Способ контроля дефектности изделий



Способ контроля дефектности изделий
Способ контроля дефектности изделий

 

G01N29/36 - 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 2616758:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Использование: для диагностики изделий сложной геометрии. Сущность изобретения заключается в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания электромагнитным способом, измеряют параметры колебаний и разность фаз между опорным сигналом и колебаниями изделия в нескольких различных точках, возбуждают бигармонические колебания, выделяют сигнал отклик на комбинационных частотах, а по изменению параметров этого сигнала в сравнении с эталонными параметрами изделия без дефекта судят о наличии или отсутствии значимых дефектов в проверяемом изделии. Технический результат: обеспечение возможности повышения чувствительности к выявлению мелких скрытых дефектов. 1 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для диагностики металлических изделий сложной геометрии, например деталей машин, по параметрам ультразвуковых колебаний.

Известен способ обнаружения трещин в твердом теле (описан в патенте RU 2219538, опубл. 20.12.2003, МПК7 G01N 29/04). Сущность этого способа заключается в том, что в твердом теле возбуждают первичные акустические волны различных частот, которые, взаимодействуя на трещине, генерируют вторичные акустические волны на комбинационных частотах. Затем измеряют амплитуды первичных и вторичных волн, на основании которых определяют коэффициент наличия трещины, по превышению которым порогового значения, определяемого на основе измерений бездефектного твердого тела, судят о наличии трещин. При этом первичные акустические волны производят путем последовательного возбуждения ультразвуковых волн на ряде частот. Одновременно с этим возбуждают упругие колебания на собственных частотах посредством ударного воздействия на твердое тело. Далее проводят измерения параметров колебаний на собственных и комбинационных частотах. Коэффициент наличия трещин рассчитывают по формуле, учитывающей амплитуды возбужденных комбинационных частот, амплитуды возбуждаемых ультразвуковых волн и амплитуды возбуждаемых упругих колебаний.

Общим с заявляемым способом, кроме области применения, является использование эффекта модуляции ультразвуковых волн и измерение параметров ультразвуковых колебаний на комбинационных частотах.

Недостатком данного способа является невысокая достоверность обнаружения дефекта из-за дополнительной модуляции излучаемой и принимаемой ультразвуковых волн в момент возбуждения в твердом теле упругих колебаний. В момент удара по поверхности твердого тела в нем возбуждаются затухающие акустические волны, которые приводят к дополнительной модуляции излучаемых и принимаемых акустических волн. Лишь спустя определенное время после удара твердое тело начинает колебаться на собственных резонансных частотах, используемых в данном способе для модуляции параметров трещин. Кроме того, к недостаткам способа следует отнести невысокую повторяемость результатов одиночных измерений, так как технически сложно реализовать механические удары с одинаковыми параметрами возбуждаемых волн. Нестабильность параметров удара требует усреднения результатов многократных измерений, что в конечном итоге увеличивает общее время измерений.

Наиболее близким аналогом, который выбран в качестве прототипа, является способ контроля дефектности изделий (патент RU 2334225, опубл. 20.09.2008, МПК7 G01N 29/04). Способ заключается в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания, изменяют частоту вынужденных колебаний до возникновения резонансных колебаний в изделии, измеряют параметры резонансных колебаний. При этом возбуждают колебания изделия электромагнитным способом, измеряют разность фаз между опорным возбуждающим сигналом и колебаниями изделия в нескольких различных точках, а по изменению разности фаз колебаний судят о наличии дефекта. В изделиях, где дефекты отсутствуют, разность фаз будет изменяться по определенной зависимости, а при наличии дефекта разность фаз существенно изменится, что и будет являться признаком дефектного изделия.

Данный способ имеет недостаток, к которому можно отнести его невысокую чувствительность к выявлению мелких скрытых дефектов. Указанный недостаток связан с методом контроля дефектности изделия. В данном способе не применяется эффект модуляции ультразвуковой волны параметрами дефектов изделия, то есть практически не используются нелинейные акустические эффекты. Однако из литературных источников достоверно известно (см., напр., Казаков В.В., Сутин A.M. Использование эффекта модуляции ультразвука вибрациями для импульсной локации трещин // Акустический журнал, т. 47, №3, 2001, с. 364-369), что трещины и другие дефекты приводят к резкому возрастанию нелинейных акустических эффектов.

Технический результат - повышение чувствительности способа к выявлению мелких скрытых дефектов в изделиях за счет использования нелинейных акустических эффектов, возникающих из-за наличия дефектов в изделии и изменяющих сигнал отклик на комбинационных частотах.

Указанный технический результат достигается тем, что в изделии возбуждают вынужденные колебания электромагнитным способом, измеряют параметры колебаний и разность фаз между опорным сигналом и колебаниями изделия в нескольких различных точках. Отличие от прототипа в том, что в изделии возбуждают бигармонические колебания, выделяют сигнал отклик на комбинационных частотах, а по изменению параметров этого сигнала в сравнении с эталонными параметрами изделия без дефекта судят о наличии или отсутствии значимых дефектов.

Способ контроля дефектности изделий реализуется с помощью устройства, изображенного на чертеже. Устройство содержит синтезатор частоты 1, первый усилитель мощности 2, второй усилитель мощности 3, электроакустический преобразователь (ЭАП) электромагнитного типа 4, узел крепления контролируемого изделия 5, пьезоэлектрический преобразователь 6, блок селективных усилителей 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 и электронную вычислительную машину (ЭВМ) 9 с программным пакетом Lab-VIEW.

Принцип возбуждения колебаний в контролируемом изделии основан на использовании закона Ампера. На изделие, по которому протекает электрический ток и которое находится в магнитном поле, действует сила Ампера:

,

где dF - модуль силы Ампера, действующей на малый участок изделия, находящегося в магнитном поле индукции В; I - сила тока, протекающего через изделие; α - угол между векторами В и .

Устройство работает следующим образом. На исследуемое изделие через узел крепления 5 подают высокочастотный сигнал переменного тока с первого усилителя мощности 2 и воздействуют переменным магнитным полем, создаваемым ЭАП 4 без электрического контакта с изделием.

Высокочастотный сигнал переменного тока имеет следующий вид:

I=Iωcos(ωt+ϕω),

где Iω - амплитуда тока высокочастотного сигнала; ω - его круговая циклическая частота; ϕω - его фаза в начальный момент времени.

Учитывая связь индукции магнитного поля ЭАП 4 с силой переменного тока низкой частоты, протекающего по нему, которая имеет вид: В=μμ0nI, индукцию магнитного поля, создаваемого ЭАП 4, можно представить так:

B=μμ0nIΩcos(Ωt+ϕΩ)=BΩcos(Ωt+ϕΩ),

где BΩ=μμ0nIΩ - амплитудное значение индукции переменного магнитного поля низкочастотного сигнала; μ - магнитная проницаемость среды; μ0 - магнитная постоянная; n - число витков на единицу длины; IΩ - амплитуда тока сигнала низкой частоты Ω; ϕΩ - начальная фаза низкочастотного сигнала.

В результате воздействия на изделие переменного тока частоты ω и переменного магнитного поля частоты Q, величина силы Ампера, действующей на участок изделия, будет изменяться по бигармоническому закону:

,

возбуждая в изделии первичные вынужденные ультразвуковые волны. Эти волны, распространяясь по изделию и взаимодействуя с дефектами, порождают вторичные волны на комбинационных частотах за счет нелинейности среды, содержащей дефекты. С помощью пьезоэлектрического преобразователя 6 и блока селективных усилителей 7 выделяется сигнал отклик на комбинационных частотах, параметры которого отражают нелинейные акустические эффекты, вызванные наличием дефектов в изделии.

Измеренные значения амплитуд и фаз сигнала отклика на комбинационных частотах преобразуются в цифровую форму с помощью АЦП 8 и вводятся в ЭВМ 9 для дальнейшей обработки. В соответствии с написанной программой в среде LabVIEW строятся графики зависимостей амплитуд и фаз сигнала отклика на комбинационных частотах, измеренных в разных точках по длине изделия, которые потом сравниваются с эталонными графиками изделия, не содержащего дефекты. Для наглядности дополнительно программно реализованы в среде LabVIEW такие измерительные устройства, как осциллограф, анализатор спектра и частотомер.

Измерительные сигналы высокой и низкой частоты, а также опорный сигнал для измерения фазы формируются с помощью синтезатора частот 1, который содержит кварцевый опорный генератор, систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и несколько делителей частоты для получения сетки частот от 20 кГц до 4 МГц с шагом в 10 кГц. Параметры этих сигналов (амплитуда и частота) могут изменяться по команде с ЭВМ 9.

Способ контроля дефектности изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания электромагнитным способом, измеряют параметры колебаний и разность фаз между опорным сигналом и колебаниями изделия в нескольких различных точках, отличающийся тем, что в изделии возбуждают бигармонические колебания, выделяют сигнал отклик на комбинационных частотах, а по изменению параметров этого сигнала в сравнении с эталонными параметрами изделия без дефекта судят о наличии или отсутствии значимых дефектов в проверяемом изделии.



 

Похожие патенты:

Способ относится к области измерительной техники и может быть использован для оперативного контроля уровня и плотности жидкости в баках резервуарного парка, что актуально для предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, авиационной, медицинской, пищевой промышленности.

Использование: для измерения параметров ультразвуковых волн (УЗВ) при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что перед проведением основного измерения получают информацию о помехе, для чего в исследуемой среде располагают излучающий и приемный преобразователи, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления, соответствующего волне помехи, запоминают полученный импульс, после чего проводят основное измерение, нормируют амплитуду первого вступления импульса, совмещают его с первым вступлением импульса, полученного при предварительном измерении, и производят вычитание импульсов.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований, и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей.

Группа изобретений относится к средствам диагностики целостности корпуса оборудования. Технический результат – повышение точности определения потерь целостности корпуса оборудования.

Изобретение относится к области медицины, в частности к области онкологии и урологии, и касается способа выбора отделов предстательной железы для пункции при диагностике рака предстательной железы.

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.

Изобретение может быть использовано для измерения уровня границы жидкостей с разными плотностями и электропроводностями, диэлектрическими проницаемостями от 1,5 единиц, границы жидкость - осадок на предприятиях нефтегазовой отрасли в атомной энергетике.

Использование: для обнаружения дефектов в стенке трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвуковых преобразователей возбуждают импульсы упругой волны в перекачиваемой по трубопроводу жидкости под заданным углом к внутренней поверхности трубопровода по ходу перемещения дефектоскопа и против перемещения дефектоскопа через равные интервалы пройденного пути, анализируют эхо-импульсы из стенки трубопровода, амплитуды которых превысили заданный пороговый уровень, при этом измеряют время регистрации наибольшего эхоимпульса после каждого возбуждения ультразвукового преобразователя, а дефект считают зарегистрированным, если в течение не менее чем в трех последовательных возбуждениях ультразвукового преобразователя, излучающего ультразвуковые импульсы по ходу движения дефектоскопа, время регистрации эхо-импульса постоянно уменьшается, или у ультразвукового преобразователя, излучающего против хода движения дефектоскопа, время регистрации эхо-импульса постоянно увеличивается.

Использование: для обнаружения и анализа отложений в системе, вмещающей жидкость. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает: испускание, на первой стадии, ультразвуковым преобразователем ультразвукового испускаемого сигнала в направлении отражающего участка, регистрацию, на второй стадии, регистрирующим средством ультразвукового отраженного сигнала, полученного в результате отражения ультразвукового испускаемого сигнала в области отражающего участка, определение, на третьей стадии, распределения времени пробега регистрируемого ультразвукового отраженного сигнала в зависимости от заданной переменной и анализ, на четвертой стадии, распределения с целью выявления по меньшей мере частичного осаждения отложений на отражающем участке.

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.

Изобретение относится к геофизическим, а в частности к сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки сейсмоакустических преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов. Согласно заявленному устройству использована система, включающая монолитный блок, два многолучевых интерферометра, акустически развязанных с монолитным блоком, фотоприемники и измерители, мозаичного излучающего элемента, жестко закрепленного с обратной стороны монолитного блока, на котором устанавливаются эталонный и калибруемый сейсмоакустические преобразователи. Технический результат – повышение достоверности измерений и точности возбуждения. 1 ил.

Раскрыты способ и устройство для определения саморасцепа железнодорожного состава, когда один или более железнодорожных вагонов/пассажирских вагонов (401) случайно расцепляются от остальной части железнодорожного состава. Способ заключает в себе выполнение распределенного акустического считывания на оптическом волокне (104a, 104b), развернутом вдоль длины железной дороги, чтобы предоставлять множество продольных акустических считывающих частей вдоль железной дороги (201). Акустический отклик анализируется, чтобы определять сигнатуру, указывающую саморасцеп железнодорожного состава. Для этого осуществляют определение акустических событий (302, 303), связанных с различными частями железнодорожного состава, и определение, когда разделение между двумя событиями превышает пороговую величину. Повышается достоверность определения саморасцепа. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: для производства пищевых продуктов. Сущность изобретения заключается в том, что в общем варианте осуществления системы для производства пищевого продукта включают в себя по меньшей мере один теплообменник, по меньшей мере один резервуар для пищевого продукта, по меньшей мере один трубопровод, расположенный ниже по потоку от резервуара для пищевого продукта, для потока пищевого продукта и детектор потока, соединенный с трубопроводом снаружи. Детектор потока включает в себя процессор и машиночитаемый носитель, хранящий команды, выполнение которых заставляет процессор осуществлять анализ расширенного спектра потока пищевого продукта, проходящего по трубопроводу. Также предложены способы производства пищевых продуктов. Технический результат: обеспечение возможности более совершенной процедуры асептической обработки пищевых продуктов, определения местоположения границы раздела вода/пищевой продукт, а также снижение риска упаковки разбавленного пищевого продукта. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для определения механических напряжений в рельсах. Сущность изобретения заключается в том, что на рельсовые нити устанавливают преобразователи, подключают их к приемному устройству, производят начальные (эталонные) измерения, величину механических напряжений определяют по результатам измерения временных задержек прихода ультразвукового сигнала к приемникам от начальных измерений, при этом измерение начального напряжения осуществляют подключенным к приемному устройству преобразователем, установленным на отрезке рельса, размещенном на перемещающейся по рельсовому пути тележке, дополнительно измеряют временные задержки прихода ультразвукового сигнала к приемному устройству в зависимости от высоты рельса, подключенными к нему преобразователями продольной волны, установленными на отрезке рельса, и поверхности рельсовых нитей и механические напряжения определяют по заданной математической формуле. Технический результат: повышение точности определения механических напряжений в рельсах в динамике. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Наверх