Для этого необходима передающая среда с высоким сопротивлением звуковым волнам, Промежуточной фазой могут слувапь жидкости (вода, машинное масло, глицерин); соединительные пасты; фольги.
Для обнаружения трещин нспользуктсн зонды и техника окунания; при этом образуется жидкостная подушка или применяется поток жидкости. — Выбор области контроля. Зависит от толщины испытуемого образца. Эту область выбирают так, чтобы была полностью использована величина экрана, на котором рассматривается иэображение. — Рабочая частотая. Выбор частоты для контроля (зависит от прозвучиваемосги изделия и величины наименъшего различимого дефекта). Стандартная частота испытаний 3 и 4 МГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
