Отражение от двугранного угла

При контроле наклонным ПЭП большое значение имеет угловой эффект. Он заключается в получении максимальной амплитуды эхо-сигнала от дефекта, залегающего вблизи поверхности изделия и составляющего с поверхностью изделия угловой отражатель, благодаря двукратному отражению поперечной волны от этой поверхности и дефекта. Отражение от двугранного угла поясняется рисунком 40. Практический смысл этого явления заключается в том, что поперечная волна в результате двойного отражения возвращается на искатель без трансформации в случае, если для обеих граней углы падения больше третьего критического.

Рисунок 40

Из рисунка 40 видно, что угол падения на первую грань составляет 42°÷ 55° > β_кр3 = 33⁰, и угол падения на вторую грань углового отражателя, созданного трещиной и близко расположенной поверхностью, также больше β_кр3 [т.е. 90°–(42°÷55°) = 47°÷35° > β_кр3]. В этом случае трансформации поперечной волны в продольную не происходит, и поперечная волна отражается на искатель с максимальной амплитудой.

Из рисунка 41 видно, что угол падения на одну из граней углового отражателя меньше β_кр3 = 33⁰ [т.е. 90°– (65°÷70°) = 20÷25˚< β_кр3]. В этом случае происходит трансформация поперечной волны в продольную. Так как угол отражения продольной волны всегда больше угла отражения поперечной волны, то продольная волна в сторону искателя не отражается (ее направление изменяется, она уходит в сторону и уносит с собой часть энергии), за счет чего принятая искателем поперечная волна окажется слабой.

Это явление оказывает значительное влияние на выявляемость дефекта. При расположении дефекта вблизи поверхности, когда дефект и поверхность создают угловой отражатель для падающей на него поперечной волны, выявляемость дефекта в 5–10 раз выше выявляемости того же дефекта, расположенного вдали от поверхности. Выявляемость дефектов при контроле искателем с углом ввода 65°÷70° ниже в большинстве случаев, чем при использовании преобразователей с углом ввода 42°÷55°, что связано с трансформацией поперечной волны в продольную.

На рисунке 42 представлен пример выявления дефекта за счет дифрагированных боковых волн, генерируемых головной волной, возникающих в случае, когда угол падения на отражающую поверхность равен или чуть больше (примерно на 2⁰) третьего критического угла β _{кр 3} =

Рисунок 42

33⁰. В этом случае трансформированная продольная волна, преобразовавшись в неоднородную, скользит вдоль поверхности контролируемого объекта, и в каждой точке границы раздела генерирует боковые волны. Одна из боковых волн озвучивает дефект, отражается от него с изменением направления в сторону искателя.