Способ ультразвукового контроля

)1 И 29/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ТЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМ(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИэобретениельной техниковано для не измери ситс исполь и мож нтроля щению. аэрушающего иалов по по чедства мат и скоростиковых кол распространения ультразвуаний в химической, металмыш асл ленности. Цель изобре ности контролявышение то На Фиг. 1 и иллюстрирующие пульса ультраэ акустических я дены схемы транение к и сп ебании в ользуемых уковых йках,и бот троле при р а "отражени в ультразвуковом кон(Фиг. 1), преднаэначеннона прохождение", изображлируемый образец 1, размду двумя волноводами 2 с ты для р н кон о ен е лургическои и други ВИДЕТЕЛЬСТВУ ЯО 1682904 зовано. для неразрушающего контролякачества материалов по величине амплитуд эхо-импульсов и по временныминтервалам между эхо-импульсами в химической, металлургической и другихотраслях промышленности. Цель иэобг.етения - повьппение точности контроля.Возбуждают ультразвуковые колебанияв образец через звукопговсд и кон"тактный слой заданной толщины, выполненный из материала с. большым поглощением, что предотвращает образованиерезонансных условий в контактном слоеи тем самым уменьшает фазовый сдвигультразвуковой волны при ее отраженииот границ образца. 3 э,п. А-ль 1, 2 ил. кием акустического контакта между их поверхностями с помощью слоев 3 толщиной д из сильнопоглощающего ультразвуковые колебания материала, Акустическая ячейка также содержит излучаюший ультразвуковой преобразователь 4 и приемный ультразвуковой преобразователь 5, которые контактируют со свободными торцами соответствующих волноводов 2.На схеме акустической ячейки (Фнг. 2), предназначенной для работы 1 1 Фна отражение , изображены контролируемый образец 1, присоединенный к волноводу 2 с помощью контактного слоя 3 толщиной й, изготовленного иэ материала с большим затуханием ультразвуковых колебаний на частоте ультразвукового контроля, К свободному торцу эвукопровода присоединен совмещенный, работающий на иэлу ение и на прием пьезопреобраэователь 4,2904 разом.С помощью иэлучающего преобразователя 4 и звукопровода 2 возбуждаютультразвуковой импульс, который проходит звукопровод 2, контактньгй слой3 и попадает,в образец 1, где испытывает отражениямефудуплоскопараллельиыми гфМицами образца и излучает эхоимпульсы 7 и 8, прииямаемые преобразователем 5 пли 4. По интервалу между эхо-импульсами определяют скоростьраспространения ультразвуковых колебаний в контролируемом образце, а посоотношению амплитуд - величину затухания в образце, если ультразвуковойконтроль осуществляют по этой акустической характеристике, Требуемую толщину контактного слоя устанавливаютиспользуя, например, контактный материал в Форме пленки, которую потлещаютмежду контактирующкли поверхностямиобразца и звукопровода, При жидкихакустических склейках можно обрабатывать контактярую:ця поверхностидо такой степени лобы полусумма высот их недровностей была равна требуемой толщине склейки - как это обычносчитается при ультра. звуковом контроле. Акустическая :клейка может бытьи двухслойной - из слоя материала.с больцим затуханием ультразвуковыхколебаний, нанесенный непосредственно на поверхность контролируемого образца, и слоя, например, трансйорматорного масла.13 гонких слоях различчых материалов, используемых обычно для обеспечения акустических контактов междуобразцом и звукопроводами, не происходит заметного затухан 1 ля ультразвуковых колебаний поэтому такая склейка является резонансным элементом ипри отражении от нее ультразвуковаяволна испытывает, в отличие от слу"чая отражения от границы двух сред,сдвиг Фазы колебаний, отличный от Оили 180 . Если использовать для акустической склейки материал, сильно поглощающий ультразвуковые колебания,возникновение переотражений в слоесклейки будет затруднено и величинасдвига Фаз ультразвуковых колебанийпри отражении может быть заметноумен ьшен а,20 3 168Позициями 6 и 7,8 на Фиг.1 обозначены соответственно зондирующий ультразвуковой чмпульс и эхо-илпульсы из образца.Способ осуществляют следующим обДля того, чтобы ошибка измерениязатухания ультразвуковых колебанийне превышала абсолютной ведличины требуемой погрешности Д 3 определения5 затухания ультразвука за счет влиянияконтактных слоев, их толщину устанавливают иэ соотношения1 Эо=1 п -2 М, 1,дпри проведении ультразвукового контроля по величине амплитуд эхо-импульсов, а при проведении ультразвукового контроля по временным интерваламмежду эхо-импульсами из соотношенияЦр.дч иЙ=- 1 п в ;-уУДЯ Я т 7,где Р.л и 01 - коэйыициенты отраженияи прохождения на границе образец - склейка;Д 1- абсолютная величинатребуемой погрешностиопределения затуханияультразвука;25 1 - величина затуханияультразвуковых колебаний в материале контактного слоя;Е 2 - коэФФициент отралсения30 ультразвука от границысклейка - эвукопровод;относительная величинатребуемой точности определения скорости35 ультразвука;1. и 1 - длина образца и скоРость ультразвука внем соответственно;п=1,2 - количество контактныхд 0 слоев в акустическойячейке;ч - частота ультразвукового контроля,Дополнительное повышение точности45 ультразвукового контроля может бытьдостигнуто за счет псдбора материалаконтактного слоя с определенньпли упругими характеристиками.Точность ультразвукового контролякак в случае измерения величины затухания в образце, так и в случае измерения скорости ультразвука увеличивается, если амплитуда гдторого эхо-импульса из образца имеет максимальновозможное значение. Для расчета соотношений между волновыми сопротивлениями материалов, из которых изготовленыэлементы акустической ячейки, обеспечивающих получение максимальной а"., 1682904 н сплитуды второго эхо-импульса из образца, можно полага".ь, что импедацсы звукопровопов и образцов близки, так как волновые сопротивления контактных материалов ниже, чем твердых сред, для контроля которых и предназначен предлагаемый способ. При этом условии все коэффициенты отражения От границ раздела образец - контактный слой, звукопровод - контактный слой равны:Е УК= +с 10 где Е - волновое сопротивление контактного слоя;Е - волновое согротинление материала образца звукопроводаПри использовании двух знукопроводон К=1/13, при использовании одного 220звукопровода К=1/1 э.Таким образом, изобретение позволяет повысить точность ультразвуковогоконтроля как продольными, так и сдвиговыми нолнами до точностей измерений, сопоставимых с точностью имерсионного способа ультразвукового контроля с помощью продольных волн, В тоже время для реализации способа нетребуется наличие больших объемон 30имерсионной жидкости, оц может приецяться для контроля при высоких и низких температурах, при контроле с помощью сдвиговьх волн,Формула изобретения1. Способ ультразвукового контроля, заключающийся н том, что возбуждают импульс ультразвуковых колебаний в ггоскопараллельном образце,соединенном с обеспечением акустического контакта по краиней мере с одним знукопроводом, принимают эхо-им.пульсы из Образца и измеряют их характеристики, по которым проводятконроль,о т л и ч а ю щ и й с я тем, 45что,с целью повышения Очнссти контроля, перец нозбухС;ением в образце ультразвуковых колебаний при -соединяют к контактным поверхностямОбразца слой контактного материала 50заданной толщиц.2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем чтс при проведенииультразвукового контроля по величинеамплитуд эхо-импульсов, толщину слояуСтанавливают из ссотцоненияг иЙ = - ,1 п- . - 2 21,1 МсГс. 1КОЗ(цпцецт 1 РОхожле 55 Яультразвуковой нолцы через границу образец - контактНЫ 1 С.ОИ;5.К - абсолютная ве,цчица требуемой по гревп 1 ос тц О цр ел елец ця затухания ультразвука и коцтролируемом Образце;М - величина затухания ульразнуконых колебаниц в материале контактного слоя;1. - длина образца;и= 1, 2 - количество контактных слоен,3, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, чго прц проведецц ультразвукового контроля по временным интервалам мюду эхо-цмпульсамц толшину слоя устацанлцвают ,з с,отноценив ВЯ 1 и1=" -1 п -к2 Е ы 1, бгде е и Г - коэффипцецтц 5 Отражеия(и прохождения ультразвуксных волн ца Грацц-.Це Образец - ;оцтактн;й СЛОЙ;К, еоэфАццет От)аж .илул: т аз нк Оных но"ц нат;1 Ге 1;ЦдаСф 5 Пслой - :,н ухолроО;,:нг личина -ат хацця:ЛЬГ 5 "ЗБКО Х НИ 1 Ма ГЕ дна 1 Е: О Т 1 К ГЦСЛО 1;зтосц л ьц я нелцчиатребуемой то 1 ост: рцределеця скгрости рвовпространеня ультразвуковых колебаний;длина Образца ц скорость у 1,тр;звука н цемСООТНЕТСТНЕЦЦО;КОЛЦЧ ЕСТЬ) К ОЦ Т 1 К ТЦХс г О с. и з а кс г и ч е с к о и П- сгчеке;ч" - :астота у 1 ьтразцуОБО образца;таблицое зцаеце лцовоГо сопротинлецця а гериалаконтактного с;,:я; Г КОЦТРО 51Способ по пп. 1 - 5 О т ч и ч а к щ и й с я тем, что матетцалслоя ныбцпают удовлетнорцгц условию=Л7-а+7 сгг . . - табличцо - зцач цц: огцпвоГд сГО СОПРОТЦ 131 ЕЦЦЛ:ТЧцацаказ 3989 Тираж ПодписноеНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, -35, Раушская наб д. ч/5 роиэводственцо-издательский комбинат Патент, г, ужгород, ул Гагарина 10 А=1/43 " при использовании двух звукопроводов; А=1/-15 - при использовании одного звукопровода,