Способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий и устройство для его осуществления

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты. При этом устройство для определения среднего диаметра зерна металлических изделий дополнительно предварительно калибруют, проводя испытания n образцов, вычисляя n значений отношения U′ и измеряя с помощью металлографического светового микроскопа n соответствующих им значений среднего диаметра зерна DЗ испытываемых образцов. Технический результат: обеспечение возможности высокой точности определения среднего диаметра зерна металлических изделий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающих исследований материалов с помощью ультразвуковых волн, а именно к способам и устройствам неразрушающего контроля структуры упругопластичных материалов, и может быть использовано при ультразвуковой структуроскопии металлов, в частности, для определения среднего диаметра зерна металлических изделий.

Из уровня техники для определения параметров зерна металлических изделий известен способ металлографического анализа, утвержденный нормативно-техническими документами (ГОСТ 5639-82). Сущность этого метода состоит в том, что готовят образец материала, предварительно вырезая его из соответствующих участков изделий, путем шлифования, полирования и травления кислотами одной из его поверхностей и с помощью микроскопа определяют величины зерна, сравнивая их размеры с эталонными шкалами [1].

Недостатком указанного способа является длительность проведения, трудоемкость измерений и нарушение целостности изделия вследствие необходимости вырезания контрольного образца.

Из уровня техники известен способ определения среднего диаметра зерна плоских металлических изделий с помощью ультразвука (пат. Российской Федерации №2334224, МПК G01N 29/04, опубл. 20.09.2008), при котором осуществляют излучение преобразователями импульсов упругих волн нормально к поверхности плоского изделия и последовательно на двух частотах f1, fj, принимают первые донные импульсы на этих частотах и измеряют их амплитуды, при этом дополнительно измеряют амплитуду второго донного импульса на частоте f и n-го донного импульса на частоте fj, находят отношение амплитуд первого и второго донного импульсов на частоте f и первого и n-го донного импульсов на частоте fj, причем fj=f/m, a m=n-1, где n - целое нечетное число, а средний размер зерна D материала вычисляют по соответствующей математической формуле [2].

Устройство, реализующее указанный выше способ, содержит генератор, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель и регистратор. Устройство работает следующим образом. Генератор высокочастотных электрических колебаний возбуждает преобразователь на частоте f, соответствующей собственной резонансной частоте преобразователя. Ультразвуковой импульс, создаваемый этим преобразователем в режиме излучения, распространяется в контролируемом изделии и последовательно отражается от свободной донной поверхности изделия и от верхней его поверхности, на которой установлен преобразователь, работающий уже в режиме приема. Преобразователь последовательно принимает эхо-сигналы, однократно U1(f) и двукратно U2(f) отраженные от дна изделия, преобразует их в соответствующие электрические сигналы, которые усиливаются усилителем, их амплитуды измеряются регистрирующим устройством, а затем находят отношение амплитуд этих сигналов.

Недостатком известного способа и реализующего его устройства является отсутствие возможности контроля металлических объектов с крупнозернистой и сильноупрочненной структурой вследствие большего рассеивания и сильного затухания акустических волн, поскольку в качестве единственного и основного информативного параметра принимают донные эхо-импульсы двух используемых частот f и fj и измеряют отношение амплитуд U1(f), U2(fj), U12(f) и U1n(fj) этих сигналов.

Большое рассеивание и сильное затухание акустических волн при контроле металлических изделий с крупнозернистой структурой объяснятся тем, что при поглощении звуковая энергия переходит в тепловую, а при рассеянии ультразвуковых волн на структурных неоднородностях, зернах материала акустическая волна порождает рассеянные волны, которые, распространяясь в произвольных направлениях, «не поддерживают» основной волновой поток [3].

Кроме того, использование в качестве основного информативного параметра амплитуды донных сигналов влияет на нестабильность сигнала, зависящего от геометрического состояния донной поверхности, что ограничивает применение данного метода на целый класс эксплуатирующихся объектов контроля и требует изготовления контрольных плоскопараллельных образцов.

Использование двух различных частот f и fj, требует наличия преобразователей разной частоты, что удорожает и усложняет предложенную методику проведения контроля.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату техническим решением является способ и устройство его реализующее для измерения среднего размера зерна материала ультразвуковым методом («Интеллектуальные системы в производстве», 2013, №1, с. 143-148), при котором с поверхности изделия с помощью контактного преобразователя излучают ультразвуковую волну и регистрируют импульс донного сигнала, согласно предложению, излучение осуществляют с помощью раздельно-совмещенного преобразователя, измеряют амплитуду UR импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя, определяют средний уровень структурных шумов Usn в зоне контроля между импульсом релеевской волны и донным сигналом, вычисляют отношение Usn/UR, по которому определяют средний диаметр зерна металла с использованием графиков зависимости среднего уровня структурных шумов от среднего диаметра зерна металла.

Излучение объекта с помощью раздельно-совмещенного преобразователя обеспечивает минимальную мертвую зону и повышенную чувствительность на малых толщинах за счет фокусировки луча.

Использование амплитуды UR импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя в качестве опорного сигнала, обусловленного ее переизлучением в приемной призме, обеспечивает ее стабильность при изменении качества контакта, шероховатости поверхности и не зависит от состояния донной поверхности.

Определение среднего уровня структурных шумов Usn в зоне контроля между импульсом релеевской волны и донным сигналом позволяет оценить средний диаметр зерна металла через отношение Usn/UR с использованием графиков зависимости среднего уровня структурных шумов от среднего диаметра зерна металла.

Устройство, с помощью которого осуществляется способ, содержит ультразвуковой контактный раздельно-совмещенный преобразователь, генератор зондирующих импульсов, соединенный с излучающей пластиной преобразователя, и усилитель, подключенный к приемной пластине преобразователя.

Генератор зондирующих импульсов возбуждает излучающую пластину раздельно-совмещенного преобразователя. Рассеянные на неоднородностях структуры ультразвуковые импульсы регистрируются приемной пьезопластиной и усиливаются высокочастотным усилителем. Для сохранения и дальнейшей обработки электрического сигнала структурных шумов к выходу устройства подключен цифровой осциллограф, синхронизированный через линию синхронизации, после чего данные оцифрованного сигнала сохраняются на USB-накопителе, интерполируются, после чего находится интегральная характеристика структурного шума по всей рабочей зоне [3].

Недостатком способа-прототипа является необходимость наличия предварительной экспериментальной базы для построения графиков зависимости среднего уровня структурных шумов от среднего диаметра зерна металла, что ограничивает диапазон использования метода количеством исследованных марок стали.

Недостатком известного устройства, реализующего описанный выше способ, является его низкая технологичность, связанная с длительностью процесса измерений и большой трудоемкостью обработки сигнала для получения интегральной характеристики структурного шума, являющегося основным показателем, характеризующим средний диаметр зерна металлического изделия.

Кроме того, известное устройство не позволяет собирать статистическую информацию о проведенных ранее измерениях, вследствие чего с его помощью невозможна автоматизация построения графиков зависимости среднего уровня структурных шумов от среднего диаметра зерна металла, необходимых для определения среднего диаметра зерна металлических изделий, изготовленных из различных марок сталей.

Технической задачей заявленного изобретения является разработка способа определения среднего диаметра зерна металлических изделий и устройства для его осуществления, позволяющего проводить неразрушающий выборочный контроль и обеспечивающего высокую точность измерений, за счет автоматизации процесса построения градуировочных графиков.

Указанная задача решена за счет того, что способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий включает в себя излучение ультразвуковой волны с поверхности изделия с помощью контактного раздельно-совмещенного преобразователя, регистрацию импульса донного сигнала, измерение амплитуды UR импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя, определение среднего уровня структурных шумов USN в зоне контроля между импульсом релеевской волны и донным сигналом, вычисление отношения U′=USN/UR. Способ отличается от известных тем, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты. При этом устройство для определения среднего диаметра зерна металлических изделий дополнительно предварительно калибруют, проводя испытания n образцов, вычисляя n значений отношения U′ и измеряя с помощью металлографического светового микроскопа n соответствующих им значений среднего диаметра зерна DЗ испытываемых образцов, вычисляя величины по формуле и по формуле , затем последовательно вычисляя значение структурного коэффициента b по формуле , а значение структурного коэффициента а по формуле , заносят упомянутые значения в блок управления.

Устройство, с помощью которого осуществляется описанный выше способ, содержит блок управления, генератор зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь, усилитель. К отличительным признакам устройства относится то, что устройство дополнительно содержит блок регистрации, подключенный к усилителю, выход упомянутого блока является входом одновременно для блока управления и градуировочного блока, выход которого также подключен к входу блока управления, при этом выходы последнего подключены к генератору зондирующих импульсов и блоку индикации. Блок управления выполнен в виде микропроцессорного устройства, а градуировочный блок выполнен в виде микроконтроллера, включающего в себя аналого-цифровой преобразователь.

Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков способа и устройства, состоит в обеспечении возможности измерения среднего значения диаметра зерна DЗ, в том числе крупнозернистой и сильноупрочненной структуры. Кроме этого, за счет применения в устройстве градуировочного блока, блоков управления и индикации обеспечивается возможность автоматизации процесса построения градуировочных графиков, необходимых для работы устройства.

Излучение объекта с помощью раздельно-совмещенного преобразователя обеспечивает минимальную мертвую зону и повышенную чувствительность на малых толщинах за счет фокусировки луча, что позволяет выделять импульсы структурных шумов в зоне контроля. Средний уровень структурных шумов в ближней (1) и дальней (2) зонах для совмещенного преобразователя рассчитывается с помощью формул:

где U0 - амплитуда излученного сигнала, λ - длина УЗ волны ультразвука, δd - коэффициент рассеяния ультразвука, C - скорость УЗ волн в среде, τ - длительность ультразвукового импульса, S - площадь преобразователя, δ - коэффициент затухания, r - расстояние от преобразователя до области рассеяния.

Использование амплитуды UR импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя в качестве опорного сигнала позволяет определить границы диапазона структурных шумов, лежащей между импульсом релеевской волны и донным сигналом, обусловленного ее переизлучением в приемной призме. Импульс UR является стабильным при изменении качества контакта, шероховатости поверхности и не зависит от состояния донной поверхности, в связи с чем значение амплитуды используется в отношении USN/UR для оценки среднего диаметра зерна металла.

Определение среднего уровня структурных шумов USN в зоне контроля между импульсом релеевской волны и донным сигналом позволяет оценить средний диаметр зерна металла через отношение USN/UR с использованием градуировочных графиков.

Из уровня техники нами не обнаружены признаки, сходные с существенными отличительными признаками предлагаемого способа, поэтому считаем, что он соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства для измерения среднего диаметра зерна металлических изделий; на фиг. 2 - схема формирования импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя; на фиг. 3 - структурная схема градуировочного блока для определения среднего диаметра зерна металла; на фиг. 4 - градуировочный график для определения среднего диаметра зерна металла, полученный в результате регрессионного анализа.

Устройство определения среднего диаметра зерна металлических изделий (фиг. 1) содержит блок управления 1, подключенный к генератору 2 зондирующих импульсов, соединенному с излучающей пластиной 3 раздельно-совмещенного преобразователя 4, установленного на объекте контроля 5. Приемная пластина 6 раздельно-совмещенного преобразователя 4 присоединена к усилителю 7 дефектоскопа. Через линию синхронизации усилитель подключен к блоку регистрации 8, выход упомянутого блока является входом одновременно для блока управления 1 и градуировочного блока 9, выход которого также подключен к входу блока управления 1, при этом выходы последнего подключены к генератору зондирующих импульсов и блоку индикации 10.

Устройство работает, а способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий осуществляется следующим образом.

По сигналу с блока управления 1 с помощью генератора 2 зондирующих импульсов с поверхности объекта контроля 5 посредством излучающей пластины 3 контактного раздельно-совмещенного преобразователя 4 излучают ультразвуковую волну и с помощью приемной пластины 6 регистрируют импульс донного сигнала. Рассеянные на неоднородностях структуры ультразвуковые импульсы, регистрирующиеся приемной пластиной 6, усиливают высокочастотным усилителем 7 на 80-90 дБ. Для сохранения и дальнейшей обработки сигнал регистрации структурных шумов поступает в блок регистрации 8, где производится его первичная обработка, затем результаты измерения передаются в блок управления для их дальнейшей обработки или визуализации с помощью блока индикации 10.

Перед началом измерения устройство калибруется с помощью градуировочного блока 9 (фиг. 3). Градуировочный блок 9 содержит блок ввода 11, первый вывод которого соединен с сумматором 12, а второй вывод - с вычислительным блоком 14. С помощью блока 11 пользователем осуществляется ввод в устройство данных о значениях диаметров зерна металлических изделий, полученных, например, в результате исследований эталонных образцов марки стали с помощью металлографического светового микроскопа. С помощью сумматора 12 преобразуют информационный сигнал в эквивалентный ему электрический, характеризующий средний диаметр зерна . С двух выходов сумматора 12 сигнал среднего диаметра зерна поступает в вычислительный блок 14 и вычислительный блок 15 соответственно. Сигнал, , характеризующий уровень структурных шумов i-го измерения поступает на вход сумматора 13, выполняющего суммирование сигнала и передачу его с помощью первого и второго выходов в вычислительные блоки 14 и 15. Вычислительный блок 14 на основе полученных значений сумм , и значений выполняет расчет значения структурного коэффициента b по формуле: и передает его через первый и второй выводы в блок управления 1 и вычислительный блок 15. Вычислительный блок 15 на основе полученных значений коэффициента b и суммы выполняет расчет значения структурного коэффициента a по формуле и передает его через вывод в блок управления 1. Следует отметить, что ввод данных о значениях диаметров зерна и измерения сигнала выполняют параллельно. Для обеспечения достаточной точности вычисления структурных коэффициентов a и b необходимо провести не менее 10 измерений.

Пример осуществления способа. Для получения градуировочного графика, необходимого для измерения среднего диаметра зерна металлических изделий, изготовленных из стали 45, была выполнена калибровка устройства, которая производилась следующим образом.

Были подготовлены 20 опытных образцов в виде дисков диаметром d=54,7 мм и высотой h=19,9 мм, предварительная термическая обработка которых выполнялась различными способами, что позволило получить структуры металла с различным средним диаметром зерна. Для оценки величины среднего диаметра зерна были проведены металлографические исследования подготовленных образцов, при этом средний размер зерна DЗ оценивался согласно ГОСТ 5639-82.

Далее для образцов с помощью заявленного устройства были выполнены по 3 измерения в 4 областях. В результате, в соответствии с описанной выше методикой проведения измерений, определены значения среднего уровня структурных шумов для каждого испытываемого образца. Полученные таким образом значения среднего уровня структурных шумов были переданы в калибровочный блок. Параллельно с этим в указанный блок вводились значения среднего диаметра зерна испытываемых образцов, определенные с помощью методики, описанной в ГОСТ 5639-82. Данные сохранялись в буферной памяти калибровочного блока; после проведения измерений всех 20 образцов калибровочным блоком в автоматическом режиме был выполнен расчет значений структурных коэффициентов a и b, по которым построен градуировочный график (фиг. 4).

Источники информации

1. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. М.: Издательство стандартов, 2003. 39 с.

2. Пат. 2405140, Российская Федерация, МПК G01N 29/04, Способ определения характеристик зернистости плоских металлических изделий с помощью ультразвука / Г.Я. Дымкин (RU), М.Б. Кадикова (RU); заявитель и патентообладатель ФГУП «Научно-исследовательский институт мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта» (RU). №2009140818/28; заявл. 03.11.2009; опубл. 27.11.2010, Бюл. №33, 8 стр.; ил.

3. Методика определения акустических структурных шумов металла / В.В. Муравьев, О.В. Муравьева, А.В. Байтеряков, А.И. Дедов // Интеллектуальные системы в производстве. 2013. №1. с. 143-148.

1. Способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий, включающий излучение ультразвуковой волны с поверхности изделия с помощью контактного раздельно-совмещенного преобразователя, регистрацию импульса донного сигнала, измерение амплитуды UR импульса релеевской волны в контактной зоне преобразователя, определение среднего уровня структурных шумов USN в зоне контроля между импульсом релеевской волны и донным сигналом, вычисление отношения U′=USN/UR, отличающийся тем, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием с градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты, устройство для определения среднего диаметра зерна металлических изделий дополнительно предварительно калибруют, проводя испытания n образцов, вычисляя n значений отношения U′ и измеряя с помощью металлографического светового микроскопа n соответствующих им значений среднего диаметра зерна DЗ испытываемых образцов, вычисляя величины U ' ¯ по формуле U ' ¯ = 1 n i = 1 n U i ' и D З ¯ по формуле D З ¯ = 1 n i = 1 n D З i , затем последовательно вычисляя значение структурного коэффициента b по формуле b = ( i = 1 n ( U i ' U ' ¯ ) D З i ) / i = 1 n ( U i ' U ' ¯ ) 2 , а значение структурного коэффициента a по формуле a = D З ¯ b U ' ¯ , заносят упомянутые значения в блок управления.

2. Устройство для измерения среднего диаметра зерна металлических изделий, содержащее ультразвуковой контактный раздельно-совмещенный преобразователь, генератор зондирующих импульсов, соединенный с излучающей пластиной преобразователя, и усилитель, подключенный к приемной пластине преобразователя, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок регистрации, подключенный к усилителю, выход упомянутого блока является входом одновременно для блока управления и градуировочного блока, выход которого также подключен к входу блока управления, при этом выходы последнего подключены к генератору зондирующих импульсов и блоку индикации.

3. Устройство для измерения среднего диаметра зерна металлических изделий по п. 2, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде микропроцессорного устройства.

4. Устройство для измерения среднего диаметра зерна металлических изделий по п. 2, отличающееся тем, что градуировочный блок выполнен в виде микроконтроллера, включающего в себя аналого-цифровой преобразователь.



 

Похожие патенты:

Использование: для исследования дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ исследования дефектов включает в себя: первый этап подачи высокочастотного сигнала во множество катушек индуктивности, которые расположены смежно по отношению друг к другу таким образом, что они частично накладываются друг на друга, в электромагнитном ультразвуковом зонде для генерации ультразвукового колебания в исследуемом объекте; второй этап приема B-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; третий этап приема F-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; четвертый этап корректировки интенсивности сигнала B-эха, принятого каждой из множества катушек индуктивности, на основе рабочего состояния каждой из множества катушек индуктивности; и пятый этап вычисления отношения посредством деления интенсивности сигнала F-эха на интенсивность скорректированного сигнала B-эха для каждой из множества катушек индуктивности и оценки внутреннего дефекта исследуемого объекта на основе результата вычисления отношения.

Использование: для обнаружения и контроля дефектов изделий из металла. Сущность изобретения заключается в том, что металлическое изделие сканируют зондирующим сигналом, формирующимся передающим устройством, а возникающий в дефектном металлическом изделии сигнал принимают с помощью приемного устройства, при этом зондирующий сигнал формируют в виде 1-й гармоники сигнала, а в качестве отраженного от металлического изделия принимают 3-ю гармонику этого сигнала, возникающую в дефекте.

Использование: для неразрушающего контроля литых корпусных деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют секторное сканирование датчиком ФАР посредством качания луча с одновременным перемещением датчика ФАР по участку контроля сначала в поперечной, а затем в продольной плоскости в прямом и обратном направлении, причем направление перемещения датчика ФАР осуществляют в плоскости качания луча, проводят автоматическую запись результатов ультразвукового контроля совместно с записью координат перемещений датчика ФАР на поверхности участка контроля, посредством анализа записанных данных для каждого угла ввода секторного сканирования находят координаты ФАР на поверхности участка контроля, в которых амплитуда эхо-сигнала превышает уровень фиксации амплитуды эхо-сигнала, соответствующий дефекту, по найденным координатам на поверхности участка контроля и с учетом углов ввода секторного сканирования для каждой координаты, на которых определена максимальная амплитуда эхо-сигнала, определяют координаты точек в сечении отливки с амплитудой эхо-сигнала, превышающей уровень фиксации, причем условную протяженность дефекта определяют как расстояние между крайними положениями проекции определенных точек на плоскость сканирования.

Изобретение относится к способам оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и может быть использовано для определения механических напряжений и деформаций элементов сложных конструкций расчетно-экспериментальным методом.

Использование: для ультразвукового контроля изделия по всему сечению. Сущность: заключается в том, что на поверхность контролируемого изделия устанавливают систему пьезоэлектрических преобразователей, чередующих работу совмещенного и раздельного режимов излучения-приема ультразвуковых колебаний и, перемещая систему пьезоэлектрических преобразователей вдоль продольной оси контролируемого изделия, излучают в него наклонным пьезоэлектрическим преобразователем ультразвуковые колебания и регистрируют эхо-сигналы, отраженные от вертикальных, вертикально ориентированных, горизонтальных и горизонтально ориентированных стандартных и нестандартных отражателей (дефектов), расположенными в проекции плоскости распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей, при этом излучение ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие производится одним пьезоэлектрическим преобразователем с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний, а прием эхо-сигналов одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей с углом приема эхо-сигналов 0° в одном цикле.

Использование: для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь для контроля изделий из ферромагнитного материала содержит каркас из немагнитного материала, в котором закреплены узел подмагничивания и выполненные в виде последовательно разнесенных в пространстве решеток излучатель и приемник, при этом приемник размещен на обращенном к изделию полюсе постоянного магнита или электромагнита узла намагничивания, а излучатель размещен на держателе, закрепленном в корпусе, при этом шаг между синфазными проводниками приемника пропорционален длине возбуждаемой волны, а шаг между синфазными проводниками излучателя пропорционален удвоенной длине возбуждаемой волны.

Использование: для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, устройство автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.

Использование: для неразрушающего контроля качества сварных швов с использованием метода акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что акустическое устройство обнаружения и определения местоположения дефектов в сварных швах содержит измерительный канал, включающий установленный на безопасном расстоянии от сварного шва преобразователь акустических сигналов, первый предварительный усилитель, полосовой фильтр, а также первый аналого-цифровой преобразователь, блок оперативного запоминания акустических сигналов и компьютер с монитором отображения выходных данных, при этом оно снабжено коммутатором, включенным между выходом преобразователя акустических сигналов и входом первого предварительного усилителя, первым амплитудным дискриминатором, соединенным с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, вход которого подключен к выходу первого предварительного усилителя, вторым амплитудным дискриминатором, причем выходы первого амплитудного дискриминатора соединены с соответствующими входами блока оперативного запоминания акустических сигналов и второго амплитудного дискриминатора, блоком записи эталонных сигналов, вход которого соединен с выходом второго амплитудного дискриминатора, блоком вычисления нормированных взаимно корреляционных функций и их максимальных значений.

Изобретение относится к области определения одной из основных характеристик шумоизолирующих материалов - коэффициента их звукопоглощения. Способ оценки звукопоглощения волокнисто-пористых материалов заключается в измерении удельного сопротивления протеканию потоком воздуха RS и определении коэффициента звукопоглощения α на заданной частоте по регрессионным уравнениям, связывающим RS и α.

Изобретение относится к области ракетной и измерительной техники и может быть использовано при выходном контроле на предприятии-изготовителе корпуса ракетного двигателя и входном контроле на предприятии-изготовителе твердотопливного заряда.

Использование: для оценки качества участка сварки в стальном материале неразрушающим методом с использованием ультразвуковых волн. Сущность изобретения заключается в том, что модуль задания точки измерений задает произвольную точку измерений рядом с участком сварки внутри стального материала и предполагает виртуальную отражающую поверхность, которая содержит эту точку измерений и параллельна направлению линии сварки. Вычислительный модуль для управления матричным зондом передает ультразвуковые волны в виде волны сдвига, удовлетворяющие произвольному выражению, и фокусирует их в точке измерений через согласующую среду под заданным углом падения относительно виртуальной отражающей поверхности. Модуль выделения уровня эхо-сигнала регистрирует отраженные волны переданных ультразвуковых волн на границе раздела между участком основного металла и участком сварки. Контроллер оценивает форму участка сварки на основе отраженных волн. Технический результат: повышение достоверности оценки качества участка сварки в стальном материале. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов. Устройство содержит излучающий элемент, монолитный блок, лазер, фотоприемное устройство, генератор, регистрирующее устройство и калибруемый сейсмоакустический преобразователь. В монолитном блоке выполнено отверстие. Калибруемый сейсмоакустический преобразователь установлен на монолитном блоке центром своей рабочей поверхности на отверстие. На центре рабочей поверхности калибруемого сейсмоакустического преобразователя закреплено зеркало. Излучающий элемент используется с отверстием и закреплен снизу монолитного блока. Отверстия монолитного блока и излучающего элемента установлены концентрично. Приемный модуль расположен в отверстии, не касаясь зеркала, а его выход соединен с помощью оптического волокна с оптическим разветвителем, фотоприемным устройством, лазером. Регистрирующие устройства подсоединены к выходу калибруемого сейсмоакустического преобразователя и фотоприемного устройства. Обеспечивается повышение достоверности и упрощение устройства. 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей. Используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично от центра на диагонали. Устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия. Контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком. Определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений. В качестве измерителей линейных перемещений используют многолучевые оптические интерферометры, которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке. Возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени. Затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку. Обеспечивается повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей. 1 ил.

Использование: для обнаружения дефектов при ручном и автоматическом контроле. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают с помощью ультразвукового преобразователя в контактной среде импульс продольной волны, которая падает на поверхность объекта контроля под углом, значение которого больше первого критического угла и меньше второго критического угла, анализируют амплитуду зарегистрированных эхосигналов. Согласно изобретению с целью повышения достоверности оценки глубины дефектов измеряют угол падения ультразвуковых импульсов на поверхность объекта контроля, измеряют амплитуду наибольшего эхосигнала и амплитуду эхосигнала при угле ввода 45…50°, а о глубине дефекта судят по величине отличия измеренных амплитуд. Технический результат: повышение достоверности диагностических данных при оценке глубины мелких трещин трубопровода в процессе ультразвукового неразрушаюшего контроля. 4 ил.

Использование: для оценки исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1), после чего определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U), далее на основании полученных параметров проводят оценку исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Технический результат: обеспечение определения возможности дальнейшей эксплуатации детали. 11 ил.

Использование: для контроля качества изготовления и оценки усталостной прочности литых лопаток с направленной кристаллизацией высокотемпературных турбомашин. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают в материале изделия поверхностные ультразвуковые механические импульсы, фиксируют изменение времени прохождения ультразвуковыми механическими волнами определенного расстояния по поверхности изделия и по количеству и местоположению зафиксированных изменений времени распространения определяют количество макрозерен и местоположение границ макрозерен. Технический результат: увеличение точности оценки физико-механических свойств материалов и изделий, состоящих из нескольких макрозерен, каждое из которых обладает своей собственной и неизвестной ориентацией в пространстве и/или физико-механическими свойствами, отличающимися от других макрозерен. 1 ил.

Использование: для коррекции позиции дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ коррекции позиции дефекта включает в себя: генерацию ультразвуковой вибрации на поверхности объекта обследования, к которому присоединена проводящая лента; регистрацию F-эхосигнала и B-эхосигнала ультразвуковой вибрации; выявление псевдодефектов с помощью проводящей ленты на основании обнаруженных значений F-эхосигнала и B-эхосигнала; получение позиционной информации псевдодефектов; получение разности между фрагментами позиционной информации псевдодефектов на основании позиционной информации псевдодефектов; и коррекцию позиционной информации внутренних дефектов на основании разности. Технический результат: повышение точности определения позиции дефекта. 6 з.п. ф-лы, 29 ил.

Использование: для определения остаточных механических напряжений в сварных соединениях различных трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эхо-методом времен распространения продольных и поперечных упругих волн, при этом для оценки напряжений используются коэффициенты Пуассона ν31 и ν32 материала, определяемые через времена распространения продольных и поперечных упругих волн. В зонах трубопровода, где отсутствуют остаточные напряжения, имеет место линейная зависимость между коэффициентами Пуассона ν31 и ν32. Присутствие остаточных сварочных напряжений приводит к отклонению точек {ν31; ν32} от исходной линейной зависимости. По величине отклонения оценивают разность кольцевых и осевых напряжений σ2-σ1. Технический результат - определение распределения разности осевого и кольцевого главных напряжений на исследуемом участке трубопровода в режиме, не требующем разгрузки конструкции. Технический результат: обеспечение возможности определения распределения разности осевого и кольцевого главных напряжений на исследуемом участке трубопровода в режиме, не требующем разгрузки конструкции. 3 ил.

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали. В упомянутом поперечном сечении детали определяют границы обезуглероживания участков металла, окаймляющих выявленные неметаллические включения. С учетом расположения скоплений неметаллических включений определяют участки начала и окончания наплавочного процесса на расстоянии К≥с от ближайшей границы обезуглероживания, где с - зона его термического влияния. Способ обеспечивает повышение надежности и долговечности эксплуатации отремонтированных валов. 5 ил.

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным преобразователем прошедшие сигналы и дополнительно принимают трансформированные поперечные волны от падающих на исследуемый объект продольных волн и трансформированные продольные волны от падающих на исследуемых объект поперечных волн, измеряют времена прохождения этих волн в нагруженном и ненагруженном объекте, определяют изменение времени задержки прошедших сигналов, а величину напряжения определяют по определенному математическому выражению, причем используют приемный и излучающий преобразователи с углом ввода продольных ультразвуковых колебаний, равным 18°. Технический результат: обеспечение возможности существенного упрощения процесса определения напряжения и повышение достоверности контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗa+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты. При этом устройство для определения среднего диаметра зерна металлических изделий дополнительно предварительно калибруют, проводя испытания n образцов, вычисляя n значений отношения U′ и измеряя с помощью металлографического светового микроскопа n соответствующих им значений среднего диаметра зерна DЗ испытываемых образцов. Технический результат: обеспечение возможности высокой точности определения среднего диаметра зерна металлических изделий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх