Способ активного теплового контроля дефектов

 

СПОСОБ АКТИВНОГО ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ, включающий импульсный нагрев источником излучения объекта контроля и регистрацию его температурного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения-достоверности контроля, дополнительно в объекте контроля регистри руют акустические колебания, инициированные источником излучения, и по совпадению амплитуд акустических и температурных колебаний определяют дефекты объекта контроля.

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSuÄÄ 1081510 А

3 5П G 01 N 25/72 з ("г(., !- Щ 4.Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3503213/26-18 (22) 25.10.82 (46) 23.03.84. Бил. Р 11 (72) В.П. Вавилов, В.И. Симанчук, В.В. Ширяев и В.В. Янисов (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (53) 536.24(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 602842, кл. G 01 N 25/72, 1975.

2. Патент Японии Р 51-29431, кл. G 01 N 21/00, 1978 (прототип), (54 ) (57) СПОСОБ АКТИВНОГО ТЕПЛОВОГО

КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ, включающий импульс. ный нагрев источником излучения объекта контроля и регистрацию его температурного поля, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения -достоверности контроля, дополнительно в объекте контроля регистрируют акустические колебания, инициированные источником излучения, и по совпадению амплитуд акустических и температурных колебаний определяют дефекты объекта контроля °

1081510

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть реализовано при контроле многослойных клееных или паяных конструкций.

Известны способы активного теплового контроля, предназначенные для решения задач неразрушающего контроля, включающие непрерывный нагрев ебъекта контроля и регистрацию температурного поля поверхности объекта (1J. 10

Недостатком данных способов является низкая чувствительность.

Наиболее близким к изобретению тех.ническим решением является способ активного теплового контроля, включающий им- 5 пульсный нагрев излучением объекта контроля и регистрацию температурного поля (2).

Недостатком известного способа является низкая достоверность контроля, связанная с невозможностью выявления дефектов типа трещин, расслоений, непроклеев на фоне сигналов, вызванных поверхностными изменениями оптических свойств, объемным изменением теплофизических характеристик и т.д.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

Указанная цель достиraется тем, что согласно способу активного теплового контроля дефектов, включающему импульсный нагрев источником излучения объекта контроля и регистрацию его температурного поля, дополнительно в объекте контроля регистрируют акустические колеба ;ния, инициированные импульсным источником излучения, и по совпадению амплитуд акустических и температурных колебаний определяют дефекты 40 объекта контроля.

На чертеже показана функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство включает объект 1 кон- 45 троля, содержащий дефект 2 типа нарушения сплошности 2, дефект 3 типа объемного изменения теплофизических свойств, например, теплопроводности, дефект 4 типа изменения оптических свойств поверхности, например степени черноты, источник нагрева 5 импульсного.излучения 6, бесконтактный приемник 7 ультразвуковых колебаний, например ЭМА-преобразователь, регистрирующий ультразвуковые колебания 55

8, соединенный через электронный блок 9 с блоком 10 индикации» оптическую головку теплового дефектоскопа 11, регистрирующую собственное оптическое излучения 12 и соединенную60 через электронный блок 13 с блоком

14 индикации °

Устройство, реализующее предлагаемый способ,.работает следующим образом.

Объект 1 контроля, содержащий дефекты 2 - 4, перемещается со скоростью Ч относительно приемника 7 ультразвуковых колебаний и оптической головки теплового дефектоскопа 11. Скорость V выбирается иэ условия Vifg где f — частота следования импульсов, D - характерный размер зоны нагрева, которое обеспечивает сканирование объекта, беэ пропуска дефекта.

Источник 5 нагрева генерирует импульсное излучение б, периодически попадающее на поверхность объекта 1 контроля. В зоне падения пучка формируется эона повышенной температуры. Размер зоны нагрева и соответственно размер пучка излучения определяется минимальными размерами выявляемых дефектов и варьируется от 0,1 до 100 мм. Одновременно в результате локального поглощения энергии излучение в объекте 1 контроля формируется после термоупругих механических напряжений, разгрузка ко торых происходит путем излучения ультразвуковых колебаний 8. Отраженный от дефекта 2 акустический импульс принимается приемником 7 ультразвуковых колебаний, который преобразует его в электрический сигнал V . Затем сигнал U+к усиливается в блоке 9 и выводится на блок

10 индикации в виде сигнала Од„, показанного на диаграмме. Дефектй 3 и 4 не вызывают значительных изменений сигнала U к на выходе блока 10 индикации. На определенном расстоянии от зоны нагрева, определяемом скоростью контроля V и требуемым для развития температурного сигна ла от дефекта временем задержки, собственное тепловое излучение 12 объекта 1 контроля принимается оптической головкой теплового (инфракрасного ) дефектоскопа 11, где преобразуется в электрический сигнал .V который затем у сили вае т ся в эле ктро ином блоке 13 и выводится на блок 14 индикации в виде сигнала Uz показанного на диаграмме. При этом дефекты 2 — 4 могут вызывать одинаковые изменения амплитуды и формы сигнала U на выходе блока 14 °

Сравнивая акустический сигнал 0, и температурный сигнал U>, можно определить наличие (или отсутствие) дефекта, его местонахождение, глубину и некоторые другие параметры.

Сигналы О, не совпадающие с V < можно идентифицировать как связанные, либо с изменениями поверхностных свойств объекта контроля, либо с изменениями его теплофизических характеристик.

Контролируемый объект облучают, например, потоком лазерного излучения, создаваемого рубиновым лазером

1081510

Составитель В. Зайченко

Редактор Л. Гратилло Техред О. Неце КорректорА. Тяско

Заказ 1539/38 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с длиной волны 0,69 мкм, длительностью импульса 35 нс и энергией в импульсе до 10 Дж.

При таком режиме излучения в контролируемом объекте, например из алюминия, возникают температурные перепады до 10 К и ультразвуковые колебания с амплитудой 10 Па и длиной волны 0,22 мм.

Сигналы теплового и акустического детекторов приводят к одному уров- 10 ню и выводят на соответствующие ви-! доконтрольные устройства, по сов» падению показаний которых определяют степень дефектности изделий. Таким образом, двухпараметрический способ контроля по взаимно коррелируемым сигналам позволяет значительно повысить достоверность контроля. Кроме того, в предлагаеьЬм способе имеется возможность идентификации и определения глубины залегания таких трудно фиксируемых тепловыми методами дефектов, как трещины, расслоения и т.д