Импульсный импедансный способ дефектоскопии объектов

 

Сущность изобретения: способ относится к области неразрушающего контроля и предназначен для обнаружения скрытых дефектов соединений типа расслоений, непроклеев и т.п. в однослойных, многослойных, сотовых и других конструкциях, состоящих из пластиков, металлов или их комбинаций. Принцип работы способа основан на том, что в системе совмещения преобразователь-объект периодически возбуждают импульсы вынужденных незатухающих колебаний и измеряют амплитуду и разность фаз, между излучаемым и приемным сигналом и по измеренным параметрам в любых их соотношениях судят о дефектности объекта. Способ обладает высокой чувствительностью и малым расходом энергии на возбуждение импедансного преобразователя. Это позволяет создать чувствительные, энергоэкономичные портативные дефектоскопы. 1 ил.

Изобретение относится к акустической дефектоскопии, в частности к импедансному способу неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения скрытых дефектов соединений типа расслоений, непроклеев и т.п. в однослойных, многослойных, сотовых и других конструкциях, состоящих из пластиков, металлов или их комбинаций.

Известен импедансный способ дефектоскопии объектов, в котором для возбуждения акустических колебаний в системе преобразователь-объект используют непрерывные вынужденные колебания [1] Способ обладает наибольшей чувствительностью в импедансной дефектоскопии при использовании совмещенного преобразователя с одной зоной контакта с контролируемым объектом. Необходимая частота возбуждения преобразователя устанавливается с помощью перестраеваемого звукового генератора. Признаками обнаружения дефекта в способе служат изменения амплитуды и фазы сигнала с приемника преобразователя.

Недостатком способа является относительно большой расход энергии на возбуждение акустических колебаний в преобразователе. Это обстоятельство препятствует появлению портативных дефектоскопов использующих данный способ, что является ограничением области его применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ импульсной импедансной дефектоскопии объектов, заключающийся в том, что совмещенный импедансный преобразователь с одной зоной контакта с контролируемым объектом прижима к этому объекту, периодически возбуждают с помощью излучателя преобразователя в системе преобразователь-объект упругие свободно затухающие колебания, измеряют амплитуду, частоту и фазу электрического сигнала на приемнике и по измеренным параметрам в любых сочетаниях судят о дефектности объекта [2] Импульсный способ с использованием свободно затухающих колебаний энерго экономичен, но уступает в чувствительности способу с возбуждением вынужденных колебаний по ряду причин, в частности: отношение механических импедансов в доброкачественной и дефектной зонах объекта, определяющее выявляемость дефектов по изменению амплитуды или фазы сигнала в режиме свободных колебаний меньше, чем при использовании вынужденных колебаний; нельзя осуществить резонансный режим работы, при котором вследствиe нарушения условий резонанса в дефектных зонах контролируемого объекта по отношению к бездефектным, наиболее резко меняются амплитуда и фаза сигнала с приемника преобразователя; отсутствует возможность выбора оператором рабочей частоты, при которой условия контроля становятся оптимальными; по причине физических особенностей способа, технически сложно осуществить фазовые детектирования, поэтому до настоящего времени фазовый режим работы в приборах не реализован.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности импульсного импедансного способа дефектоскопии объектов.

Он достигается тем, что совмещенным импедансным преобразователем с одной зоной контакта с объектом периодически возбуждают импульсы вынужденных колебаний с заданной частотой, и на приемнике преобразователя, дополнительно к измеренной амплитуде колебаний, измеряют разность колебаний импульсного сигнала относительно фазы колебаний сигнала возбуждения, и по измеренным параметрам в любых их соотношениях судят о дефектности объекта.

На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит: импедансный совмещенный преобразователь 1 с одной зоной контакта с контролируемым объектом 8, и имеющего излучающий 2 и приемный 3 преобразователи, генератор импульсов 4, фильтр-усилитель 5, детектор амплитуды и фазы 6, сигнализатор дефектов 7.

Генератор импульсов 4 с помощью излучателя 2 импедансного совмещенного преобразователя 1 периодически возбуждает в системе прбразователь-объект акустические импульсы вынужденных синусоидальных колебаний, имеющих постоянную амплитуду и частоту повторения. Длительность возбуждающих импульсов определяется τ = n·T = n/F, где T и F соответственно, период и частота синусоидальных колебаний в импульсе; n число периодов колебаний.

Как следствие реакции контролируемого объекта 8 на возбуждение преобразователем 1, в его приемнике 3 возникают электрические импульсы, содержащие синусоидальные колебания той же частоты, что и импульсы возбуждения, но по отношению к параметрам этих импульсов, амплитуде и фазе, и в зависимости от импедансов контролируемого объекта в зонах его возбуждения, изменяются параметры колебаний сигнала с приемника 3 преобразователя 1, амплитуда A и фаза ϕ. Отклонения последних от допустимых значений служат признаком обнаружения дефекта в объекте.

Полезная частота импульсного сигнала фильтруется и усиливается до необходимого уровня детектирования по амплитуде и фазе в блоке фильтра-усилителя 5. Опорным сигналом при детектировании фазы в блоке детектора амплитуды и фазы 6 служит сигнал генератора импульсов 4.

Продетектированные в блоке 6 сигналы, амплитуда A и фаза v, а также сигналы в любых соотношениях A и v (например: A+ϕ, A·ωSϕ и др.) поступают в блок сигнализатора дефектов 7.

Предлагаемый способ импульсной импедансной дефектоскопии объектов по физической сущности обнаружения дефектов близок к способу использующему вынужденные непрерывные колебания и поэтому близок к нему и по чувствительности.

В то же время импульсный режим работы возбуждения колебаний в системе преобразователь-объект существенно уменьшает расход энергии на осуществление способа.

Экспериментальная проверка способа показала, что по чувствительности он практически одинаков со способом, в котором используются вынужденные непрерывные колебания. При эксперименте был использован совмещенный дифференциальный преобразователь ПАДИ-6 от серийного импедансного дефектоскопа АД-4ОИ. Для реализации способа было вполне достаточно иметь 5 10 периодов колебаний в импульсе, в частотном диапазоне от 1 до 8 аГц. Частота следования импульсов составляла 25 40 Гц.

Способ позволит создать чувствительные, энергоэкономичные портативные приборы для обнаружения дефектов.

Формула изобретения

Импульсный импедансный способ дефектоскопии объектов, заключающийся в том, что совмещенный импедансный преобразователь с одной зоной контакта с контролируемым объектом периодически возбуждает с помощью излучателя преобразователя упругие колебания в системе преобразователь контролируемый объект и измеряют амплитуду электрического сигнала на приемнике преобразователя, по которой судят о дефектности объектов, отличающийся тем, что преобразователь возбуждают радиоимпульсами с заданной несущей частотой, в качестве информационного параметра в электрическом сигнале приемника преобразователя дополнительно измеряют разность фаз в сигналах излучателя и приемника, а о дефектности объектов судят совместно по амплитуде и разности фаз.

РИСУНКИ

Рисунок 1