Способ ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью ультразвуковых колебаний и предназначено для обнаружения и определения форм и размеров локальных дефектов в изделиях и сварных соединениях . Цель изобретения - повышение точности определения ориентации и конфигурации дефекта достигается тем, что дополнительно устанавливают преобразователь на стандартный образец с искусственными отражателями, определяют на нем по измеренным временам прихода эхо-сигналов от отражателей поправочные константы, которые учитывают при определении ориентации и конфигурации дефектов. 1 з.п; ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

>»

ЧР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842306/28 (22) 31,05.90 (46) 15.04.93. Бюл. N. 14 (71) Научно-производственная многопрофильная государственно-кооперативная ассоциация "Импексервис" (72) Н. П. Алешин, В. P Гусаров, А. Х; Вопилкин и Н. К. Егорова (56) Гурвич А. К., Ермолов И. Н, Ультразвуковой контроль сварных швов, Техника, Киев, 1972, стр. 214 — 215.

Авторское свидетельство СССР

М 1293630, кл. G 01 N 29/04, 1987. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью ультразвуковых колебаний, предназначено для обнаружения локальных дефектов в изделиях и может быть использовано для контроля изделий и сварных соединений.

Целью изобретения является повышение точности определения ориентации и конфигурации дефекта за счет исключения влияния систематических погрешностей на измерения времен прихода зхо сигналов от дефекта.

На фиг. 1 — блок-схема устройства, с помощью которого реализуется заявляемый способ; на фиг, 2 — схема измерения времен прихода эхо-сигналов на стандартном образце и определения поправочных констант — построение волнового фронта преобразователя; на фиг. 3 — схема измерения времен прихода зхо-сигналов на контролируемом, >5LI 1809378 А1 (57) Изобретение относится к исследованию материалов с помощью ультразвуковых колебаний и предназначено для обнаружения и определения форм и размеров локальных дефектов в иэделиях и сварных соединениях. Цель изобретения — повышение точности определения ориентации и конфигурации дефекта достигается тем, что дополнительно устанавливают преобразователь на стандартный образец с искусственными отражателями, определяют на нем по измеренным временам прихода зхо-сигналов от отражателей поправочные константы, которые учитывают при определении ориентации и конфигурации дефектов, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.. образце и нахождения отражающих точек дефекта.

Ус ройство, реализующее предлагае-. мый способ, содержит соединенные после- ОО довательно генератор 1 импульсного С1 возбуждения, соединенный с преобразова- 0 телем 2, установленным на контролируемом () изделии 3, измеритель временных интервалов 4, запоминающее устройство 5 и ариф- р метическое устройство 6, индикатор 7, устройство управления 8, сканирующее устройство 9 и измеритель координат 10 преобразователя 2. еей

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На стандартный образец

11, в котором выполнено, например, боковое сверление 12 диаметром меньше или равно il/2 с координатами Х„Н устанавливают преобразователь 2. Генератором 1 импульсов возбуждают преобразователь 2, 1809378 который вводит УЗ К в образец 11. Принимают эхо-сигналы от отражателя 12. подают на измеритель координат 10 и измеритель временных интервалов 4, который измеряет время распространения УЗК в образце 11 до отражателя и обратно, данные, измерений накапливают в запоминающем устройстве

5, Сканирующим устройством 9 перемещают преобразователь 2 по поверхности образца 11 и в каждом новом положении повторяют измерение времени распространения УЗК до отражателя 12 и обратно, т. е. измеряют времена прихода эха-сигнала ть

Одновременно измеряют координаты полажения преобразователя 2 Xi в измерителе координат 10, которые накапливают в запоминающем устройстве 5.

Накопленная информация из устройства 5 поступает в арифметическое устройство 6, где обрабатывается следующим образом.

Строят геометрическое место точек, времена появления импульсов УЗК в которых одинаково (т. е. волновой фронт преобразователя) при условии, что и реобразаватель 2 неподвижен (система координат жестко связана с ним), а стандартный образец — отражатель смещается относительно него и проходит координаты, которые в системе отсчета, связанной с преобразователем равны Х = Х, — Хь где:

Xi — новая координата отражателя в системе отсчета, связанной с преобразователем;

Xo — координата дефекта в системе отсчета, жестко связанной с образцом;

Xi — координаты преобразователя в процессе перемещения в системе отсчета, жестко связанной с образцом.

Для этого измеренные времена ti делят

ПОПОЛаМ: tl/2 = ll, ИЗ НИХ ВЫбИРаЮт t imln u

СООтВЕтСтВУЮЩЕЕ ЭТОМУ ВРЕМЕНИ Х Imln Далее вычисляют в каждой точке X i задержки вРемени Tl по следУющей фоРмУле: Tl = t Imln — ti. Считают, что в точках Х I расположена . система. точечных излучателей, каждый из которых включается с задержкой, равной Ti, при этом задержка излучателя, расположенного в точке Х п ь — равна нулю. Затем определяют координаты (Х, Z) центра кривизны волнового фронта из условия минимизации выражения

N 1,/(— (X — Xj ) + (Н --Z) +Т ) Находят расстояние R центра кривизны волнового фронта (мнимага точечного источНИКВ-ПрИЕМНИКЭ) да тачКИ С КаардиндтЭМИХ imln

55 па формуле R= (Х вЂ” Xlm« )2+(Н вЂ” Z)2, v/

Зная с — скорость распространения УЗК в образце 11, поправочную константу AT, не зависящую ат того, какой частью волнового фронта фиксируется дефект, определяют по формуле AT = 2(R/c — t imin), которая запоминается в арифметическом устройстве 6.

Затем преобразователь 2 устанавливают на контролируемое изделие 3, перемещают его по поверхности сканирующим устройством 9 и возбуждают в изделии 3 импульсы ультразвуковых колебаний. Принимают эхо-сигналы, по которым судят о наличии дефекта в иэделии 3.

Одновременно эха-сигнал поступает в измеритель 3 временных интервалов, где измеряют время прихода эхо-сигналов t i дефектов и координаты положения преобразователя 2 Х на поверхности контролируемого изделия 3. Измеренные ti и Х запо-! минают в устройстве 5. Далее накопленная информация из устройства 5 поступает в арифметическое устройство 6, где находится значение ранее найденной постоянной константы AT. В устройстве 6 вычисляются времена Тг по следующему выражению Ti =

ti — AT. Затем по вычисленным временам прихода Ti ультразвуковых колебаний строят изображение дефекта, которое дает картину конфигурации и ориентации дефекта, в контролируемом изделии 3 в соответствии с известным методом, используя в процессе построения центр 13 кривизны волнового фронта, у которого строят дуги радиусами

CTj СТ1, СТ2

Ri =, t. e. Rt =; R2 =: РЗ =

2 2 2 сТз, сТ4

2 2

Если при контроле используется многоэлементный преобразователь или преобразователь с переменным углом ввода, то поправочные константы определяют для каждого элемента преобразователя или в случае с переменным углом ввода на каждом угле ввода.

Предложенное техническое решение позволяет па сравнению с прототипом повысить точность определения координатотражающих точек дефекта, а следовательно его конфигурацию и ориентацию. Чем больше преобразователь отличается от точечного, тем точность определения координат выше. Например, при разрыве пьезоэлемента, равного 6 мм, точность измерения координат возрастает на 1,5 - 2,0 мм.

Ф армула изобретения

1. Способ ультразвукового контроля изделий, заключающийся в там, что перемещают преобразователь ка кантралиру1809378 емому изделию, возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают эхосигналы, по которым определяют наличие дефекта, измеряют время прихода эхо-сигналов при каждом смещении преобразователя, которые учитывают при определении конфигурации и ориентации дефекта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения ориентации и конфигурации дефектов, предварительно перед измерениями на контролируемом изделии определяют поправочные константы Х, Z u

AT, учитывающие конечные размеры преобразователя и погрешности измерения времени прихода эхо-сигналов, дополнительно на контролируемом изделии определяют в каждом положении преобразователя его координаты, а определение ориентации и конфигурации дефекта осуществляют с учетом рассчитанных констант.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что поправочные константы определяют на стандартном образце с искусственными отражателями при перемещении преобразователя вдоль поверхности образца следующим образом:

Х и Z из минимизации выражения:

К 1,)—

; (—, (X-X() +(Н- Z) +

+{-, -tlmln ) Р, а ЛТ из выражения;

10 ЛТ=2(— tlmin ), где Х и 2 — координаты мнимого источника излучения-приема, заменяющего используемый при контроле преобразователь, волновые фронты которых идентичны; с — скорость распространения УЗК в стандартном образце;

X i — координата отражателя в системе обсчета, связанной с преобразователем;

Н вЂ” координата, характеризующая глубину залегания отражателя;

t imln — ВРЕМЯ ПРИХОДа ЭХО-СИГНаЛа От отражателей, минимальное от измеренных;

ti — измеренное время прихода эхо-сигнала на стандартном образце;

X imin — КООрдИНата П рЕОбраЗОВатЕЛя, СООтВЕтСтВУЮЩаЯ 4 lmln.

1809378 ! !,

Фиг.2

Составитель В. Гусаров

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп

Заказ 1283 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101