Способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов и устройство для осуществления способа

Союз СоввтскикСоциалистичвсиинРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 900179(22)Заявлено 13.02.80 (2 ) 2882080/25-28с присоединением заявки РЙ(51) М. Кл,6 О 1 й 29/04 Гоеуддрствонный комитат СССР в делам нзооретеннк н отнрытнй) Заявите 54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРИНЫ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ДЕФЕКТОСКОПОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБАкта,боНедоста-,низкая точи диаграммы наНаиболее сущности к испособ опре мы направлен способа яв ся ость определения шириныправленности.близким по техническойзобретению являетсяделения ширины диаграмности ультразвуковых Изобретение относится к ультразвуковому контролю качества мате"риалов и изделий, а именно к технике измерения и контроля шириныдиаграммы направленности пьезоэлект"рических преобразователей и дефектоскопов,Известен способ определенияширины диаграммы направленностиультразвуковых преобразователей,заключающийся в том, что определяютсоотношение амплитуд сигналов,отраженных от искусственного дефенапример несплошности, на двух илее частотах возбужденных в эталонном образце ультразвуковых колебаний 11 . преобразователей и дефектоскопов,заключающийся в том, что в образцес искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы 5от искусственного отражателя образца и измеряют отношение ампли., туд эхо-сигналов относительно их мак"симального значения 2 .Недостатками способа являются тонизкая точность измерений, обуслов"ленная влиянием нестабильностиакустического контакта между преобразователем и поверхностью образца,и низкая производительность пове" 15рочных работ, связанная с длитель"ностью притирания преобразователяк поверхности образца и многократными перемещениями образца при изме- рениях.Известны устройства для определе"ния основных характеристик и параметров преобразователей, напримерустройство для определения коэффи15Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст"ройство для определения ширины диаграммы направленности преобразователей и деФектоскопов, содержащеегенератор импульсов, электрическисоединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измерительотношения амплитуд эхо-импульсов, рвэлектрически соединенный с преоб"разователем Я ,Недостатками известного устройст"ва при его использовании в поверкепреобразователей и деФектоскоповявляются низкая точность измеренийи необходимость применения дополнительных механизмов для притиркии перемещения преобразователей поповерхности образца.Цель изобретения - увеличениеточности и производительности.Поставленная цель достигаетсятем, что используют образец с несколькими искусственными отражателями,равноудаленными от центрального отражателя, Фиксируют положение преобразователя таким образом, чтобы амплитуды эхо-сигналов от равноудаленных дополнительных отражателейбыли равны, измеряют отношения амплитуд эхо-си гналов от центральногои дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности в эхо-режиме на уровне 0,5,50При этом в устройстве преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец акустической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленны 1 и отражателями одинакового размера и с одинаковоотражательной способностью, равнсудаленными от центрального отражателя поугловой и радиальным координатам 30 циентов преобразования и амплитуд" но-частотной характеристики преоб" разователей, включающее генератор радиоимпульсов, усилитель, осциллограф, селектор, анализатор спектра, з частотомер, исследуемый искатель, образец и измерительный искатель Щ .Однако это устройство характеризуется сложностью конструкции и ограниченностью применения, так как 10 значения характеристических импедансов образца и контролируемого иэделия должны быть близкими, а затухание в материале образца малым.м (с) 5 и нтск угол между центраи дополнительнымилями 5-8;Функция Бесселя 1 нымтражатего рода; полярной системы координат, центркоторой лежит в точке пересеченияповерхности, на которой установленпреобразователь с нормалью к этойповерхности, восстановленной черезцентральный отражатель.На чертеже показано устройстводля осуществления способа.Устройство содержит генератор 1импульсов, преобразователь 2, электрически соединенный с генераторомобразец 3 акустической нагрузки,в котором выполнены ненаправлен-ные центральный отражатель 1 идополнительные отражатели 5-8 и измеритель 9 отношения амплитуд эхоимпульсов, электрически соединенныйс преобразователем 2.Способ осуществляется следующимобразом,Акустические импульсы излучаютсяв образец 3 акустической нагрузкипреобразователем 2, который возбуждается генератором 1, при этомФормируется акустическое поле преобразователя 2. Распространяясь вобразец 3 акустической нагрузки сигналы отражаются от ненаправленныхотражателей 1-8 одинакового размераи с одинаковой отражающей способностью. Отраженные эхо-сигналы возвращаются на преобразователь 2 разделенными во времени и поступаютна измеритель 9 отношения амплитудэхо-сигналов, Перемещая преобразователь 2 по поверхности образца 3 акустической нагрузки добиваются, чтобына измерителе 9 отношения амплитудэхо-импульсов от равноудаленных отцентрального отражателя ч были равны, затем преобразователь 2 устанавливают неподвижно и при измерениях его положение сохраняетсянеизменным. Измеряя отношение амплитуд эхо-импульсов от дополнительныхотражателей 5-8 относительно центрального отражателя ч, определяютволновой параметр.а из соотношения:4 в - отношение амплитуд эхо-сиг 1 ц,ектрналов от центрального Ми дополнительных 5-8 отражателей.Ширина диаграммы направленности преобразователя в эхо-режиме характеризуется знацением диаграммы направленности на уровне 0,5. Бе находят по известной величине О из соотношения И2 агсзп 0,52, где 8 - ширина диаграммы надрав" ленности.В устройстве и способе уменьша" ется влияние погрешности, обусловленной переходным слоем и его нестабильностью, увеличивается точность измерений примерно в 5-6 раз по сравнению со способом и устройством, применяемых для этих целей в настоящее время. формула изобретения. Способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, заключающийся в том, цто в об" разце с искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы от искусственного отражателя образца и измеряют отношение амплитуд эхо-сигналов относительно их максимального значения, о т л и ц аю щ и й с я тем, цто, с целью повышения точности и производительности, Б используют образец с несколькими искусственными отражателями, равно- удаленными от центрального отражателя, фиксируют положение преобразователя таким образом, цтобы амплитуды эхо" сигналов от центрального и дополни" тельных отражателей были равны, измеряют отношения амплитуд эхо-сигналов от равноудаленных дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности в эхорежиме на уровне 0,5.2. Устройство для осуществленияспособа по п.1, содержащее генераторимпульсов, электрически соединенныйс преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленнымотражателем, измеритель отношенияамплитуд эхо-импульсов, электричес"ки соединенный с преобразователем,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец аку .тической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленными отражателями одинакового размера и с одинаковойотражающей способностью, равноудален"ными от центрального отражателя,по угловой и радиальным координатамполярной системы координат, центркоторой лежит в точке пересеценияповерхности, на которой установленпреобразователь с нормалью к этойповерхности, восстановленной черезцентральный отражатель,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Неразрушающие испытания.Под ред. Р.Мак-Иастера, И.-Л., "Знер" гия", 1965, кн. 2, с. 325.2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.Под ред. В.В.Клюева. И., "Машиностроение", 1976, кн. 2, с. 195 прототип) .3, Там же, с, 193.Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Основные параметры и методы их измерений, ГОСТ 23702-79, и1.5.2. прототип).900179 Составитель К.ЛеоновТехред А,Бабинец Корректор А.ференцгиРеда к тор Н. Джу га н Тираж 882 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо дегзм изобретений и открытий113035, Москва Ж 351 Рауйская набд 4/5с Заказ 12173/6 1 филиал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная,