Способ ультразвукового контроля изделий

(59 4 С 01 И 29/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Научно-исследовательский институт мостов Ленинградского институтаинженеров железнодорожного транспорта (72) А.А.Марков, А.К.Гурвич и Г.А.Копанский(56) Дефектоскопия, 1985, В 1, с. 60-62.Авторское свидетельство СССР В 1107041, кл. С 01 И 29/04,;1981. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение касается нераэрушающих испытаний материалов и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий при возведении различного рода помех, в частности при контроле железнодорож,ЯО 1429013 ных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов. Целью изобретения являетсяповышение достоверности контроля эасчет повышения помехоустойчивости прираспознавании полезного сигнала отдефекта на фоне шумов со спектральными составляющими, охватывающими доп"леровский спектр эхо-сигналов. Соглас"но способу ультразвукового контроляматериалов в контролируемом объектепри перемещении относительно негоаукстического преобразователя возбуж"дает непрерывные упругие колебания сзаданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, выделяютдоплеровский спектр частот эхо-сигнала, из доплеровского спектра выделяют сигналы, соответствующие разнымчастотам, и по величине временногосдвига меяау этими сигналами определяют дефектность изделия. 6 ил.Изобретение относится к областиеразрушающих испытаний материалов Ю может быть использовано для ульт 1 азвуковой дефектоскопии материалов 9 изделий при воздействии различного рода помех, в частности при контроле железнодорожных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов.Целью изобретения является повы шение достоверности контроля за счет йовьппения помехоустойчивости при распознании полезного сигнала от деекта на фоне шумов со спектральными оставляющими, охватывающими допле овский спектр эхо-сигналов.На фиг, 1 представлена схема озвучивания; на фиг. 2 и 3 - Форма допле 1 овского спектра и вид эхо-сигналов а выходе фильтров при выявлении де екта с линейным размером, превышащим размер ультразвукового пучка; а фиг, 4 и 5 - Форма доплеровского пектра и вид эхо-сигналов на выходельтров при малом дефекте; нафиг, 6-25лок-схема устройства .для реализацииспособа ультразвукового контроля материалов.Устройство (фиг. 6) содержит при" Фмо-излучающую электроакустическую 30 преобразовательную систему (преобразователь) 1, дефектоскоп 2 с выделением доплеровского спектра эхо-сигна1 ов, регистратор 3, дополнительные кпьтры 4 и 5, контролируемое изделие с внутренним дефектом,Способ ультразвукового контроля атериалов осуществляют следующим бразом.При перемещении наклонного раздель- но-совмещенного преобразователя 1 по поверхности контролируемого объекта 6 в нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой й В случае наличия в объекте дефекта, он последовательно озвучивается под текущим угломв пределах основного лепестка диаграммы направленности преобразователя 1 от ( 1, + ф) до (а -). При этом раздельно-совмео р 50 щенный наклонный преобразователь 1 принимает отраженные от дефекта сигналы, В дефектоскопе 2 происходит усиление принятых сигналов и выделение доплеровского спектра частот, С помощью фильтров 4 и 5, имеющих полосу пропускания значительно меньшую, чем ширина спектра доплеровских частот, осуществляют выделение отдельных спектральных составляющих сигнала.Сигналы с выходов дефектоскопа и дополнительных фильтров 4 и 5 регистрируются с помощью регистратора 3.Формирование спектра доплеррвких частот в процессе перемещения преобразователя происходит следующим образом. В начале в момент времени С 1 (Фиг. 1 и 2) происходит озвучивание крайних участков дефекта частью ультразвукового пучка преимущественно под Углом О(д, щ О + Ч . При этом эхосигнал содержит только одну спектраль-ную составляющую, определяемую выражениемРдасс 2 оС зп (фо Чр)фБВпоследствии, по мере движения преобразователя, происходит постепенное заполнение сечения ультразвукового луча отражателем. Все большая часть луча в пределах диаграммы направленности участвует в Формировании суммаоного отглаженного сигнала. Это будет приводить к последовательному увеличению числа элементарных отражателей (точнее, иэочастотньи линий), начиная от О до максимального их значения, при полном озвучивании всей площадки дефекта, озвучиваемой сканирующим лучом. Результирующий частотный спектр также будет расширяться от нулевого значения до максимального (фиг, 2, в момент времени).Таким образом, в процессе заполнения сечения луча отражающей поверхностью протяженного дефекта ширина доплеровского спектра в основном определяется той частью ширины диаг-; . раммы направленности преобразователяв плоскости падения луча, котораяучаствует в формировании отраженного сигнала. В момент времени начинается сход ультразвукового луча с отражателя, т.е. степень заполнения сечения луча отражателем начинает уменьшаеться от 1 до О, Естественно при этом последовательно уменьшается и число дискретных спектральных линий, образующих результирующий спектр сигнала. В момент схода луча с другого края дефекта (в момент времени с)озвучивание этой кромки происходитпод углом Ы= Ы - Ч, соответственно и эхо-сигнал в этот момент времени содержит только одну спектральную составляющую,1 ,и = 2 , - вп (о, -4 р ).И Таким образом, в процессе сканирования протяженного отражателя про- .исходит расширение мгновенного спектра эхо-сигналов от О до максимального значения и последовательное уменьшение его до значения нулевого. 10Для дефектов, имеющих отражающуюплоскость меньше размера сеченияультразвукового пучка, ширина спектрабудет иной: максимальная ширина доплеровского спектра от отражателя не 15будет достигать максимально возможнойширины ДР, определяемой в первомслучае диаграммой направленностипреобразователя, В данном случае,определяющим является линейный размер 20отражателя в плоскости падения луча,В то же время характер изменения доплеровской частоты от Г 4, доР,чц сохраняется (фйг, 4),Вследствие имеющейся зависимости 25между частотным спектром и угловымраспределением интенсивности акустического поля разделение частотногоспектра эхо-сигнала на две узкиечастотные полосы эквивалентно расщеплению диаграммы направленностипреобразователя на два узких квазилчча с осями, расположенными под углом . ( , и д(к нормали(фиг, 1), В процессе сканирования этиквазилучи будут последовательно озвучивать отражатель расположенный внутри контролируемого изделия, При этоммоменты нахождения отдельно каждогоквазилуча в одной и той же отражающей зоне дефекта будут смещены вовремени тем больше, чем больше глубина Ь расположения отражателя и чемшире результирующая диаграмма направленности преобразователя, т.е,чем больше разнесены друг от другауглы О К и ощакс(Мамакс "К мин ) ф ЬБ Естественно моменты появлениясигналов с выходов фильтров 4 и 5 также бчдчт разнесены по времени навеличину лс (фиг. 3 и 5), что и будетявляться признаком полезного сигнала. Помехи электрического характераи акустические реверберационныешумы будут возникать одновременнов обоих дискретных фильтрах и небудут обладать характерными для эхосигналов от дефектов временнымсдвигом,При появлении дефектов, имеющихв плоскости падения луча линейныеразмеры, превышающие размер сечениялуча на глубине расположения дефектов,- сигналы с выходов фильтров 4 и 5по времени частично перекрываются(фиг. 3)При выявлении меньших дефектов, в том числе и точечных,сигналы с фильтров 4 и 5 разнесеныпо времени (фиг, 5). О принадлежности этих сигналов эхо-сигналу отодного дефекта позволяет судить видсигнала с длительностью 7 непосредственно с выхода дефектоскопа. Выходные сигналы с дискретных фильтровразнесены по времени не более, чемна длительностьэхо-сигнала,формула изобретения Способ ультразвукового контроля иэделий, заключающийся в том, что при взаимном перемещении приемно- излучающего электроакустического преобразователя и контролируемого объекта в нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, регистрируют допле-, ровский спектр частот эхо-сигнала и по этому спектру определяют дефектность,изделия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет повышения помехоустойчивости, дополнительно регистрируют сигналы, соответствующие двум разным частотам доплеровского спектра, измеряютвременный сдвиг между этими сигналами,а дефектность изделия определяют поизмеренному временному сдвигу, 14290331429013 едоровКорректор В Редактор С. Пекар г Подписное Тираж 84 каэ 5118/41 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам, изобретений и открытий