Способ ультразвукового контроля качества материалов

1376040 Изобретение относится к неразру-1 цающему контролю качества материалов акустическими методами и может быть использовано для обнаружения дефектов структуры материалов.Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет учета уровня помех.Сущность способа ультразвукового контроля качества материалов заключается в следующем.Поток импульсов других колебаний акустической помехи по своей природе является стохастическим и может быть охарактеризован вероятностью Рпоявления импульса помехи в-й момент времени. Активные методы ультразвукового контроля качества материалов, использующие в качестве зондирующих случайную (псевдослучайную) последовательность импульсов упругих колебаний, также можно охарактеризовать вероятностью Р (1) возбуждения зондирующего импульса в х -й момент времени, Тогда вероятность Р; совпадения импульса помехи и зондирующего импульса в-й момент времени в случае независимости последних определится как Р = Р Ц)Р(1) . В этом случае, вероятность Р несовпадения этих импульсов в х -й момент времени Р= 1 - Р, = 1 - РР, (1)а вероятность Р их несовпадения за ш тактовых импульсов Р =1 - Р "тъ 1Р; (1)1 . Последнее выражение при Р Р (1) (с т (что и наблюдается на практике) можно переписать в виде ятность Р появления импульса за интервал времени , то интенсивностьИ можно представить выражением И == РГ. В этом случае интенсивностьИ(1) возбуждения зондирующих импульсов определяется выражением М(1)Р;(1)Г. Аналогично, интенсивностьИЦ) потока импульсов помехи Й10Р- = Р Й, где- копй п личество импульсов помехи, зарегистрированных за время , Из получен-ных выражений следует, что Р.ф== И(ф) И и Р (1) = Б(1) И.Подставляя полученные выражениядля Ри Р,(1) в выведенное уравнение для Р , получают20Р =1И 6) Й(1)2ш,а производя преобразования, получаютвыражение(1 Р )й(1)е ей ш Кроме того, потоки импульса помехи и зондирующего сигнала могут быть охарактеризованы интенсивностью И потока импульсов помехи и интенсивностью И(1) потока зондирующих импульсов. Интенсивность Х любого потока импульсов определяется как количество импульсов и, зарегистрированных за инитервал времени С, т.е, М = в . Интервал времени С можно представить как число тактовых импульсов, следующих с периодом Т, т.е. й = п 1 Т, или через частоту следования тактовых импульШ и и Мсов С = в , Тогда И. = - = - =но й пй ш итак как - есть ни что иное как веро- В Величину Р можно интерпретировать, как уровень помехозащищенностидефектоскопического тракта при проведении ультразвукового контроля качества материалов.Таким образом, измеряя уровень помеховой обстановки Й в зоне прозву чивания объекта контроля и назначаятребуемый уровень помехозащищенностиР (обычно на практике используетсяР0,95), можно сформировать случаййую (псевдослучайную) последователь" 40 ность зондирующих импульсов с такойинтенсивностью И(1), что вероятностьсовпадения во времени зондирующихимпульсов и импульсов помехи находится в соответствии с заданным уровнем 45 помехозащищенности РПри ультразвуковом контроле качества материалов прошедшие через материал объекта контроля упругие колебания зондирующих импульсов прини-.50 маются и по их параметрам судят о качестве материала в прозвученной зоне,Если в зоне прозвучивания находитсядефект структуры материала, то параметр принятых упругих импульсов отличается от параметров упругих импульсов в бездефектной зоне прозвучиванияНапример, амплитуда принятых импульсов, прошедших дефектную зону меньше,чем амплитуда принятых импульсов в2 А Ч и Аг где ЧВ = Отбездефектной зоне, так как часть энер гии импульса рассеяна или отражена от дефекта.Использование псевдослучайной по 5 следовательности зондирующих импульсов с изменяемой в зависимости от уровня помеховой обстановки интенсивностью И(1) все же не гарантирует абсолютного несовпадения во времени 10 импульсов помехи и зондирующих импульсов, что сказывается на достоверности результатов ультразвукового контроля и на разрешающей способности способа ультразвукового контроля, Для 15 устранения этого в предлагаемом способе ультразвукового контроля осуществляется накопление результатов единичных актов прозвучивания материала с последующей их статистической об р работкой.Импульсы акустической помехи, возбужденные в материале объекта контроля и налагаемые на упругие зондирующие импульсы, являются случайными, 25 мгновенные значения ампли-уд которых распределены практически по нормальному закону с математическим ожиданием ш = 0 и дисперсией 0 . Когда в объект контроля излучается случайная (псевдослучайная) последовательность из Е зондирующих импульсов, то при использовании накопления результатов единичных актов прозвучивания суммарная дисперсия Оакустической помехи определится как Ко, где К - количество совпадений имйульсов зондирующей последовательности импульсов с импульсами акустИческой помехи. Тогда отношение сигнал/шум Он ., 40 в точке приема импульсов зондирующей последовательности выражается как Ег АгКО- К чс; Р ч 1, - отношение сигнал/шум 45 без использования накопления результатов единичньгх актов прозвучивания материала;А - амплитуда принимаемого 50зондирующего импульса;Р = -- вероятность совпадения2зондирующего импульса с импульсом помехи за Е актов прозвучивания, 55Учитывая, что 2 = Р;(1)ш, а Р, = 1 - Рш, величина отношения сигнал/ шум при использовании псевдослучайной последовательности зондирующихимпульсов и накопления результатовединичных актов прозвучивання выражается соотношением из которого видно, что использованиепредлагаемого способа обеспечивает шг Р(1 )соотношение сигнал/шум в --раз1 - Рт больше по сравнению со способами ультразвукового контроля качества материалов в которы ке испольэОвяны помехозащищенное возбуждение зондирующей последовательности импульсов и метод накопления со статистической обработкой результатов единичных актов прозвучивания материала.Практически статистическая обра- ботка результатов единичных актов проэвучивания материала объекта конт. роля в какой-либо одной зоне прозвучивания может быть сведена к определению Средней амплитудыАА макс.макс Е где А - значение максимальной1 аксамплитуды прошедшего через материал и принятогов точке приема 1-го зондирующего импульса(2);Е - количество импульсов впсевдослучайной последовательности зондирующих импульсов.После прозвучивания некоторой эоны материала объекта контроля и опредеения значения А , в этой зоне прозвучивания контролируются следующие зоны материала объекта контроля и Определяются значения А , в этих зонах, по которым судят о наличии дефекта в зонах проэвуттания.Способ осуществляют следующим Образом.Предварительно измеряют интенсивность импульсов упругих колебаний акустической помехи в зоне контроля эа заданный интервал времени, после чего в объект контроля излучают последовательность зондирующих импульсов упругих колебаний в течение того же интервала времени с интенсивно- стью1376040 тервала времени с интенсивностью е 2(1 -Р )И(1)й ш Формула изобретения Составитель Г. МаксимочкинТехред М.Ходанич КорректорВ, Бутяга Редактор Н. Бобкова Заказ 786/45 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Р - уровень помехозащищенности,характеризующий вероятностьнесовпадения импульсов помехи с зондирующими импульсами за заданный интервалвремени; 10Н - интенсивность импульсов упругих колебаний акустическихпомех в зоне контроля за интервал времени, заданныйдлиной последовательности 15из ш тактовых импульсов зондирования, следующих с частотой Г,принимают прошедшие через материалобъекта контроля импульсы упругих 20колебаний и измеряют среднее значениеамплитуд принятых импульсов, по величине которой судят о качестве мате"риала. Дефекты в зоне контроля приводят к уменьшению указанного среднего значения амплитуд принятых импульсов.Использование изобретения обеспечивает повышение достоверности контроля в условиях изменяющейся помеховой обстановки,Способ ультразвукового контролякачества материалов, заключающийсяв том что в объект контроля излучают псевдослучайную последовательность импульсов упругих колебаний и принимают прошедшие через материал объекта контроля импульсы упругих колебаний, по параметрам которых судят о качестве материалов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля,предварительно измеряют интенсивностьимпульсов упр "щ. колебаний акустичес.кой помехи в зоне контроля за заданный интервал времени, после чего вобъект контроля излучают последовательность зондирующих импульсов упругих колебаний в течение того же ингде Р - уровень помехозащищенности,характеризующий вероятностнесовпадения импульсов помехи с зондирующими импульсами за заданныйинтервал времени;И - интенсивность импульсов упругих колебаний акустических помех в зоне контроляза интервал времени, заданный длиной последовательности из ш тактовых импульсов зондирования, следующихс частотой й,1определяют среднее значение амплитудпринятых импульсов, по величине кото-.рого судят о качестве материала.