Способ определения глубины залегания дефекта при ультразвуковом теневом контроле изделий

(19)61 01 М 29 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 794495, кл, 6 01 й 29/04, 1979.Автдрское свидетельство СССР М 1430877, кл. 6 01 М 29/04, 1987.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ДЕФЕКТА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ ТЕНЕВОМ КОНТРОЛЕ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является расширение области применения при контроле дефектов известных типов благодаря определению глубины залегания дефекта известного типа по коорИзобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и мо-. жет быть использовано при ультразвуковом (УЗ) теневом контроле изделий.Цель изобретения - расширение области применения при контроле дефектов известных типов, в частности, при контроле дефектов, продольные размеры которых много больше их поперечных размеров.На фиг.1.представлены диаграммы направленности рассеянных бесконечным цилиндром диаметром б в жидкости волн по амплитуде Ф (О)и Ф(Н) и начальной фазе - .4 Ь(О) и ФЬ(Н ), индекс О в скобках соответствует акустически-мягкому цилиндру с граничным условием Дирихле на его поверхности, а индекс Н - акустически-жесткому цилиндру страничным условием Неймана на его поверхности: динатам интерференционных максимумов и минимумов теневого поля любой конфигурации, образованного за дефектом. С одной стороны изделия излучают квазинепрерывные ультразвуковые (УЗ) колебания, С другой стороны изделия принимают прошедшие через него УЗ колебания, например, в ходе сканирования приемным ,преобразователем поверхности приема. Фиксируют амплитуду. принятых колебаний и ее распределение на поверхности приема. Измеряют координаты интерференционных максимумов и минимумов амплитуд и с их помощью определяют расстояние от дефекта до поверхности приема, приравнивая нулю вторую производную результирующего поля первичной и рассеянной дефектом известного типа УЗ-волны, 1 з.п, ф-лы, 1 табл., 3 ил. а) И - 0,05; б) Кб = 0,4; в) Ы = 2,0; 9(в волновое число); на фиг.2 - расположение дефекта О типа бесконечного цилиндра относительно йлоскости приема М; на фиг.3 - распределения приведенного давления Р за дефектом О диаметром б в плоскости приема, параллельной фронту излучаемой плоской волны, для колебаний с длиной волны Х 1 = 20 л б- позиция 1, для колебаний с длиной волны 4 =5 жб - позиция 2,для колебаний с длиной волны Мз =0,4 йб - позиция 3.Способ определения глубины залегания дефекта при УЗ теневом контроле изделийзаключается в следующем.С одной стороны иэделия излучают УЗ- колебания, а с другой - принимают прошедшие через него колебания. Так, при контроле дефектов, продольные размерыкоторых много больше их поперечных размеров б, излучают плоскую волну длиной Л, много меньшей продольных размеров дефекта, и принимают УЗ-колебания в параллельной фронту излучаемой волны плоскости, отстоящей от дефекта на расстоянии, много большем поперечных размеров дефекта. Фиксируют амплитуду принятых колебаний и измеряют координаты интереренционных максимумов и минимумов мплитуд, в частности первого минимума Хмин и первого максимума Х макс. Расстояние г от дефекта до поверхности приема Определяют из выраженияР =О,Г = 1 о + Фр 11 (г) с 05Фа т 2 ( г ) - тз 1; (1) где то - зависимость давления излучаемых колебаний от координат точки приема Э системе координат, начало которой совмещено с центром дефекта;Фр Фа - диаграммы направленности рассеянных дефектом известного типа колебаний по амплитуде и начальной фазе соОтветственно;т 1(г),12(г) - зависимость амплитуды и фазы рассеянных колебаний от расстояния г от дефекта до поверхности приема,1 з - зависимость фазы излучаемых колебаний от координат точки приема в системе координат, начало которой совмещено. с центром дефекта,При использовании плоской волны с Л 4и приеме УЗ -колебаний в параллельной ее фронту плоскости с условием г )д для дефектов сФб расстояние г определяется по полученной из формулы (1) зависимости г =Л( ( - -"- ) - ( - " )2 --- 0,751, ф)где.Л - длина волны УЗ-колебаний в материале иэделия;а - отклонение начального сдвига фаз рассеянных дефектом УЗ-колебаний от величины .л,Способ определения глубины залегания дефекта при УЗ теневом контроле изделий осуществляется следующим образом.При контроле; например, плоскопарал-. лельного изделия с дефектами, продольные и поперечные размерыи д соответственно которых удовлетворяют условию 0, излучают с одной стороны иэделия плоскую волну; фронт . которой параллелен говерхностям изделия, Частоту излучаемых УЗ-волн выбирают удовлетворяющей усло- вию Л( 1. Прием прошедших через изделие УЗ-колебаний производят в ходе сканирования приемного преобразователя по пло 40 45 точек образования минимумов номера и оп(10) 50 5 10 15 20 25 30 35 скости М изделия при выполнении условия значительного превышения минимально возможного расстояния между дефектом О и приемным преобразователем величины б. Для таких условий выполняются следующие равенства, = г; (3)д : фд, (4)г = г соз фд, (5) где гд - радиус вектора от центра дефекта до точки А приема на плоскости М сканирования;Хд - расстояние от точки А приема по плоскости М до центра "теневой" зоны за дефектом;рд - угол между радиусом-вектором гд и волновым вектором к излучаемых волн,Излучение осуществляют в непрерывном или квазинепрерывном режиме таким образом, чтобы длительность зондирующего импульса была достаточна для его интерференции с рассеянным дефектом излучения, Поскольку диаграммы Ф иФа направленности рассеянной дефектом волны по амплитуде и начальной фазе в пределах углов формирования первых максимумов и минимумов, т.е, +(30 - 40), близки к круговым (фиг,1), то выполняются следующие равенстваФи =+ к+а, (6)(7)Ф 2 2 тз = + л + а - к Гд ( 1 - соз д ), (8)где а- отклонение начального сдвига фаэ рассеянных дефектом волн от величины + К,(=2/ЛПодставив (3) - (8) в (,) получают, что условие образования максимумов и минимумов сводится к условию получения максимума или минимума выражениясоз Я+л+а) - 1 г(1 - соз р,(9) Расстояние г" мин от центра дефекта до ределяется из формулыгде и = 0,1,2Расстояние г( вахс от центра дефекта.(в)до точек образования максимумов номера и определяется из формулы(щ) а Лгмакс = г + Л, + - (2 п 1 - 1 ),2 2где е =1,2,3,.В ходе сканирования приемным преобразователем измеряют амплитуду принятых колебаний и фиксируют их распределение в плоскости М приема, Определяют центр те 1661640невой зоны за дефектом и смещения Хмакс и Хин относительно него первых максимумов и минимумов интерференционной картины. По полученной на основании выражений (9) -(11) Формуле (2) определяют местоположение дефекта по сечению изделия, Для дефекта в виде бесконечного цилиндра, расположенного нэ расстоянии г, при использовании колебаний с длиной волны Х получают результаты, приведенные в таблице.По приведенному раэбросу значений г по формуле (2) учитывается неопределенность параметра а с учетом того, что для реальных дефектов в пределах углов+(30 - 40) Ач. л/4 . Для наиболее характерных дефектов диаграммы направленности Ф., а следовательно и а, определяются расчетным или экспериментальным путем и расчеты значений г производятся с большей ТОЧНОСТЬЮ.Расширение области применения предлагаемого способа обусловлено возможностью определения глубины залегания не только круглых дисковых дефектов диаметром больше длины волны, теневая картина. которых имеет четкое пятно Пуассона, но и других типов дефектов, у которых максимум в теневой зоне размыт или отсутствует.Формула изобретения 1. Способ определения глубины залегания дефекта при ультразвуковом теневом контроле изделий, заключающийся в том, что излучают с одной стороны изделия ультразвуковые колебания, принимают с другой стороны прошедшие через изделие колебания, фиксируют амплитуду принятых колебаний, измеряют геометрические параметры поля зафиксированных амплитуд в поверхности приема ультразвуковых колебаний и с их помощью определяют расстояние от дефекта до плоскости приема, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения при контроле дефектов известных типов, в качестве измеряемых геометрических параметров используют координаты интерференционных максимумов и минимумов амплитуд, а расстояние г от дефекта до поверхностиприема определяют из выражения Е = О,1Е = Ь +ф 1 (г)созФх 1 г(г) - з); (1)5 гдето - зависимость давления излучаемыхколебаний от координат точки приема в системе координат, начало которой совмещено с центром дефекта;Ф Фу - диаграммы направленностирассеянных дефектом известного типа колебаний по амплитуде и начальной фазе соответственно;Т 1(г),т 2(г) - зависимость амплитуды и фазы рассеянных. колебаний от расстояния г от "5 дефекта до поверхности приема.Е - распределение давления результирующей волны вдоль плоскости приема;1 з - зависимость фазы излучаемых колебаний от координат точки приема в системе координат, начало которой совмещено с центром дефекта;Е - вторая производная функции расипределения,2. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я 25 тем, что, с целью расширения области применения при контроле дефектов, продольные размеры которых много больше их поперечных размеров, в качестве излучаемых колебаний используют плоскую волну З 0 длиной, много меньшей продольных размеров дефекта, прием колебаний осуществляют в плоскости, параллельной фронту . излучаемой волны и отстоящей от дефекта на расстоянии, много большем поперечных размеров дефекта, а в качестве измеряемых геометрических параметров используют координаты первого минимума и максимума Хмин и Хмакс а расстояние Х от дефекта до плоскости приема определяют иэ выражеХ =Ч( - ";) - ( - 7" - ) - -- 075)деХ - длина волны ультразвуковых колеба ний в материале иэделия;а- отклонение начального сдвига фазрассеянных дефектом колебаний от величины + л.1661640Составитель В.Гондоровский Редактор Н,Яцола Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова аказ 2119 Тираж 393 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по Изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР