Эхо – методы

В эхо - методах упругие колебания в виде продольных, нормальных или поверхностных волн вводят в объект с одной стороны посредством совмещённого излучателя – приёмника. Объектом поглощаются зондирующие импульсы один за другим, через определённые промежутки времени, при наличии дефектов импульсы проходят через объект, отражаются от противоположной стороны или от дефекта и, возвращаясь частично выпрямляются излучателем – приёмником.

На рис.3а) представлен эхо-метод с продольными волнами.

1 – объект, 2- излучатель – приёмник, 3- дефект, 4- начальный импульс, 5- импульс от дефекта, 6- импульс поверхности.

На рис.3б) предложен эхо - метод со сдвиговыми волнами.

1- объект контроля, 2- излучатель – приёмник, 3- призма, 4 –дефект, 5- экран электронно – лучевой трубки, 6- начальный импульс, 7- импульс от дефекта.

При наличии дефекта импульс отражается от него в искажённом виде. Если импульс отражается от бездефектной поверхности, то он не искажается. На рисунке 3а) импульс начальный - 4 и отражённый от поверхности импульс -6, а также отражённый от дефекта импульс – 5 показаны так, что при наложении суммарный импульс учащается.

Если объект прозвучивается сдвиговыми волнами, то при отсутствии дефекта, импульс к излучателю – приёмнику может не возвращаться (схема 3б). при наличии дефекта 4, отражённый сигнал даст выброс 7, по которому определяется характерный размер и местоположение дефекта.

Эхо –методы находят широкое применение при контроле сварных изделий, отливок, шлифованных и прокатных изделий. Для некоторых из них имеется односторонний доступ.

При контроле резонансным методом в объектах постоянной толщины: листах, трубах, резервуарах, устанавливаются стоячие волны, причём длина основной волны - связана с толщиной . . В общем случае в исследуемом объекте может возбуждаться не первая, а -ая гармоника, и тогда или частота будет равна: . Если число гармоник - неизвестно, то определяются частоты гармоник для гармоник . Толщину находят соотношением .

Схема резонансного метода представлена на рисунке 4.

1 -объект контроля, 2- излучатель – приёмник, Л- диодная лампа, - колебательный

контур, -миллиамперметр.

В этой схеме резонансное явление, соответствующее появлению стоячих волн, характеризуется возрастанием тока автогенератора –Л, питающего излучатель - 2, что фиксируется миллиамперметром.

Принцип работы прибора, построенного на резонансном методе, состоит в следующем: излучающий элемент -1 притянут к излучателю – приёмнику -2, через тонкий слой минерального масла. Масло применяется для лучшего контакта между излучающим элементом и излучателем – приёмником. Посылается сигнал в изделие, пьезоэлемент излучателя возмущается автогенератором Л на лампе Л. Частота колебаний определяется ёмкостью конденсатора и индуктивным сопротивлением отрезка линии размером . Частота автотрансформатора определяется посредством конденсатора в переменной ёмкости, измеряется до тех пор, пока не наступает резонанс. Условия резонанса, т.е. условия наступления стоячих волн, определяются параллельностью контролируемой поверхности и наличием дефектов. Если поверхность нарушается или появляется дефект, то условия возникновения резонанса нарушаются и сопровождаются уменьшением силы тока. При непосредственной работе излучателя с контролируемым объектом возникают трудности в организации непрерывного контроля в технологическом процессе.

+

Передача акустического сигнала на объект осуществляется через жидкость, окружающую объект, что позволяет увеличить непосредственный контакт излучателя с контрольным объектом. Толщина жидкого слоя во много раз больше толщины изделия. Способ контроля при передаче акустического сигнала на изделие через жидкость называется иммерсионным способом

Резонансный метод находит применение при контроле толщины листов, стенок, труб, сплошности изделий.

Импедансный метод контроля.

Импедансный метод описывается схемой на рисунке 5.

1- объект контроля, 2 –стержень, 3- излучающий пьезоэлемент, 12- силоизмерительный пьезоэлемент, 4- генератор, 5- измеритель с фазовращателем, 6- измеритель фазы, 7 –детектор амплитудного канала, 8- усилитель, 9- клееное соединение, 10- обливка, 11- дефект.

Преобразователь излучателя импедансного прибора представляет собой стержень -2, на торцах которого размещены излучательный пьезоэлемент -3 и силоизмерительный пьезоэлемент -12. между контролируемым изделием -1 и пьезоэлементом- 12 находится контактный наконечник со сферической поверхностью. Напряжение на пьезоэлемент -3 подаётся от генератора синусоидальных колебаний -4, а сигнал с измерительного пьезоэлемента -12 поступает на усилитель -8. В детекторе -7 формируется сигнал амплитуды импеданса. В усилителе с фазовращателем -5 формируется сигнал фазы начального импульса. После сравнения фазы этого сигнала в измерителе -6 с фазой измерительного сигнала получают фазовый угол импеданса.

В этом методе контроля признаком дефекта служит измерение механического импеданса. Это сопротивление контролируемого объекта в зоне его касания с преобразователем излучателя, возбуждающим в объекте колебания звуковых частот.

Сопротивление определяется: ; , где

- активная составляющая импеданса;

- реактивная составляющая импеданса;

- мнимая единица комплексного числа;

- фаза.

Таким образом определив можно составить представление о свойствах контролируемого объекта. Импедансный метод применяется при контроле следующих конструкций: клееных, паяных, с периодической структурой (сотовые конструкции), многослойные конструкции и т.д.