Способ ультразвукового контроля качества материалов

 

Изобретение относится к неразрушаимцему контролю качества материалов акустическими методами и может быть использовано для обнаружения дефектов структуры материалов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет учета уровня помех. В способе предварительно измеряют интенсивность акустических помех и с учетом последней определяют необходимую интенсивность зондирующих импульсов , обеспечивающую заданный уровень помехозащищенности. с

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 ае @II (504 GO N2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ госудАРственный номи1ет ссср пО делАм изОБРетений и ОтнРыт1Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4043543/25-28 (22) 05.02.86 (46) 23,02 ° 88. Бюл. 1Ф 7 (7 1) Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо (72) А,Ю. Детков, И.Ф. Клисторин и IG.К. Александров (53) 620. 179 ° 16 (088. 8) (56) Ямщиков В.С., Носов В.Н. Аппаратура для ультразвуковой корреляционной дефектоскопии крупноструктурных материалов. — Дефектоскопия, 1975, У 1, с. 79-87.

Авторское свидетельство СССР

Ф 957099, кл. G О1 N 29/04, 1982. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов акустическими методами и может быть использовано для обнаружения дефектов структуры материалов. Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет учета уровня помех.

В способе предварительно измеряют интенсивность акустических помех и с учетом последней определяют необходимую интенсивность зондирующих импульсов, обеспечивающую заданный уровень помехозащищенности.

1376040

Изобретение относится к неразру- „ шающему контролю качества материалов акустическими методами и может быть использовано для обнаружения дефектов структуры материалов.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет учета уровня помех.

Сущность способа ультразвукового контроля качества материалов заключается в следующем.

Поток импульсов других колебаний акустической помехи по своей природе является стохастическим и может быть охарактеризован вероятностью Р (g) появления импульса помехи в i --й момент времени. Активные методы ультразвукового контроля качества материалов, использующие в качестве зондирующих случайную (псевдослучайную) последовательность импульсов упругих колебаний, также можно охарактеризовать вероятностью Р (1) возбуждения зондирующего импульса в i --й момент времени. Тогда вероятность Р; совпадения импульса помехи и зондирующего импульса в i --й "момент времени в случае независимости последних определится как Р„ = Р.(ф) Р (1) . В этом случае, вероятность Р„ несовпадения этих импульсов в i --й момент времени Р „= 1 — Р, = 1 — Р„(()Р, (1) „ а вероятность Р их несовпадения за

m тактовых импульсов Р = (1 — Р (() т т 1 . x Р; (1)) . Последнее выражение при

Р («) Р (1) ((m (что и наблюдается на практике) можно переписать в виде ятность P появления импульса за интервал времени, то интенсивность

N можно представить выражением N =

= Pf В этом случае интенсивность

N(1) возбуждения зондирующих импульсов определяется выражением N(1)

Р;(1)Х. Аналогично, интенсивность

N(g) потока импульсов помехи N ()

10 Р— = Р ° (g) f, где ф — коЙ г личество импульсов помехи, зарегистрированных за время t Из получен- ных выражений следует, что P.ф=

= N(() lf и Р (1) = N(1) /; —.

Подставляя полученные выражения для Р (() и.Р,(1) в выведенное уравнение для Р, получают

Р =1

N() N(1)

f2

2 а производя преобразования, получают выражение (1 Р )f

N(1)

5(g) m

Р = 1 — Р;(g) Р (1)m, Кроме того, потоки импульса помехи и зондирующего сигнала могут быть охарактеризованы интенсивностью N(() потока импульсов помехи и интенсивностью И(1) потока зондирующих импульсов.

Интенсивность N любого потока импульсов определяется как количество импульсов и зарегистрированных за ини тервал времени t, т.е. N = —. Интерt вал времени t можно представить как число тактовых импульсов, следующих с периодом Т, т.е. t = mT, или через частоту следования тактовых импульm и n iaaf сов t = N = — = — = -- но

f mt m 9 и так как — есть ни что иное как вероm

Величину Р можно интерпретировать, как уровень помехозащищенности дефектоскопического тракта при проведении ультразвукового контроля качества материалов.

Таким образом, измеряя уровень помеховой обстановки Й() в зоне прозву35 чивания объекта контроля и назначая требуемый уровень помехозащищенности

Р (обычно на практике используется

P ) 0,95), можно сформировать случаййую (псевдослучайную) последователь"

40 ность зондирующих импульсов с такой интенсивностью И(1), что вероятность совпадения во времени зондирующих импульсов и импульсов помехи находится в соответствии с заданным уровнем

45 помехозащищенности Р

При ультразвуковом контроле качества материалов прошедшие через материал объекта контроля упругие колебания зондирующих импульсов прини-.

50 маются и по их параметрам судят о качестве материала в прозвученной зоне, Если в зоне прозвучивания находится дефект структуры материала, то параметр принятых упругих импульсов отличается от параметров упругих импульсов в бездефектной зоне прозвучивания

Например, амплитуда принятых импульсов, прошедших дефектную зону меньше, чем амплитуда принятых импульсов в

137 б040

m2 P(1)

Ч = Ч н1.Pая т

Ег А

Ч н О А, где

l1 бездефектной зоне, так как часть э нер гии импульса рассеяна или отражена от дефекта.

Использование псевдослучайной по5 следовательности зондирующих импульсов с изменяемой в зависимости от уровня помеховой обстановки интенсив,ностью N(1) все же не гарантирует абсолютного несовпадения во времени 10 импульсов помехи и зондирующих им пульсов, что сказывается на достоверности результатов ультразвукового контроля и на разрешающей способности способа ультразвукового контроля. Для 15 устранения этого в предлагаемом способе ультразвукового контроля осуществляется накопление результатов единичных актов прозвучивания материала с последующей их статистической об- 20 работкой.

Импульсы акустической помехи, воз. бужденные в материале объекта контроля и налагаемые на упругие зондирующие импульсы, являются случайными, 25 мгновенные значения ампли-уд которых распределены практически по нормальному закону с математическим ожиданием m< = 0 и дисперсией 0 . Когда в объект контроля излучается случайная (псевдаслучайная) последовательность из Z зондир,ующих импульсов, то при использовании накопления результатов единичных актов прозвучивания суммарная дисперсия О акустической помехи определится как Ка 2, где К вЂ” количество совпадений имйуль-. сов зондирующей последовательности импульсов с импульсами акустической помехи. Тогда отношение сигнал/шум а н ., 40 в точке приема импульсов зондирующей последовательности выражается как

Кг Аг

Ка. 2 К чс Р. ч1 „э — отношение сигнал/шум 45 без использования накапления результатов единичных актов npo"-.íó÷èâàèèÿ материала;

А — амплитуда принимаемого 50 зондирующего импульса;

Р = — — вероятность совпадения

Я зондирующего импульса с импульсом помехи за

Z актов прозвучивания. .55

Учитывая, чта Z = Р; (1) m, а Р„, =

1 — P„m, величина отношения сигнал/ шум при использовании псевдаслучайной последовательности зондирующих импульсов и накопления результатов единичных актов проэвучивання выражается соотношением из которого видно, что использование предлагаемого способа обеспечивает

m2 P (1) соотношение сигнал/шум в — — --- раз

1 — P тъ больше по сравнению са способами ультразвуковога контроля качества материалов, в которых ке использованы помехазащищеннае возбуждение зондирующей последовательности импульсов и метод накопления са статистической обработкой результатов единичных актов празвучивания материала.

Практически статистическая обра- ботка результатов единичных актов проэвучивания материала объекта контроля в какай -либо одной зоне празвучивания может быть сведена к определению Средней амплитуды

А

А --.ee-I макс Z где А — значение максимальной

tr1Q кс амплитуды прошедшего через материал и принятого в точке приема j-ro зондирующего импульса (jcZ);

Z — количества импульсов в псевдослучайной последовательности зондирующих импульсов.

После празвучивания некоторой эоны материала объекта контроля и опредеения значения А в этой эопе прозвучивания контролируются следующие зоны материала объекта контроля и определяются значения А, в этих зонах, па которым судят а наличии дефекта в зонах праэвучивания.

Способ осуществляют след/тощим образом.

Предварительна измеряют интенсивность импульсов упругих колебаний акустической помехи в зоне контроля эа заданный интервал времени, после чего в объект контроля излучают последовательность зондирующих импульсов упругих колебаний в течение того же интервала времени с интенсивностью

1376040 й(1 P)

N (1 )

Н() m тервала времени с интенсивностью (1 Р

N(1) = — — — -=), й()- m

Формула изобретения

Составитель Г. Максимочкин

Техред М.Ходанич КорректорВ. Бутяга

Редактор Н. Бобкова

Заказ 786/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где P — уровень помехозащищенности, характеризующий вероятность несовпадения импульсов помехи с зондирующими импульсами за заданный интервал времени; 10

N — интенсивность импульсов уп( ругих колебаний акустических помех в зоне контроля за интервал времени, заданный длиной последовательности 15 из m тактовых импульсов зондирования, следующих с частотой f

\ принимают прошедшие через материал объекта контроля импульсы упругих колебаний и измеряют среднее значение амплитуд принятых импульсов, по величине которой судят о качестве материала. Дефекты в зоне контроля приводят к уменьшению указанного среднего значения амплитуд принятых импульсов.

Использование изобретения обеспечивает повышение достоверности контроля в условиях изменяющейся помехо- 30 вой обстановки, Способ ультразвукового контроля качества материалов, заключающийся в том, что в объект контроля излучают псевдослучайную последовательность импульсов упругих колебаний и принимают прошедшие через материал объекта контроля импульсы упругих колебаний, по параметрам которых судят о качестве материалов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, предварительно измеряют интенсивность импульсов упр„ ".и. колебаний акустической помехи в зоне контроля за заданный интервал времени, после чего в объект контроля излучают последовательность зондирующих импульсов упругих колебаний в течение того же ингде P — уровень помехозащищенности, характеризующий вероятност несовпадения импульсов помехи с зондирующими импульсами за заданный интервал времени;

N — интенсивность импульсов упругих колебаний акустических помех в зоне контроля за интервал времени, заданный длиной последовательности из m тактовых импульсов зондирования, следующих с частотой f

1 определяют среднее значение амплитуд принятых импульсов, по величине кото-. рого судят о качестве материала.