Курсовая работа: Неразрушающий контроль. Акустическая дефектоскопия

Обобщенная структурная схема дефектоскопа, реализующего метод отражений при непрерывном излучении упругих колебаний, приведена на рис. 2. При перемещении раздельно-совмещенного преобразователя 3 по контролируемому объекту 8 со скоростью эхо-сигнал, отраженный от дефекта, имеет частоту , отличную от частоты на значение

В приемном устройстве осуществляется подавление (компенсация) сигналов с частотой генератора, усиление и выделение сигналов с допплеровской частотой . При изменении скорости сканирования необходима корректировка частоты фильтра с помощью регулятора

Рисунок 2. Обобщенная структурная схема УЗД с непрерывным излучением

На рисунке: 1 — генератор непрерывных колебаний; 2 — усилитель мощности; 3 — электроакустический преобразователь; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — преобразователь частоты; 6 — фильтр допплеровских частот; 7 — регистратор; 8 — контролируемый объект; 9 — дефект.

При реализуемых на практике скоростях сканирования (до 25 м/с) допплеровская частота выходного сигнала дефектоскопа не превышает 30 кГц, что существенно упрощает требования к регистраторам эхо-сигналов от дефектов.

Глава 3. Методы акустического контроля

Акустические методы делят на две большие группы: использующие излучение и прием акустических колебаний и волн (активные методы) и основанные только на приеме колебаний и волн (пассивные методы). В каждой из этих групп выделяют методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн или колебаний. Классификация акустический методов контроля приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Классификация акустических методов контроля

3.1 Активные методы

Активные акустические методы, в которых применяют бегущие волны, делят на подгруппы, использующие прохождение, отражение волн и комбинированные методы, в которых применяют отражение и прохождение. Методы прохождения предполагают наличие двух преобразователей — излучающего и приемного, расположенных по разные стороны объекта контроля или контролируемого участка. Применяют как импульсное, так и, реже, непрерывное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы дефектоскопии (ГОСТ 18353-79):

– амплитудный (теневой) метод, основанный на регистрации уменьшения амплитуды прошедшей волны (сквозного сигнала) под влиянием дефекта (рис. 4 а);

– временной теневой метод, базирующийся на измерении запаздывания импульсов, вызванного огибанием дефекта (рис. 4 б);

– велосиметрический метод, основанный на анализе изменения скорости упругих волн, связанного с наличием дефекта. Например, если в тонком изделии распространяется изгибная волна, то появление расслоения снижает ее скорость (мода с малой скоростью показана штриховой линией); это снижение определяют по сдвигу фазы прошедшей волны (рис. 4 в).

Рисунок 4. Схемы контроля объектов с использованием методов прохождения

На рисунке: а — теневой; б — временной теневой; в — велосиметрический; 1 — генератор; 2 — излучатель; 3 — объект контроля; 4 — приемник; 5 — усилитель; 6 — измеритель амплитуды; 7 — измеритель времени пробега; 8 — измеритель фазы.

В методах отражения используют один или два преобразователя; применяют, как правило, импульсное излучение.

Эхо-метод (рис. 5, а), относящийся к этой подгруппе, основан на регистрации эхо-сигналов от дефекта. На экране индикатора обычно наблюдают посланный (зондирующий) импульс I, импульс III, отраженный от противоположной — донной поверхности изделия (донный сигнал), и эхо-сигнал II от дефекта. Время прихода импульсов II и III пропорционально глубине залегания дефекта и толщине изделия. На этом рисунке показана совмещённая схема контроля, при которой преобразователь выполняет функции излучателя и приемника; если эти функции выполняют разные преобразователи, то схему называют раздельной.

Рисунок 5. Схема контроля объектов с использованием методов отражения

На рисунке: а — эхо-метод; б — зеркальный эхо-метод; в — дельта-метод; г — реверберационный метод; 1 — генератор; 2 — излучатель; 3 — объект контроля; 4 — приемник; 5 — усилитель; 6 — синхронизатор; 7 — индикатор.

Зеркальным эхо-методом анализируют сигналы, зеркально отраженные от донной поверхности изделия и дефекта, т. е. прошедшие путь ABCD (рис. 5, б). Вариант этого метода, связанный с выявлением вертикальных дефектов в плоскости EF, называют методом тандем, для реализации которого при перемещении преобразователей 2, 4 поддерживают постоянным значение для получения зеркального отражения от невертикальных дефектов значениеварьируют. Один из вариантов зеркального эхо-метода предусматривает расположение излучателя и приемника не в одной плоскости (вид в плане дан на рис. 5, б внизу), а в разных плоскостях, но таким образом, чтобы принимать зеркальное отражение от вертикального дефекта. Этот вариант называют тандем-дуэт (в иностраннойлитературе «стредл»). Способ дуэт характеризуется симметричным расположением излучателя и приемника (положение приемника показано на рис. 2.3, б штриховой линией). Еще один вариант зеркального эхо-метода предусматривает расположение преобразователей по разные стороны изделия, например располагают приемник в точке С. Этот вариант называют К-метод.

Дельта-метод (рис. 5, в) основан на использовании дифракции волн на дефекте. Часть падающей на дефект поперечной волны от излучателя 2 отражается зеркально, а другая часть дифрагирует в виде поперечной и трансформированной продольной волн. При отражении волна также частично трансформируется в продольную волну. Дифрагированная продольная волна поступает на приемник 4 продольных волн, который несколько позднее принимает также продольную волну, отраженную от нижней поверхности изделия.

Реверберационный метод основан на анализе времени объемной реверберации в контролируемом объекте. Например, при контроле двухслойной конструкции время реверберации в слое, с которым контактирует преобразователь, меньше в случае качественного соединения слоев, так как часть энергии переходит в другой слой (рис. 5, г).

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

Зеркально-теневой метод основан на измерении амплитуды донного сигнала. На рис. 6, а отраженный луч условно смещен в сторону. По технике выполнения (фиксируют эхо-сигнал) его относят к методам отражения, а по физической сущности контроля (измеряют ослабление сигнала, дважды прошедшего изделие в зоне дефекта) он близок к тен?