Способ определения угла ввода ультразвукового преобразователя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК а) ъЖ 01 М 29/04 53) ПАТЕНТ СПАТЕНТ СС ЕН ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО еский научноим, Ф.Э. ДзерН, УльтразвукоКиев: Техника,1 ( ИСАНИЕ ИЗ 8831/28 02,91 02,93, Бол. % 5 ) союзный теплотехн следовательский институт ИНСКОГО 2) В,С-. Гребенник 6) Гурвич А.К. и Ермолов И й контроль сварных швов 72 ГОСТ 14782-86.4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ВВОДА ЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 7) Изобретение относится к неразрушаюему контролю и может быть использовано и ультразвуковом контроле материалов, делий и сварных соединений в машино- роении, энергетике и других отраслях омышленности. Цель изобретения - по 1 шение точности, упрощение и ускорение и мерений. В способе, где перемещают и еобразователь по плоской рабочей грани Изобретение предназначается для исльзования при ультразвуковом контроле териалов, изделий и сварных соединений в машиностроении, энергетике, авиации, т анспорте и других отраслях промышленн сти в технологических процессах изготовления, пооперационного, выходного, в одного контроля, а также при проверке металлоконструкций и конструкций из другах материалов в ходе их аксплуатационног обследования для подтверждения надежности и безопасности дальнейшей э сплуатации. 1793365 А 1 первого образца, имеющего форму полушара или полудиска, до получения максимального . сигнала от криволинейной поверхности образца, затем перемещают преобразователь по рабочей поверхности второго образца, имеющего форму параллелепипеда с цилиндрическим отверстием, дополнительно измеряют время прихода максимальных сигналов криволинейной поверхности первого образца, а угол ввода определяют из формулыа= агссоз(Н/б/2 + с 2(Т 2 - Т 1 + 2 - )/2с 1где г 1 - радиус криволинейной поверхности первого образца; д - диаметр отверстия во втором образце; с 1. с 2 - скорость звука соответственно в первом и втором образцах;Т), Т 2 - время прихода максимального сигнала соответственно в первом и втором образцах; Н - расстояние до оси отверстий от рабочей поверхности второго образца. 2 ил, Я Известны способы определения угла ввода ультразвукового преобразователя, заключающиеся в том, что сначала определяют точку ввода на рабочей поверхности преобразователя путем нахождения максимального сигнала от криволинейной поверхности сегмента, используя образец, представляющий собой непрерывное соединение параллелепипеда с цилиндриче- . ским отверстием и 90-градусного сегмента, что является аналогом предлагаемого решения, или криволинейной поверхности, используя образец в форме полушара илиполудиска, выбранного в качестве прототипа, Затем, перемещая преобразователь в первом случае по рабочей поверхности того же образца, а во втором случае по второму образцу в виде параллелепипеда с цилиндрическим отверстием, ось которого параллельна рабочей грани, получают максимальный сигнал от поверхности отверстия и определяют угол ввода по тригонометрическому соотношению сторон треугольника, связывающего излучающий центр рабочей поверхности преобразователя. центр цилиндрического отверстия и проекцию последнего на рабочую поверхность образца,Недостатком этих способов является малая точность установления величины угла ввода. Это связано с тем, что на основе упомянутых тригонометрических соотношений (например, катет-гипотенуза треугольника) на рабочую поверхность образца наносят шкалу углов, а в условиях размещения преобразователя на рабочей грани образца (по середине ширины образца) имеется значительный параллакс отсчетного визирования "очки ввода и метки. шкалы углов на боковой грани образца. Увеличивает погрешность также неудобство вь 1 полнения такого отсчета (необходимо следить одновременно эа экраном дефектоскопа, чтобы найти максимум амплитуды сигнала, перемешать вручную преобразователь по образцу, определять "на глаз" координату преобразователя на образце и т. и,), Кроме того, сама точка ввода выхода задается неточно путем предварительного нанесения ее на преобразователь, поскольку лмеется неточность определения местоположения точки выхода луча на преобраэоват.ле, т. к. по используемому образцу можно нанести тог.ько одну проек.;лю точки выхода луча (с точностью до поло":;1 ны ширины преобразователя во взаимноперпенди;.улярном направлении относительно плоскости ввода луча, проходящей через норм,ль к рабочей поверхности в точке ввода пр ломленный 1 луч.Цель изобретения - повышоние гочности, упрощение и ускорение измерений.Цля этой цели в способе определения угла ввода ультразвукового преобразоватегя, закгночающемся в том, что перемещают г реобразователь по плоской рабочейграни первого образца, имеющего форму полушара или полудиска, до получения максимального сигнала от криволинейной поверхности образца, затем по рабочей поверхности второго образца, име 1 ощего форму параллелепипеда с цилиндрическим отверстием, ось которого параллельна ра бочей грани, до получения максимального сигнала от поверхности отверстия, а угол ввода определяют по тригонометрическому соотношению сторон треугольника, связывающего излучающий центр рабочей поверхности преобразователя, дополнительно измеряют время прихода максимальных сигналов от криволинейной поверхности первого образца и от отверстия второго образца, а угол ввода определяют из формулы 5 10 а = агссоз(Н /О/2 + с 2(Т 2 - Т 1 + 2 - )/2),С 1 где г 1 - радиус криволинейной поверхностипервого образца;б - диаметр отверстия во втором образце;с 1, с 2 - скорость звука соответственно в20 первом и втором образцах;Т 1, Т 2 - время прихода максимальногосигнала соответственно в первом и второмобразцах;Н - расстояние до оси отверстия от рабочей поверхности второго образца.Способ поясняется фиг. 1 и 2.На фиг. 1 показан схематически образец в виде полушара 1 с плоскойдиаметральной поверхностью 2, криволинейной30 (сфера или цилиндр) поверхностью 3, меткой центра 4, На нем установлен (через слойконтактной смазки) преобразователь 5 дефектоскопа (не показан), ультразвуковойлуч 6 вводится под углом а к нормали 7,35 отражаяСь от поверхности 3, возвращаетсяк преобразователю 5, преобразуется в сигнал, наблюдаемьцл на дефектоскопе (не показан). Максимальный сигнал, как известно,соответствует "правильному" размещению"0 преобразователя 5 на поверхности 2, когдаточка ввода преобразователя (точка выходалуча) совпадает с меткой 4, При этом времяприхода сигнала согласно (фиг, 1) есть45 Т 1 =То+ 2 - ,г 1(1)С 1где г 1 - радиус поверхности 3; с 1 - скоростьультразвука в материале образца (в которомволна пробегает путь по лучу 6 в обоих направлениях), То - время задержки ультра 50 звука в преобразователе (и сигнала вэлектронном тракте прибора).Важно, что для измерения времени нетнеобходимости выполнять разметку преоб,. разователя для указания на нем точки ввода(выхода луча), За счет применения полушарового образца при этом устанавливают наиболее точно совмещение точки вводацентром 4 и измеряют Т 1, Затем проводятизмерения на втором образце.1793365 5На фиг. 2 показан образец 1 с отверстие)2 и рабочей поверхностью 3, преобразователь 4, перемещаемый по рабочей поверхности 3, и в положение максимума эх)-сигнала от поверхности отверстия 2, наблЬдаемого на дефектоскопе (не показан), При этом согласно чертежу (луч помечен цифрой 5) имеем уравнение времени прихода)сигналаТ 2 = ТО+2 - , (2)С 2гдЕ г 2 - расстояние по лучу 5 от точки ввода до поверхности отверстия 2; с 2 - скорость ультразвука в материале образца и уравнени треугольника, образованного катетом Н (гл бина от поверхности 3 до оси отверстия 2), гипотенузой длиной (г 2 + б/2). где б - диаметр отверстия, и катетом Х проекции эт)й гипотенузы на поверхность 3 будет (г 2,+ б/2)сов а = Н, (3) Из (1) получаем, что не звестное То = Т 1 - 2 -г 1(4)С 1Из(1) и (2), исключая вычитанием время То, им емгг = г 1 сг/с 1+ с 2(Тг - Т 1)/2 =) с 2 Г 2 . Т 1)/2. (5) Из (3) и (5) получаем искомую зависимость сов а= Н/д/2+ сг(Т 2-То)/2) ==Н/(б/2 + Г 1 С 2/с 1+ с 2(Т 2 - Т 1)/2), (6) из которой автоматически следует выраже-.ние, указанное в предмете изобретения для данного нового способа.Проверку способа выполняли с по мощью преобразователя в комплекте с дефектоскопом УД 2-12, допускающим измерение времени по шале цифрового отсчета с ценой деления 102 мкс образцов СО 2 и СОз по ГОСТ 14782-87. Для преобра зователей из комплекта дефектоскопа приопределении углов ввода получили:а) по методике ГОСТ 14782-86 39,51,72с погрешностью плюс - минус 1 О,б) по предлагаемому способу:15 40 О, 50 О, 30, 70 О,40 с погрешностью0,5При этом использовали зависимость (5)в виде графика или расчета с помощью карманного калькулятора МК. Время опре деления уменьшилось примерно в 2 разапри возросшей точности и удобстве проведения операций по определению угла ввода за счет того, что не требуется выполнять разметку точки ввода на преобразователе, а 25 также производить отсчет угла по шкале образца СО 2, Отпадает также необходимость н.":н "сения шкалы углов на образец СО 2, Для достижения наибольшей точности способа следует время Т 1 и Т 2 измерять для равных 30 амплитуд сигналов (на экране дефектоскопа), Для этого амплитуды уравнивают аттенюатором на входе дефектоскопа.Способ определения угла ввода ультразвукового преобразователя, заключающийся том, что перемещают преобразователь по лоской рабочей грани первого образца, им ющего форму полушара или полудиска до получения максимального сигнала от кр волинейной поверхности образца, затем пе емещают преобразователь по рабочей по ерхности второго образца, имеющего фо му параллелепипеда с цилиндрическим отв)врстием, ось которого параллельна рабочей грани, до получения максимального сигнала от поверхности изделий, а угол ввода) определяют по тригонометрическому соотношению сторон треугольника, связывающего излучающий центр рабочей поверхности преобразователя, о т л и ч а ющ )л й с я тем, что, с целью повышения точности, упрощения и ускорения измере-. ний, дополнительно измеряют время прихода максимальных сигналов криволинейной поверхности первого образца и от отверстия второго образца, а угол ввода О определяют из формулы:а= агссоз(Н/(о/2+ с 2(Т 2 - Т 1 + 2 - )/2),с 1где г 1 - радиус криволинейной поверхности первого образцаб - диаметр отверстия во втором образце;с 1, с 2 - скорости звука соответственно в первом и втором образцах;Т 1, Т 2 - время прихода максимального сигнала соответственно в первом и втором образцах;Н - расстояние до оси отверстия от рабочей поверхности второго образца.1793365 Фиг,оставитель И,Чарыковаехред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редакто тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 енно роиз э 501 Тираж Подписное8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5