Автомобильные мануалы

кулярен границе, амплитуда уменьшается с глубиной.

При нормальном падении волны на границу трансформация отсутствует, и формулы для коэффициентов имеют вид:

Rn = ; Ru = Rl; z+z

2z ~ 4zz z +z\z+z)

Прямые совмещенные преобразователи (рис. 3.5.8, а) служат для излучения и приема продольных упругих волн. Обе эти функции выполняет один пьезоэлемент.

В раздельно-совмещенных преобразователях (рис. 3.5.8, в) для излучения и приема продольных волн используют разные пьезоэ-лементы, смонтированные в общем корпусе. Применяют также раздельные преобразователи, один из которых только излучает, другой только принимает упругие волны.

Для работы поперечными, поверхностными и волнами Лэмба служат наклонные преобразователи (рис. 3.5.8, б). Все эти волны возбуждаются в контролируемом изделии путем трансформации продольных волн, падающих на границу раздела "преобразователь -изделие" под различными углами. При приеме происходит обратная трансформация.

Применяют также другие пьезопреобра-зователи - широкополосные, с регулируемыми углами наклона, фокусирующие, многоэлементные (матричные) и т.п. Для передачи упругих волн между этими преобразователями и контролируемыми объектами необходимо наличие материальной среды, создающей акустический контакт. Этот контакт реализуется через:

тонкий слой жидкости (контактный способ);

где Z и z% - характеристические сопротивления верхней и нижней сред для продольных волн.

Для возбуждения и приема упругих колебаний используют электроакустические преобразователи. Наиболее распространены пьезоэлектрические преобразователи. Они очень разнообразны и отличаются назначением, исполнением, рабочими частотами и другими параметрами.

2 1 3 8

слой жидкости толщиной h порядка длины волны X в ней (щелевой способ);

толстый слой жидкости Н»Х (иммерсионный способ);

слой эластичного пластика (сухой способ).

На низких частотах (до 60 - 100 кГц) применяют сухой точечный контакт через выпуклую поверхность наконечника преобразователя.

При решении специальных задач для излучения и приема упругих колебаний применяют бесконтактные преобразователи, в том числе:

электромагнитно-акустические • (ЭМА), основанные на эффектах электромагнитного поля;

оптические, использующие лазерное возбуждение и интерференционный прием упругих колебаний;

пьезоэлектрические, излучающие и принимающие упругие волны через толстый (А>>Х) слой воздуха.

Однако по чувствительности бесконтактные преобразователи уступают пьезоэлектрическим с жидкостной связью с контролируемым объектом.

Рве. 3.5.8. Конструкция пьезопреобразователей:

а - прямого совмещенного; б - наклонного; в - раздельно-совмещенного; 1 - пьезоэлемент; 2 - демпфер; 3 - протектор; 4 - слой контактной жидкости; 5 - контролируемый объект; 6 - корпус; 7- вывод; 8 - призма: 9 - акустический экран

3.5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Акустические методы неразрушающего контроля делят на две большие группы - активные и пассивные методы (рис. 3.5.9).

Активные методы основаны на излучении и приеме упругих волн, пассивные -только на приеме волн, источником которых служит сам контролируемый объект.

Активные методы делят на методы прохождения, отражения, комбинированные (использующие как прохождение, так и отражение), импедансные и методы собственных частот.

Методы прохождения используют излучающие и приемные преобразователи, расположенные по разные или по одну сторону контролируемого изделия. Применяют импульсное или (реже) непрерывное излучение и анализируют сигнал, прошедший через контролируемый объект.

К методам прохождения относят:

амплитудный теневой метод, основанный на регистрации уменьшения амплитуды волны, прошедшей через контролируемый объект, вследствие наличия в нем дефекта (рис. 3.5.10, а)\

временной теневой метод, базирующийся на регистрации запаздывания импульса, вызванного увеличением его пути в изделии при огибании дефекта (рис. 3.5.10, б); тип волны при этом не меняется;

велосимметрический метод, основанный на регистрации изменения скорости распространения дисперсионных мод упругих волн в зоне дефекта и применяемый при одностороннем и двустороннем доступе к контролируемому объекту (рис. 3.5.10, в). В этом методе обычно используются преобразователи с сухим точечным контактом. В варианте с односторонним доступом (рис. 3.5.10, в, верх) скорость возбуждаемой излучателем антисимметричной волны нулевого порядка (#о) в отдельном дефектном слое меньше, чем в бездефектной зоне. При двустороннем доступе (рис. 3.5.10, в, внизу) в бездефектной зоне энергия передается продольной волной L, в зоне дефекта - волнами #о> которые проходят больший путь и распространяются с меньшими скоростями, чем продольная волна. Дефекты отмечаются по изменению фазы или увеличению времени прохождения (только в импульсном варианте) по контролируемому изделию.

В методах отражения используют как один, так и два преобразователя; применяют импульсное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы дефектоскопии.

Эхо-метод (рис. 3.5.11, а) основан на регистрации эхо-сигналов от дефекта. На экране индикатора обычно наблюдают посланный (зондирующий) импульс 7, импульс III, отраженный от противоположной поверхности

(дна) изделия (донный сигнал), и эхо-сигнал от дефекта II Время прихода импульсов II и III пропорционально глубине залегания дефекта и толщине изделия. При совмещенной схеме контроля (рис. 3.5.11, а) один и тот же преобразователь выполняет функции излучателя и приемника. Если эти функции выполняют разные преобразователи, то схему называют раздельной.

Эхо-зеркальный метод основан на анализе сигналов, испытавших зеркальное отражение от донной поверхности изделия и дефекта, т.е. прошедших путь А&СД (рис. 3.5.11, б). Вариант этого метода, рассчитанный на выявление вертикальных дефектов в плоскости EF, называют методом тандем. Для его реализации при перемещении преобразователей А и D поддерживают постоянным значение 1А л-ljy = 2/f tga; для получения зеркального отражения от невертикальных дефектов значение 1А + lj) варьируют. Один из вариантов метода, называемый икосой тандем", предусматривает расположение излучателя и приемника не в одной плоскости (рис. 3.5.11, б, вид в плане внизу), а в разных плоскостях, но таким образом, чтобы принимать зеркальное отражение от дефекта. Еще один вариант, называемый К-метод, предусматривает расположение преобразователей по разные стороны изделия, например располагают приемник в точке С.

Дельта-метод (рис. 3.5.11, в) основан на приеме преобразователем для продольных волн 4, расположенным над дефектом, рассеянных на дефекте волн, излученных преобразователем для поперечных волн 2.

Дифракционно-временной метод (рис. 3.5.11, г), в котором излучатели 2 и 2\ приемники 4 и 4х излучают и принимают либо продольные, либо поперечные волны, причем могут излучать и принимать разные типы волн. Преобразователи располагают так, чтобы получать максимумы эхо-сигналов волн, дифрагированных на концах дефекта. Измеряют амплитуды и время прихода сигналов от верхнего и нижнего концов дефекта.

Реверберационный метод (рис. 3.5.1г, д) Использует влияние дефекта на время затухания многократно отраженных ультразвуковых импульсов в контролируемом объекте. Например, при контроле клееной конструкции с наружным металлическим слоем и внутренним полимерным слоем дефект соединения препятствует передаче энергии во внутренний слой, что увеличивает время затухания многократных эхо-сигналов во внешнем слое. Отражения импульсов в полимерном слое обычно отсутствует вследствие большого затухания ультразвука в полимере.

В комбинированных методах используют принципы как прохождения, так и отражения акустических волн.

Акустические. методы н&разрушонэсцл е.о контроля

\про*отЭ*-\

г*-» г*- г*1

Я к. та оные методы

. JUHU-

r*-i r*-i гц

отратемия

ТЛИ

r*i r*H f*-i rS rS

собственны* ч9*тоа

колебаний