Способ ультразвукового неразрушающего контроля

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что на первом этапе опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя, при этом для формирования опорного сигнала из материала, идентичного материалу контролируемого образца, изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний, размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин; далее на втором этапе пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий эхо-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор. Технический результат: повышение достоверности ультразвукового неразрушающего контроля. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвуковой (УЗ) ЭХО-импульсной дефектоскопии.

Известен способ ультразвукового контроля материалов и изделий (см. патент RU 2444009 C1, опублик. 27.02.2012). Сущность заключается в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия, при этом в изделие излучают 2N, где N - целое число и больше нуля, фазоманипулированных комплиментарными кодами Голея импульсов, причем первые N радиоимпульсов модулируют первой последовательностью Голея, вторые N радиоимпульсов модулируют второй последовательностью Голея, а каждый радиоимпульс принимаемого сигнала перед накоплением оптимально фильтруют.

Также известно изобретение, которое относится к технике неразрушающего контроля качества материалов и изделий и может быть использовано для неразрушающего контроля изделий, имеющих большое интегральное затухание ультразвука (см. патент RU 2006852 C1, опублик. 30.01.1994). Это достигается тем, что в изделие вводят широкополосный ультразвуковой зондирующий сигнал, принимают отраженный от дефекта широкополосный эхо-сигнал, опорным гармоническим сигналом сдвигают спектр принятого сигнала в область низких частот, уменьшают частоту опорного сигнала от значения, равного несущей (или средней) частоте зондирующего сигнала, до значения, соответствующего максимуму амплитуды спектра принятого эхо-сигнала, фиксируют эту частоту, выделяют низкочастотную часть спектра принятого сигнала на частоте, равной или меньшей разности несущей (или средней) и зафиксированной частот, а по амплитуде выделенного эхо-сигнала судят о качестве изделия.

Известные устройство и способ ультразвукового неразрушающего контроля предусматривают удлиненную ленту из проводящего ультразвук материала, присоединенную проксимальным концом к испытуемому объекту (см. патент EA 15437 B1, опублик. 30.08.2011). Удлиненная лента имеет поперечное сечение с соотношением ширины и толщины больше единицы, согласованное с ультразвуковым преобразователем, возбуждение которого создает, по существу, не подверженный дисперсии ультразвуковой сигнал для распространения вдоль удлиненной ленты к проксимальному концу и вхождения в испытуемый объект. Эти не подверженные дисперсии импульсы в особенности пригодны для измерений времени пролета, измерений толщины, измерения трещин и т.п. Удлиненная лента помогает отделить преобразователь от возможной агрессивной среды, в которой находится испытуемый объект.

Отличие заявленного изобретения от известных заключается в том, что известные способы ультразвукового неразрушающего контроля не отвечают условиям с технологической и потребительской точек зрения, причем, от реализации заявленного способа достигается отсутствие паразитного сигнала электрической наводки, что повышает достоверность ультразвукового неразрушающего контроля.

Один из недостатков УЗ дефектоскопии - электроакустическая наводка. Электрическая и акустическая наводки формируют мертвую зону, которая ограничивает возможности обнаружения дефектов вблизи от рабочей поверхности пьезопреобразователя. Импульсная паразитная наводка может маскировать небольшой по амплитуде эхо-сигнал от близко расположенного к поверхности дефекта небольшого размера. Электроакустическая наводка состоит, в свою очередь, из двух компонент - электрической и акустической составляющих.

Электрическая составляющая паразитного сигнала наводки присутствует и не меняет своей формы и амплитуды вне зависимости от того, расположен пьезопреобразователь на поверхности контролируемого объекта и акустически контактирует с ним или не касается поверхности объекта.

Акустическая составляющая может не менять свою амплитуду и формы в случае, если акустическое сопротивление пьезопреобразователя (со стороны плоскости апертуры) значительно больше акустического сопротивления, из которого выполнен контролируемый объект (маловероятный вариант), либо будет менять свою форму, если акустическое сопротивление материала контролируемого объекта мало отличается от акустического сопротивления преобразователя или превышает его (наиболее вероятный вариант). В последнем случае амплитуда и форма акустической наводки будет изменяться в зависимости от акустических свойств материала контролируемого объекта. Но для вполне определенного материала объекта контроля форма электроакустической наводки не будет зависеть от координаты точки контроля. Другими словами, при сканировании пьезопреобразователем вдоль поверхности контролируемого объекта, форма и амплитуда электроакустической наводки существенно не меняется.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении достоверности ультразвукового неразрушающего контроля. Для этого предполагается до начала контроля изделия запомнить только сигнал паразитной электроакустической наводки и далее, в процессе контроля, каждый раз вычитать ее из эхо-сигналов, регистрируемых в каждой из точек контроля.

Практически способ реализуется в два этапа. На первом этапе реализации предлагаемого способа контроля опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя. Опорный сигнал формируется следующим образом: из материала, идентичного материалу контролируемого образца изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний (например, УЗ теневого или рентгеновского метода). Размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин. Таким образом, при установке на стандартный образец пьезоэлектрического преобразователя на первом этапе реализации предлагаемого способа контроля регистрируется и запоминается опорный сигнал электроакустической наводки.

Далее на втором этапе предлагаемого способа контроля пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий эхо-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор. Таким образом, в индицируемом сигнале будет отсутствовать паразитный сигнал электрической наводки, что повысит достоверность контроля.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены скриншоты экрана дефектоскопа в различных режимах работы. На фиг. 1 в нижнем окне экрана дефектоскопа (называемого "Исследовательский стенд разработки средств неразрушающего контроля") приведена эпюра эхо-сигнала, полученного при установке пьезопреобразователя на стандартный образец, выполненный из оргстекла. Присутствуют два характерных импульса: первый импульс на задержке 1 мкс соответствует паразитной электрической наводке и второй импульс на задержке 12 мкс соответствует паразитной акустической наводке. В верхнем окне приведена эпюра сигнала на выходе вычитателя. Очевидно, вычитание сигнала самого из себя дает практически "0". Это означает практически полную компенсацию паразитного сигнала электроакустической наводки на стандартном образце. Перенесем пьезоэлектрический преобразователь на контролируемый образец, также изготовленный из оргстекла меньшей толщины, в котором выполнено боковое сверление. На фиг. 2. В нижнем окне приведена эпюра эхо-сигнала, на которой присутствуют паразитный сигнал электрической наводки (задержка 1 мкс), акустической наводки (задержка 12 мкс), эхо-сигнал от искусственного дефекта (бокового сверления, задержка 13 мкс) и донный эхо-сигнал (задержка 30,5 мкс). Сигнал акустической наводки, находящийся в непосредственной близости от эхо-сигнала от дефекта, может быть ошибочно квалифицирован как второй сигнал от дефекта, либо, если эхо-сигнал от дефекта будет иметь небольшую амплитуду, то его легко не заметить и пропустить на фоне сигнала акустической наводки. На фиг. 2 в верхнем окне экрана дефектоскопа показана эпюра сигнала с скомпенсированными сигналами электрической и акустической наводок. Хорошо идентифицируются сигнал от искусственного дефекта и донный эхо-сигнал. Сигнал электроакустической наводки полностью отсутствует.

Способ ультразвукового неразрушающего контроля, заключающийся в том, что на первом этапе опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя, при этом для формирования опорного сигнала из материала, идентичного материалу контролируемого образца, изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний, размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин; далее на втором этапе пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий это-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор.



 

Похожие патенты:

Использование: для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности.

Использование: для выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном. Сущность изобретения заключается в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают и фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение дефектов, используя несколько путей от излучающего до приемного преобразователя с отражением от дна и поверхности, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей.

Использование: для определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов состоит из следующих этапов: предварительная загрузка данных о потерях металла; разбиение на зоны в каждой области потери металла с вычислением объема каждой зоны; подсчет объемов во всех зонах областей потерь металла и вычисление общего объема для всего анализируемого участка трубопровода.

Использование: для контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля дефектов включает в себя: первый процесс формирования ультразвуковых колебаний в поверхности стального листа; второй процесс обнаружения эхо-сигнала F и эхо-сигнала B в ультразвуковых колебаниях; третий процесс корректировки значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного на конце стального листа, на основе значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного в области общей оценки, причем область общей оценки является областью иной, чем конец стального листа; и четвертый процесс оценивания внутреннего дефекта стального листа на основе значения обнаружения эхо-сигнала F, полученного во втором процессе, и значения обнаружения эхо-сигнала B, скорректированного в третьем процессе на конце стального листа.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.

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°.

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.

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.

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.

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленных зеркально относительно плоскости поперечного сечения так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне, дополнительно принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от нижних выкружек головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого электроакустического преобразователя во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, заключение о наличии и ориентации микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных электроакустическими преобразователями. Технический результат: повышение вероятности обнаружения и определения ориентации микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. 3 ил.

Использование: для обнаружения дефектов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ (ультразвуковой) импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса. Технический результат: устранение невозможности надежного и достоверного контроля двухслойных конструкций, у которых первый со стороны преобразователя слой выполнен из материала с низким затуханием ультразвука, а толщина второго слоя мала в сравнении с толщиной первого слоя. 9 ил.

Использование: для неразрушающего контроля степени поврежденности металлов контейнеров с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность контейнера устанавливают ультразвуковые излучатели и приемники сигналов в равном количестве, которые формируют прямоугольные импульсы с соответствующей шириной, длительностью частотой. Измеряют начальную скорость распространения УЗ сигналов в неоднородной среде, по которым рассчитывают величину перемещения датчиков вдоль стенки контейнера и поперек ее. Формируют матрицу сигналов поступивших со всех приемников. С помощью матрицы создают сектор-скан с временами пробега ультразвуковой волны от каждого датчика до каждой точки объема с учетом преобразования ультразвуковых волн при их отражении и преломлении на границах раздела сред. Полученные сигналы компьютерная программа формирует в секторные изображения. Затем секторные изображения формируются в составное В-изображение, на основе которого создаются объемная модель дефекта с различных точек измерения. По изменению объемного изображения с течением времени судят о деградации стенки контейнера. Технический результат: создание портативного способа измерения степени поврежденности металлов контейнеров с качеством результатов контроля, превышающем детализацию, достигаемую при рентгенографическом контроле. 2 табл., 9 ил.

Использование: для оценки величин дефектов в тестируемом объекте при ультразвуковом тестировании. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку величин дефектов в тестируемом объекте, реализуя следующие этапы: определение (S1) набора данных измерений тестируемого объекта; выполнение (S2) обработки способом фокусировки синтезированной апертуры (SAFT-обработки) определенного набора данных измерений; вычисление (S3) ультразвуковых эхо-сигналов для множества величин дефектов в тестируемом объекте посредством моделирования эхо-сигналов для сценария тестирования; выполнение (S4) SAFT-обработки для вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов каждой из множества величин дефектов; оценка (S5) величины дефекта в SAFT-обработке определенного набора данных измерений посредством сопоставления SAFT-обработок вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов. Технический результат: обеспечение возможности оценки величины мелких дефектов на основе способа SAFT. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх