Способ определения типа дефекта в металлических изделиях



Способ определения типа дефекта в металлических изделиях
Способ определения типа дефекта в металлических изделиях

 

G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2524451:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) (RU)

Использование: для определения типа дефекта в металлических изделиях. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют импульсное облучение исследуемой зоны ультразвуковым излучением, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для определения информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта, при этом к исходному отраженному сигналу от каждого обнаруженного дефекта применяют преобразование Гильберта, получая аналитический сигнал, затем вычисляют модуль аналитического сигнала, получая огибающую исходного сигнала, на огибающей находят моменты времени t0, t1, и t2, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума, применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, по определенной формуле находят зависимость мгновенной частоты от времени, на которой выбирают для дальнейшего анализа частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, соответствующие моментам времени t0, t1, и t2, затем используя частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2 формируют новые безразмерные параметры - нормированные девиации частоты ƒr1 и ƒr2, отображают значения ƒr1 и ƒr2 в виде точки на двумерной диаграмме, по расположению которой в определенной области диаграммы судят о типе дефекта. Технический результат: обеспечение возможности расширения возможностей определения типа скрытых дефектов при неразрушающем ультразвуковом контроле. 2 ил.

 

Заявляемый способ предназначен для использования в дефектоскопии для определения типа скрытого дефекта в упругих металлических средах.

Определение типа скрытого дефекта является в настоящий момент одной из основных проблем в неразрушающем контроле, в том числе ультразвуковом, поскольку потенциальная опасность этого дефекта зависит во многом от его типа. Так, дефекты с острыми краями, являющиеся концентраторами напряжений, как правило, недопустимы, дефекты с округлой поверхностью допускаются, но с учетом ограничений на их размеры.

Известен ряд способов ультразвукового (УЗ) контроля, которые позволяют судить о типе дефекта. Способы относятся к неразрушающим методам контроля, где о типе дефекта судят по косвенным характеристикам - информативным признакам. Обобщенная суть методов состоит в том, что, выбрав тип волн, углы ввода, число преобразователей, частоты колебаний, измеряют абсолютные или относительные значения временных, амплитудных или спектральных характеристик принимаемых сигналов, формируют из них информативные признаки, наиболее полно характеризующие дефекты, и по конкретным значениям этих информативных признаков относят реальные дефекты к тому или иному типу.

Известен способ УЗ контроля изделий, заключающийся в том, что наклонными преобразователями излучают поперечные УЗ колебания в изделие, принимают эхо- и зеркально отраженные сигналы, дополнительно принимают донные сигналы на основном металле и прошедшие через сварной шов. Одновременно измеряют амплитуды принятых эхо, отраженных от дефекта и донной поверхности, донных в основном металле и прошедших через сварной шов импульсов, сравнивают их с опорными значениями и между собой, и по совместному анализу полученных данных судят о типе дефекта и его размере по высоте [Заявка на изобретение РФ 99104668].

Основным недостатком этого способа является зависимость получаемых результатов от амплитуды. Амплитуда принятого эхо- сигнала сильно зависит от качества контролируемой поверхности и от стабильности акустического контакта. Необходимое качество поверхности объема контроля возможно обеспечить с учетом требуемых пределов шероховатости. Качество акустического контакта во многом зависит от специалиста, проводящего контроль (от силы нажатия), и контакт зачастую оказывается нестабильным, что отражается на величине амплитуды, а следовательно, и на конечных результатах оценки типа дефекта.

Известен также способ распознавания типа дефекта при ультразвуковом контроле, заключающийся в том, что принимают ультразвуковой сигнал, отраженный от дефекта, измеряют его параметры, сравнивают с параметрами эталонного отражателя и на основе этого сравнения судят о дефекте, при этом в принятом акустическом сигнале выделяют активную и реактивную составляющие, на комплексной плоскости. Определяют составляющую с максимальной амплитудой, измеряют угол, под которым находится эта составляющая на комплексной плоскости, сравнивают с соответствующим углом эталонного отражателя, и по разности этих углов судят о типе дефекта [Авторское свидетельство СССР 1061709].

В отличие от предыдущего аналога, в этом способе вводится новый информативный признак - разность углов, между максимальными составляющими эхо-сигнала, полученными на комплексной плоскости для эталонного сигнала и сигнала от дефекта. Т.е. здесь проводится не просто сравнительный анализ эхо-сигналов, а вычисляется значение некоего параметра - разности между углами и, следовательно, результат представлен в численном выражении.

Но этот способ также является амплитудно=зависимым. Амплитуда принятого эхо-сигнала сильно зависит от качества контролируемой поверхности и от стабильности акустического контакта. Кроме того, в этом способе приходится использовать сигнал от эталонного отражателя.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения типа дефекта в металлических изделиях, включающий импульсное облучение исследуемой зоны УЗ колебаниями, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для выявления информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта. В качестве анализируемого параметра используют спектр эхо-сигнала [1. Экспериментальное исследование ультразвукового спектрального метода определения характера дефектов, Дефектоскопия. 1977, №6, С.40-53. 2. Теоретическое исследование ультразвукового спектрального метода определения характера дефектов, Дефектоскопия. 1977, №6, С.75-84].

В этом способе ультразвуковое импульсное излучение возбуждают спектроскопом, который обладает широкополосным спектром УЗ излучения, т.е. дефекты озвучивают ультразвуковыми колебаниями в широкой полосе частот. Далее принимают колебания, рассеянные на дефекте в направлении искателя.

Затем селектируют во времени первый эхо-сигнал и анализируют спектр эхо-сигнала. Спектр эхо-сигналов, отраженных от дефектов, зависит от формы дефекта и от соотношения размера дефекта и длины волны ультразвука, поэтому, анализируя огибающую спектра, можно получить информацию о дефекте.

Способ позволяет делать выводы о типе дефекта, используя частотные характеристики эхо-сигнала (по огибающей спектра). Способ не использует эталонных образцов и не требуется проводить сравнительный анализ эхо-сигналов.

К недостаткам данного способа можно отнести следующее. Для выявления связи между формой огибающей спектра и характеристиками дефекта требуется проводить дополнительные исследования. Выявленные информативные признаки того или иного дефекта зависят от его размеров, частоты волны, глубины залегания дефекта. При формировании информативного признака - формы огибающей спектра, принимает участие амплитуда отраженного сигнала, следовательно, этот способ является амплитудно-зависимым. На результат измерений будут влиять качество контролируемой поверхности и качество акустического контакта. Для реализации способа необходимы два преобразователя, вследствие чего могут возникнуть разные условия контакта на поверхности, что приводит к искажению данных.

В основу изобретения положена задача расширения возможностей определения типа скрытых дефектов при неразрушающем УЗ контроле за счет введения нового информативного признака - мгновенной частоты недетектированного радиочастотного импульса, определяемой в различные моменты внутри импульса.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения типа дефекта в металлических изделиях, включающем импульсное облучение исследуемой зоны УЗ колебаниями, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для выявления информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта, согласно изобретению, к исходному отраженному сигналу от каждого обнаруженного дефекта применяют преобразование Гильберта, получая аналитический сигнал, затем вычисляют модуль аналитического сигнала, получая огибающую исходного сигнала, на огибающей находят моменты времени t0, t1 и t2, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума, применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, по формуле:

˜ ˜ ( θ , ξ * ) = 1 2 π Im [ 1 W ˙ z ( ξ * , θ ) d W ˙ z ( ξ * , θ ) d θ ] ,

где ξ*=ξ*(θ) - значение масштабного коэффициента соответствующее максимуму модуля вейвлетного спектра аналитического сигнала при | W ˙ z ( ξ * , θ ) | = max { | W ˙ z ( ξ , θ ) | } ;

θ - параметр сдвига вейвлетного преобразования,

находят зависимость мгновенной частоты от времени, на которой выбирают для дальнейшего анализа частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, соответствующие моментам времени t0, t1 и t2.

Затем, используя частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, формируют новые безразмерные параметры - нормированные девиации частоты r 1 = 0 1 н и r 2 = 0 2 н , где

ƒн - несущая (номинальная) частота импульсного ультразвукового излучения,

ƒ0, ƒ1 и ƒ2, - значения мгновенной частоты в трех точках, соответствующих моментам времени t0, t1, и t2;

отображают значения ƒr1 и ƒr2 в виде точки на двумерной диаграмме, по расположению которой в определенной области диаграммы судят о типе дефекта.

В заявляемом способе определение типа скрытых дефектов осуществляют при неразрушающем УЗ контроле за счет введения нового информативного признака. Таким признаком является мгновенная частота недетектированного радиочастотного импульса, определяемая в различные моменты внутри импульса. Алгоритм ее оценки основан на использовании непрерывного вейвлетного преобразования, которое в свою очередь увеличивает помехоустойчивость метода. Мгновенная частота - это нестационарная характеристика сигнала. Эхо-сигналы, отраженные от дефектов разного типа, имеют различные нестационарные характеристики: их доминирующая частота изменяется во времени, то есть значение мгновенной частоты может быть различным на фронте, на срезе и в середине импульса, а огибающая может иметь сложную форму. Различие мгновенных частот возникает за счет влияния дифракции и частотной зависимости коэффициента затухания.

В отличие от наиболее близкого аналога в заявляемом способе анализируют не спектр, который является характеристикой всего эхо-сигнала, а мгновенную частоту недектированного радиочастотного сигналя, которая в свою очередь является его локальной характеристикой. Кроме того, результаты, полученные предлагаемым способом, не зависят от качества акустического контакта, то есть от амплитуды эхо-сигнала.

На фиг.1 представлены результаты эксперимента при оценке мгновенной частоты эхо-сигнала, отраженного от двугранного угла (ПЭП П121-5-400-⌀8), с использованием его вейвлетного спектра, где частоте ƒ1 соответствует значок квадрата на графиках, частоте ƒ2 соответствует значок треугольника и частоте ƒ0 соответствует значок круга. Фиг.1а - зависимость мгновенной частоты от времени, фиг.1б эхо-сигнал с огибающей.

На фиг.2 приведены результаты измерения мгновенных частот для следующих дефектов: зарубки с разной площадью плоской передней грани, двугранные тупые и острые углы с различными углами раскрытия, сквозные боковые цилиндрические отверстия, плоскодонные сверления, донная поверхность стандартного образца CO2 и стандартного образца CO3 и естественный дефект - непровар в корне шва.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально производится сканирование преобразователем ПЭП П121-5,0-400-⌀8 по поверхности образца. Сканирование проводится по стандартной методике для данного прибора. При перемещении преобразователя по поверхности образца находят положение, в котором эхо-сигнал имеет наибольшую амплитуду. Импульсный эхо-сигнал, полученный в данной позиции, принимается за исходный сигнал и используется для анализа.

В качестве информативного признака определения типа дефекта используют значения мгновенной частоты ультразвукового импульсного эхо-сигнала, соответствующие определенным моментам времени внутри импульса. Достоинством предлагаемого способа определения типа дефекта является тот факт, что его можно реализовать при той же схеме акустического тракта, что обычно используется в ультразвуковой дефектоскопии, и с применением типового УЗ дефектоскопа (например: УЗ цифровой дефектоскоп PCUS - 10) со стандартным совмещенным пьезоэлектрическим преобразователем (ПЭП).

Эхо-сигналы, отраженные от реальных дефектов, имеют различные нестационарные характеристики: их доминирующая частота изменяется во времени, то есть значение мгновенной частоты может быть различным на фронте, на срезе и в середине импульса, а огибающая может иметь сложную форму. Различие мгновенных частот возникает за счет влияния дифракции и частотной зависимости коэффициента затухания.

Мгновенная частота дает более полную информацию о частотных параметрах эхо-сигнала, чем спектр. Поэтому используемый впервые в заявляемом способе определения типа формы дефекта алгоритм оценки мгновенной частоты, основанный на непрерывном вейвлетном преобразовании, обладает высокой достоверностью обнаружения и обладает повышенной помехоустойчивостью.

В описании применяется термин ″мгновенная частота″, которую только условно можно назвать “мгновенной”. В действительности для определения этой мгновенной частоты нужен конечный промежуток времени порядка периода радиочастотного сигнала.

Алгоритм оценки мгновенной частоты на основе представлений об аналитическом сигнале был предложен Денисом Габором в 1946 г. [Вайнштейн Л.А., Вакман Д.Е., Разделение частот в теории колебаний и волн. - М.: Наука, 1983. - 288 с].

При анализе сигнала s(t), который является функцией времени t, можно получить соответствующий ему комплексный аналитический сигнал z ˙ ( t ) , используя преобразование Гильберта H[s(t)]:

z ˙ ( t ) = s ( t ) + i H [ s ( t ) ] ,

где

H [ s ( t ) ] = 1 π + s ( τ ) t τ d τ .

Мгновенная частота ˜ ( t ) сигнала s(t) может быть найдена по формуле:

˜ ( t ) = Im [ 1 z ˙ ( t ) d z ˙ ( t ) d t ] . ( 1 )

Так как в формуле (1) присутствует оператор дифференцирования, то результат вычислений будет очень сильно зависеть от шума, присутствующего в анализируемом сигнале. Влияние шумов на результат вычислений можно снизить, используя методы численного дифференцирования, но есть и другой способ. Если провести модификацию формулы (1), используя непрерывное вейвлетное преобразование, можно получить более устойчивый результат.

Вейвлетный спектр аналитического сигнала z ˙ ( t ) может быть найден с помощью любого из двух эквивалентных друг другу соотношений:

W z ( ξ , θ ) = 1 | ξ | + z ˙ ( t ) ψ * ( t θ ξ ) d t ( 2 )

или

W ˙ z ( ξ , θ ) = | ξ | 2 π + Z ˙ ( ω ) Ψ * ( ξ ω ) exp ( i θ ω ) d ω , ( 3 )

где ψ ˙ ( t ) - вейвлет, ψ ˙ ( ω ) и Z ˙ ( ω ) - спектры Фурье, соответствующие вейвлету ψ ˙ ( t ) и аналитическому сигналу z ˙ ( t ) , ξ - масштабный коэффициент, θ - параметр сдвига.

По известному вейвлетному спектру аналитического сигнала W ˙ z ( ξ , θ ) можно получить выражение для мгновенной частоты

˜ ˜ ( θ , ξ * ) = 1 2 π Im [ 1 W ˙ z ( ξ * , θ ) d W ˙ z ( ξ * , θ ) d θ ] , ( 4 )

где ξ*=ξ*(θ) - значение масштабного коэффициента ξ, соответствующее максимуму модуля вейвлетного спектра аналитического сигнала, то есть условию: | W ˙ z ( ξ * , θ ) | = max { | W ˙ z ( ξ , θ ) | } , θ - параметр сдвига вейвлетного преобразования, который аналогичен по смыслу переменной t в формуле (1).

Для вычисления вейвлетного спектра по формуле (1) был использован МНАТ-вейвлет:

ψ ( t ) = 2 3 π ( 1 t 2 ) exp ( 1 2 t 2 ) . ( 5 )

Процедура оценки мгновенной частоты следующая. При перемещении преобразователя по поверхности образца находят положение, в котором эхо-сигнал имеет наибольшую амплитуду. Этот эхо-сигнал представляет собой радиоимпульс, который в дальнейшем и используется для анализа. Каждый полученный эхо-сигнал анализировали следующим образом:

1. Из исходного сигнала, изображенного на фиг.1а, получают аналитический сигнал, используя преобразование Гильберта.

2. Вычисляя модуль аналитического сигнала, получают огибающую исходного сигнала, которая на фиг.1б показана вместе с исходным сигналом.

3. На огибающей находят моменты времени, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума.

4. Применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, находят значения мгновенной частота исходного сигнала в моменты времени t1 , t2 и t0 (фиг.1б).

5. Анализируют значения ƒ1, ƒ2 и ƒ0 мгновенной частоты в трех точках, соответствующих моментам времени t1, t2 и t0.

Для практической реализации предложенного алгоритма целесообразно представлять полученные результаты в виде безразмерных параметров - нормированных девиаций частоты.

Результатом проведенных экспериментов являются диаграммы (фиг.2), построенные на плоскости, где по осям отложены значения параметров ƒr1 и ƒr2, где ƒr1, ƒr2 - нормированная девиация частоты между точками в центре, на фронте и срезе импульса, выражение для которых записывается в виде:

r 1 = 0 1 н , r 2 = 0 2 н ( 5 )

где ƒн - номинальная частота ПЭП, ƒ1, ƒ2 и ƒ0 - значения мгновенной частоты в трех точках, соответствующих моментам времени t1, t2 и t0.

Результаты оценки мгновенной частоты для каждого дефекта отображаются на диаграмме одной точкой. Для качественных результатов и классификации дефектов по форме важно, в какую область диаграммы попадает эта точка.

Исследования, проведенные на искусственных дефектах, показали, что для плоскостных отражателей, выходящих на поверхность, значения ƒr1 и ƒr2 положительны во всем диапазоне измерений. Для плоскостных отражателей, не выходящих на поверхность, ƒr1 принимает положительные, a ƒr2 отрицательные значения, как и для сквозных боковых цилиндрических отверстий. Можно только перечислить основные факторы, влияющие на отклонение частоты: степень соответствия формы волнового фронта форме поверхности отражателя, различие частотного спектра колебаний в разных частях пучка и частотная зависимость затухания ультразвука. В частности, было установлено, что если форма отражающей поверхности совпадает с формой волнового фронта, то отраженная волна достигает приемного преобразователя с фронтом, близким к плоскому. В результате девиация частоты оказывается минимальной.

Таким образом, предлагаемый способ определения типа дефекта в металлических изделиях позволяет расширить функциональные возможности способов ультразвукового эхо-метода неразрушающего контроля за счет использования в качестве информативного признака определения типа дефекта значения мгновенной частоты ультразвукового импульсного эхо-сигнала, соответствующего моментам времени внутри импульса.

Практическая реализация предлагаемого способа, в которой полученные результаты представлены в виде безразмерных параметров - нормированных девиаций частоты, определенных в трех точках (одна - в максимуме огибающей, и две другие - в точках на фронте и срезе импульса, где амплитуда огибающей равна половине ее максимального значения) позволяет отличать друг от друга, в частности, эхо-сигналы, отраженные от плоскостных дефектов, выходящих на поверхность объекта контроля (зарубки, двугранные углы, непровары сварного шва), плоских поверхностей образца и локальных дефектов с криволинейной поверхностью (сквозных боковых цилиндрических отверстий и плоскодонных сверлений). Таким образом, используя в качестве информативного признака соотношение между девиациями частоты ƒr1 и ƒr2 можно отличить плоскостные дефекты, выходящие на поверхность, от плоскостных дефектов, не выходящих на поверхность, и от дефектов типа ″сквозное боковое цилиндрическое отверстие″.

Способ определения типа дефекта в металлических изделиях, включающий импульсное облучение исследуемой зоны ультразвуковым излучением, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для определения информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта, отличающийся тем, что к исходному отраженному сигналу от каждого обнаруженного дефекта применяют преобразование Гильберта, получая аналитический сигнал, затем вычисляют модуль аналитического сигнала, получая огибающую исходного сигнала, на огибающей находят моменты времени t0, t1, и t2, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума, применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, по формуле
, где
ξ**(θ) - значение маштабного коэффициента ξ, соответствующее максимуму модуля вейвлетного спектра аналитического сигнала при ;
θ - параметр сдвига вейвлетного преобразования;
находят зависимость мгновенной частоты от времени, на которой выбирают для дальнейшего анализа частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, соответствующие моментам времени t0, t1, и t2, затем используя частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2 формируют новые безразмерные параметры - нормированные девиации частоты
, где
ƒн - несущая (номинальная) частота импульсного ультразвукового излучения;
ƒ0, ƒ1, и ƒ2 - значения мгновенной частоты в трех точках, соответствующих моментам времени t0, t1 и t2;
отображают значения ƒr1 и ƒr2 в виде точки на двумерной диаграмме, по расположению которой в определенной области диаграммы судят о типе дефекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины.

Использование: для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе перемешивания поочередно каждым обратимым электроакустическим преобразователем излучают широкополосный акустический сигнал через среду к другим обратимым электроакустическим преобразователям, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, при этом обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов.
Использование: для неразрушающего контроля труб. Сущность изобретения заключается в том, что излучают внутрь трубы с одного ее конца серию повторяющихся зондирующих акустических сигналов, разделенных интервалами времени между их повторами в серии, детектируют с помощью микрофона отраженные от дефектов внутреннего объема трубы сигналы, измеряют отраженные сигналы и усредняют результаты по всем измерениям серии сигналов, определяют характер дефекта по амплитудно-временным характеристикам усредненного сигнала, при этом длительность интервалов времени между повторами зондирующих акустических сигналов в серии изменяют от сигнала к сигналу в серии таким образом, чтобы интервал времени перед каждым последующим сигналом отличался от предыдущих интервалов времени на величину не менее длительности зондирующего акустического сигнала.

Использование: для контроля конструкций с использованием ультразвука в пространствах с малым зазором. Сущность: заключается в том, что контрольный сканер [1000] имеет низкопрофильное строение, предназначенное для вхождения в узкие пространства и контроля конструкций [10], например сварных соединений [13].

Использование: для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах. Сущность заключается в том, что установка для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах содержит звуководы, снабженные акустическими изоляторами, между концами звуководов размещен образец из делящегося материала, а на противоположных коцах установлены пьезоэлектрические преобразователи, соединенные с генератором и регистрирующей аппаратурой, при этом образец и часть звуководов окружены нагревателем и помещены они в вакуумную камеру, при этом образец соединен с термопарой, вакуумная рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс и имеет рубашку охлаждения и протоки охлаждения проточной водой.

Использование: для ультразвукового моделирования. Сущность: заключается в том, что получение температурной модели поверхности (3) объекта (2) с использованием ультразвуковых преобразователей (4, 5) содержит этапы, на которых итерационно корректируют температурную модель с использованием измеренных значений времени прохождения ультразвуковых волн и их основанными на модели прогнозами.

Использование: для контроля коррозии. Сущность: заключается в том, что при моделировании поверхности объекта, используя ультразвуковые волны, передаваемые вдоль поверхности, выполняют этапы на которых: передают ультразвуковые волны по путям вдоль поверхности и определяют время распространения ультразвуковых волн по путям.

Использование: для идентификации водородного охрупчивания легких сплавов на основе титана. Сущность заключается в том, что измеряют зависимость скорости распространения ультразвуковой волны в легких сплавах от содержания в них водорода.

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии при исследовании различного рода материалов. Сущность: заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, сопряженную с пьезоэлементами со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, при этом пьезоэлементы расположены под острым углом к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя в направлении излучения преобразователя, причем пьезоэлементы имеют относительно продольной оси преобразователя попарно одинаковую форму, с электродами на их противоположных поверхностях, подключенными к электрическому герметичному разъему, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, электроды пьезоэлементов, расположенные с одной стороны, последовательно электрически соединены между собой, акустические оси всех пьезоэлементов расположены в одной плоскости, проходящей через продольную ось преобразователя, а линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом.

Использование: для сравнительной оценки свойств материалов. Сущность заключается в том, что осуществляют инденторное нагружение исследуемых материалов, регистрацию сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, обработку сигналов акустической эмиссии и выявление параметра сигналов, информативного за физико-механическую характеристику материала и, соответственно, за эксплуатационное свойство изделия, выполненного из данного материала, при этом в качестве информативного параметра сигнала используют энергию импульсов акустических сигналов, а сравнение эксплуатационных свойств изделий, выполненных из разных исследуемых материалов, производят по величинам накопленной энергии импульсов за время нагружения, в том числе по величине угла наклона касательной на графике зависимости «накопленная величина энергии сигналов - время нагружения материала».

Использование: для возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности волновода закрепляют ультразвуковой преобразователь, который присоединяют к генератору и приемнику электрических сигналов, затем прикладывают электрическое напряжение к преобразователю таким образом, чтобы в волноводе в направлении, перпендикулярном к его оси, излучалась объемная, например, продольная волна, затем принимают, усиливают и обрабатывают эхо-сигнал, создаваемый нормальной волной, возникающей в волноводе за счет частичной трансформации в нем объемной волны в нормальную, при этом дополнительно закрепляют на противоположной стороне волновода соосно к первому преобразователю ультразвуковой преобразователь, акустические параметры которого в пределах не более ±5% отличаются от параметров первого преобразователя, причем электрическое соединение обоих преобразователей производят таким образом, чтобы фазы излучаемых и принимаемых ими сигналов либо совпадали (для случая симметричных нормальных волн), либо имели противоположные знаки (для случая антисимметричных нормальных волн), для чего при излучении и приеме симметричных нормальных волн оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а при излучении и приеме антисимметричных нормальных волн преобразователи возбуждают электрическим напряжением противоположной полярности и присоединяют оба преобразователя к различным входам дифференциального усилителя или оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а их пьезоэлементы поляризуют в противоположных направлениях. Технический результат: повышение амплитуды принимаемой нормальной волны. 4 ил.

Изобретение относится к неразрушающим методам производственного контроля и может найти применение при анализе различных волоконных материалов в промышленности. Способ реализуется следующим образом. Волоконную массу заданного веса прочесывают, формируют в пакет заданного размера, конфигурации и помещают в сушильную камеру, выдерживают установленное время при заданной температуре, взвешивают, прозвучивают акустическими колебаниями, помещают между обкладками воздушного конденсатора и определяют импеданс конденсатора на заданной частоте, фиксируют амплитуду акустического сигнала, снова помещают в сушильную камеру. Повторяют взвешивание, определение импеданса конденсатора и замер амплитуды акустических колебаний. Операцию повторяют до достижения стабильного веса образца волоконной массы. Процедуру повторяют для образцов различного веса и, соответственно, количества волокон в направлении прозвучивания. Строят функциональные зависимости амплитуды акустических колебаний от количества волокон в направлении прозвучивания и влажности волокон от импеданса конденсатора, исследуемое волокно помещают между датчиками акустических колебаний и обкладками воздушного конденсатора, по зависимости амплитуды акустических колебаний от количества волокон в направлении прозвучивания определяют реальный вес образца, а влажность волоконной массы находят как отношение разности веса образца до сушки и после высушивания к весу образца после высушивания в процентном выражении, умноженное на отношение реального веса к заданному. Техническим результатом является повышение точности, объективности и оперативности контроля влажности волокон в массе. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК). Образец выполнен в виде листа, содержащего искусственные дефекты. Для контроля основного металла образец содержит следующие группы дефектов: группу дефектов в виде поперечных пазов для проверки работоспособности всех каналов установок, группу засверловок для подтверждения чувствительности по ширине проката, группу засверловок для проверки чувствительности к дефектам расположенным на различной глубине по толщине проката, группу прямоугольных пазов для имитации различных площадных размеров дефектов, позволяющую перекрыть весь размерный ряд, группу засверловок для имитации дефекта, недопустимого по длине, группу засверловок для имитации дефекта, недопустимого по ширине, группы для имитации скоплений дефектов, недопустимых по количеству дефектов на единицу площади проката, группу засверловок для имитации дефектов, меньших чем регистрируемые. Для контроля кромок листа: группы засверловок для определения ширины зоны кромки, группы засверловок для определения размера мертвых зон по поперечным кромкам листа, группу засверловок для определения чувствительности к дефектам, расположенным на различной глубине, группу засверловок для имитации недопустимого количества дефектов на единицу длины кромки, группу засверловок для имитации в кромке дефекта, недопустимого по длине, группу засверловок для имитации в кромке дефекта, недопустимого по ширине, группы засверловок для имитации дефектов, недопустимых по площади в кромке. Технический результат: возможность проводить комплекс работ по проверке и настройке установок ультразвукового контроля, проверить работоспособность, как аппаратной части установки, так и программного комплекса, а также проверить работоспособность линеек преобразователей и системы контроля установки кромок листа и основного металла за один проход тест-листа. 1 ил.

Использование: для измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового преобразователя возбуждают в двух тонких волноводах различные нулевые моды нормальных волн, измеряют коэффициенты затухания каждого типа волны в волноводах и рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости, при этом волноводы акустического блока изготавливают в виде тонких полос различной толщины, возбуждают в них нулевую моду волны Лэмба, калибруют акустический блок путем последовательного измерения в обоих волноводах коэффициентов затухания нулевой моды волны Лэмба при их последовательном погружении в две жидкости с известными продольным и сдвиговым импедансами, из полученных уравнений рассчитывают коэффициенты, связывающие импедансы жидкости с коэффициентом поглощения волны Лэмба в волноводах, затем погружают волноводы в исследуемую жидкость, измеряют коэффициенты затухания нулевой моды волны Лэмба в обоих волноводах и с помощью найденных численных значений коэффициентов по известным соотношениям рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости. Технический результат: обеспечение возможности автоматического контроля состояния жидкостей в условиях их эксплуатации без измерения нулевой моды горизонтально поляризованной нормальной волны. 2 ил.

Использование: для калибровки ультразвуковой антенной решетки, установленной на призму. Сущность изобретения заключается в том, что излучают ультразвуковые сигналы с помощью множества элементов антенной решетки в образец известной толщины и принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от отверстия бокового сверления известного диаметра на заданной глубине, регистрируют множество ультразвуковых эхосигналов для выбранной конфигурации излучения и приема, определяемой списком пар излучающих и принимающих элементов, рассчитывают параметры эхосигналов в зависимости от скорости звука в призме и ее геометрических параметров, сравнивают между собой измеренные и рассчитанные эхосигналы и производят поиск такого значения скорости продольной ультразвуковой волны в призме и ее геометрические параметры, которые обеспечивают минимальную разницу и которые будут считаться результатом калибровки, при этом в результате калибровки ультразвуковой антенной решетки определяется также время пробега в протекторе антенной решетки. Технический результат: обеспечение возможности определения реальных координат центров пьезоэлементов с точностью одной восьмой длины волны. 3 ил.

Использование: для изготовления образцов для настройки дефектоскопической аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что изготавливают эталонные образцы в форме параллелепипеда с искусственными дефектами для градуировки и установки порога чувствительности ультразвуковых дефектоскопов, при этом выполняют в образце технологические сквозные отверстия диаметром от 0,5 мм до 1,0 мм, перпендикулярные продольной оси образца и параллельные его рабочей поверхности, затем вводят в них обрабатывающий инструмент, после чего применяют электроэрозионную обработку для выполнения этим обрабатывающим инструментом узких сквозных пазов, параллельно сквозным технологическим отверстиям, высотой от 5 до 20 диаметров инструмента. Технический результат: обеспечение возможности получать искусственные дефекты в виде сквозных узких пазов заданного размера, с заданной глубиной залегания в плоскостях, перпендикулярных плоскости ввода-приема ультразвуковых колебаний и оси параллелепипеда. 4 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Сущность: дефектоскопическая установка для неразрушающего контроля конструкции, у которой имеется внутренняя часть с отверстием, содержит внешний зонд с множеством стенок, у каждой из которых имеется поверхность, соответствующая одной из множества соответствующих внешних поверхностей соответствующей стенки конструкции. Внешний зонд содержит первый элемент внешнего зонда, а также второй элемент внешнего зонда, магнитно сопряженные друг с другом за счет магнитного притяжения между магнитом, расположенным на первом элементе внешнего зонда, и магнитом, расположенным на втором элементе внешнего зонда. Устройство также содержит магнитный балансир, выполненный с возможностью принудительного перемещения второго элемента внешнего зонда в направлении повышенного магнитного сопряжения между вторым элементом внешнего зонда и первым элементом внешнего зонда за счет магнитного отталкивания между магнитом, расположенным на магнитном балансире, и магнитом, расположенным на втором элементе внешнего зонда. 2 н. 13. з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии различных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, при этом пьезоэлементы расположены с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности, все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем линза приклеена к расположенному на пьезоэлементах электроду или плотно прилегает к электроду через слой акустически проводящей жидкости. Технический результат: обеспечение возможности увеличения длины рабочей зоны и расширения диаграммы направленности пьезоэлектрического преобразователя при упрощении конструкции преобразователя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют излучение ультразвукового сигнала, прием ответного сигнала, измерение временного интервала между излученным и принятым сигналами и определение расстояния до отражающей поверхности путем умножения скорости распространения ультразвука в контролируемой среде на измеренный временной интервал, при этом излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковым сигналами производят на двух частотах с разными периодами, затем производят сравнение этих временных интервалов и их коррекцию в соответствии с заданным математическим выражением. Технический результат: обеспечение возможности снижения погрешности и повышения стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового скважинного глубиномера. Сущность изобретения заключается в том, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора содержит генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов, при этом второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю, последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала, причем источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала. Технический результат: снижение погрешности и повышение стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.
Наверх