Способ неразрушающего контроля

СНИХИЧЕСНИХ СОЦИАЛИСТРЕСПУБЛ 9 (1111 В 21/00 15 ОПИСАН К АВТОРСКО ЕТЕНУ ающего контроля/Под ред.остроение,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ИЕ ИЗОБмУ СВИдЕтю 1 ьств(71) Могилевский машиностроительный институт(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к области неразрушающих испытаний элементов и узлов конструкций. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения контроля труднодоступных зон, Информационную акустическую волну пропускают через контролируемые зоны объекта с предварительно уложенным в Изобретение относится к неразру" шабщим испытаниям элементов и узлов конструкций и может найти применени для контооля и встроенной диагностики труднодоступных зон в машинострое нии, авиационной и автомобильной техникеИзвестен ряд способов неразрушающего контроля, основанных на излуче" нии и приеме проведших акустических волн: теневой, временной теневой,зеркально-теневой, велосимметрической. них оптическим волноводом, черезкоторый распространяется опорное оп-тическое излучение. В результатевоздействия прошедшей акустическойволны на оптические и геометрическиепараметры волновода изменяются пара"метры опорного излучения, по изменению которых судят об изменениях параметров прошедшей акустической волны, вызванных акустическими неоднородностями, по которым, в свою очередьсудят о качестве объекта. Возможностьконтрогя труднодоступньх зон обеспе"чивается тем, что оптический волноводможет быть выполнен сколь угоднобольшой протяженности при особо малых габаритах, что дает возможностьуложить его в трудодоступных зонахкак в процессе изготовления объекта,:так и в процессе его эксплуатации полюбой требуемой траектории в одинили несколько слоев. 1 ил. Однако в реальных дика известных спосо предполагает наличие доступа к поверхнос сканирования, что не но, Другой вариант- большого числа после тановленных излучате ков акустических вол в процессе контроля, целым рядом экономич ских факторов. К ним сравнительно высокую условиях метоов контролявсестороннего, и изделия для всегда возможиспользование овательно ус" ей и приемни"опрашиваемых ограничивается ских и техничеследует отнести стоимость, не обходимост ь большог о числа коммута ций, увеличение массогабаритных показателей, которые могут отрицательно сказаться на режиме работы самого исследуемого элемента или конструкции, увеличение числа соединений, что приводит к снижению надежности в целом.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является теневойспособ. при котором через контролируемый объект пропускает информационную акустическую волну и принимают прошедшую через объект волну,а о качестве изделия судят по изменению одного из параметров амплитуды, Фазы и др., прошедшей черезизделие акустической волны.Недостатком известного способаявляется то, что к поверхности контролируемого объекта требуется всесторонний доступ что делает невозможным контроль в труднодоступныхзонах,Целью изобретения является расширение области использования засчет контроля трудодоступных зон.Указанная цель достигается способом, при котором через контролируемые зоны объекта пропускают информационную акустическую волну, а окачестве объекта судят по изменениюпараметров прошедшей через него акустической волны, согласно изобретению формируют опорное оптическоеизлучение, распространяющееся в оптическом волноводе, предварительноуложенном в труднодоступных зонах объ"екта, а об изменении параметров прошедшей через объект акустическойволны судят по изменению параметровопорного излучения как результатувоздействия прошедшей акустическойволны на оптические и геометрические параметры оптического волновода.Использование в качестве приемника акустических волн оптическогосветовода как континуального чувствительного приемника дает ряд преимуществ: одинаковую чувствительностпо всей длине световода , широкополоность, невосприимчивость к внешнимэлектрическим и магнитным полям,Причем световод может быть выполненсколь угодно большой протяженностии уложенным на поверхности контроли 2152 4руемого объекта по любой траектории.в один или несколько слоев, а особомалые габариты световода делают воз-,можным его укладку в труднодоступныхзонах как в процессе изготовления,так и в процессе эксплуатации.Кроме того, предлагаемый способобладает достаточно высокой чувствителностью, так как преобразованиепрошедших акустических волн происходит за счет прямой модуляции параметров передаваемого оптического излучения, вызванной изменением основныххарактеристик сяетовода: длины, показателя преломления и диаметра.При этом результат внешнего воздействия проявляется ваиде Сдвига фазы,изменения амплитуды или поляризации 2 О оптического излучения на выходномторце световода.На примере измерения сдвига Фазыоптического излучения Р под воздействием акустического давления Р, определяемого по Формулеи 1, %о а йВ 3,Р Р и ( + )а, т аа г 11- -21Егде Р - акустическое давление в радиальном направлении,- длиа взаимодействия свето 35 вода с акустической волной,а - радиус сердцевины световода,- длина волны оптического излучения,О ЙВ/йа градиент константы распространения по радиусу сердцевины световода,Н 1, и ,- Фотоупругие константы стекла световода,коэффициент Пуассона,.Е - модуль упругости,можно показать, что под воздействиемакустического давления в радиальномнаправлении изменение Фазы оптическо"5 О го излучения обусловлено в основномизменением показателя преломления(Фотоупругий эФФект) и изменением дли.ны световода. Как показывают результаты экспериментальных исследований55 величины вкладов названных механизмовразличны по знаку, но определяющимявляется вклад эа счет Фотоупругогоэффекта. В случае действия акустиче5 173ского давления в продольном направлении определяющим будет вклад засчет изменения длины сяетовода,при этом противоположность знаковсохраняется, Как в первом, так и вовтором слуцаях влияние изменениядиаметра .световода на сдвиг фазы неявляется значительным.На чертеже представлена Функциональная схема устройства для осуществленин способа неразрушающего контроля,Устройство содержит излучатель 1акустических волн, связанный с генератором 2, оптический световод 3входной 4 и выходной 5 торцы которого оптически связаны с источникомб и приемником 7 оптического излучения соответственно, кроме тогоимеется электронный блок 8 обработки и отображения информации, оптически связанный с приемником оптического излучения.Способ контроля осуществляетсяследующим образом.С помощью излучателя 1 акустических волн возбуждают в контролируемом объекте, 8 с частотой генератора2 информационнуюакустическую волну,которая, пройдя объект, попадает наоптический световод 3, уложенныйпо требуемой траектории на поверхности объекта и имеющий с ней акустическую связь. Опорное оптическоеизлуцение от источника 6 оптическогоизлучения через входной торец 4 вводится в световод 3, распространяется по нему, взаимодействует в средесветовода с прошедшей информационнойакустической волной, которая изменя"ет параметры оптического излученияв результате воздействия на оптические и геометрические параметры оптического волновода, и далее черезвыходной торец 5 поступает на приемник 7 оптического излуцения, электрический сигнал с которого поступает,на вход электронного блока 8 обработкии отображения информации. Наличиедефектов в контролируемом объектевызовет изменение параметров прошедшей ийформационной акустической волны, а следовательно, и изменениепараметров модуляции оптического излучения, цто вьделится электроннымблоком 8, и полученнаяинформациябудет отображена в удобной для,восприятия Форме. 2152 Надежный акустический контактсветовода с поверхностью контролируемого,объекта можно обеспечить, например,при помощи эпоксидной смолы или другого вещества, при этом не нужнопринимать дополнительных мер по закреплению световода на поверхности,П р и м е р. В качестве оптического световода используют одномодовоеволокно из плавленого кварца (диаметр сердцевины 4 10 м, диаметроболочки 1,25 м), длиной 0,8 м.часть которого приклеивают к поверхности исследуемого образца из алюминиевого сплава. Световод укладываютв плоскости образца в три слоя вплот"ную друг к другу. Источником оптического излучения служит Не-Ие лазер с О длиной волны= О,б 3 10;бм. Приэтом исследуют поляризационную модуляцию оптического излучения посредством поляризационно чувствительного Фотоприемника в режиме Фотоде" 5 тектирования. Для возбуждения .инФормационного пучка продольных волниспользуют Фокусирующий пьезоэлек"тоицеский преобразователь с резонансной частотой 2,5 ИГц, расположенныйс противоположной стороны образца,перемещаемый вдоль траектории уклад"ки волоконного приемника. Толщинаисследуемого образца составляет5,0 10 м . Дефекты имитируются ввиде плоских подрезов, перпендикулярных направлению пуцка информационных акустических .волн и располагаются в середине образца. В результатеэксперимента установлено, что из"менение интенсивности оптическогоизлучения, проходящего через анализатор и падающего на фотоприемник вбездефектной зоне, составляет 2530, При наличии дефекта на путиинформационного пучка акустическихволн сигнал на выходе фотоприемникаизменяется.Оценки чувствительности предлагае,мого способа контроля проводят путемсравнения с классическим вариантомтеневого акустического способаконтроля с,двумя соосно расположенными с противоположных сторон пьезо"преобразователями с той же резонансной частотой 2,5 ИГц. Экспериментыпоказали, что чувствительность одногси другого способов примерно одинако-ва, В обоих случаях уверенно выявляются в образце дефекты площадью 8 =.1,Формула изобретения Способ неразрушающего контроля,при котором через контролируемыеэоны объекта пропускают информационСоставитель Е.Пивовар Техред М,Дидык орректор И.Самборская едактор И.Янков аказ 15711 ВНИИПИ Государственного 113035, Подписное и открытиям при ГКНТ СССР б. д. 4/5 Тиражмитета ло исква, Ж,бретения аушская Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород ул. Гагарина, 101 у 173Ь мм , Однако, с технической точки зрения реализация контроля по предлагаемому способу существенно проще в слуцае контроля труднодоступ" ных зон объектов.Таким образом, предлагаемый способ контроля расширяет область применения акустических методов контроля, Применение заданных алгоритмов обработки сигналов позволяет производить по предлагаемому способу контроль качества конструкций в про" цессе их испытаний и эксплуатации. 2 1528ную акустическую волну, а о каце- стве объекта судят по изменению параметров прошедшей церез него акустической волны, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения контроля труднодоступных эон, Формируют опорное оптиче-" ское излучение, распространяющееся в оптическом волноводе, предварительно уложенном в трудодоступных зонах объекта, а об изменении параметров прошедшей через объект аку" стической волны судят по изменению параметров опорного излучения как результаты воздействия прошедшей акустической волны на оптические и геометрические параметры оптического волновода.