Способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов и устройство для осуществления способа

 

Союз Соввтскик

Социалистичеснин

Республик

ОПИСАНИЕ(900179

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13.02.80 (2!) 2882080/2g-28 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень tp 3

Дата опубликования описания 23.01.82 (51) М. Кд.

6 01 М 29/04

Гоеуддрствонный комитат

СССР ао делам нзо4ретеннк н отнрытнй (53) УДК 620,179..16(088.8) (72) Авторы изобретения

В А Дузенко и В,И Панин (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРИНЫ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ДЕФЕКТОСКОПОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Изобретение относится к ультразвуковому контролю качества мате" риалов и изделий, а именно к технике измерения и контроля ширины диаграммы направленности пьезоэлект" рических преобразователей и дефектоскопов.

Известен способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что определяют соотношение амплитуд сигналов, отраженных от искусственного дефекта, например несплошности, на двух и более частотах возбужденных в эталонном образце ультразвуковых колебаний (11 .

Недоста-.ком способа является низкая точность определения ширины диаграммы направленности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, заключающийся в том, что в образце с искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы

S от искусственного отражателя образца и измеряют отношение ампли, туд эхо-сигналов относительно их максимального значения(2) .

Недостатками способа являются

10 низкая точность измерений, обусловленная влиянием нестабильности акустического контакта между преобразователем и поверхностью образца, и низкая производительность пове"

1S рочных работ, связанная с длительностью притирания преобразователя к поверхности образца и многократными перемещениями образца при изме рениях.

Известны устройства для определе" ния основных характеристик и параметров преобразователей, например устройство для определения коэффи9001 79

t5

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст" ройство для определения ширины диаграммы направленности преобразователей и дефектоскопов, содержащее генератор импульсов, электрически соединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измеритель отношения амплитуд эхо-импульсов, электрически соединенный с преоб" разователем(4) .

Недостатками известного устройст" ва при его использовании в псверке преобразователей и дефектоскопов являются низкая точность изме1рений и необходимость применения дополнительных механизмов для притирки и перемещения преобразователей по поверхности образца.

Цель изобретения - увеличение точности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что используют образец с несколькими искусственными отражателями, равноудаленными от центрального отражателя, фиксируют положение преобразователя таким образом, чтобы амплитуды эхо-сигналов от равноудаленных дополнительных отражателей были равны, измеряют отношения амплитуд эхо-сигналов от центрального и дополнительных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности в эхо-режиме на уровне 0,5, 50

При этом в устройстве преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец акустической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленны-1и oTpàæàòåëÿèè одинакового размера и с одинаковоЛ отражательнойй способностью, равнсудаленными от центрального отражателя по угловой и радиальным координатам

25 циентов преобразования и амплитуд" но-частотной характеристики преоб= разователей, включающее генератор радиоимпульсов, усилитель, осциллограф, селектор, анализатор спектра, 5 частотомер, исследуемый искатель, образец и измерительный искатель Щ .

Однако это устройство характеризуется сложностью конструкции и ограниченностью применения, так как значения характеристических импедансов образца и контролируемого иэделия должны быть близкими, а затухание в материале образца малым. полярной системы координат, центр которой лежит в точке пересечения поверхности, на которой установлен преобразователь с нормалью к этой поверхности, восстановленной через центральный отражатель.

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2, электрически соединенный с генератором 1, образец 3 акустической нагрузки, в котором выполнены ненаправлен- ные центральный отражатель 4 и дополнительные отражатели 5-8 и измеритель 9 отношения амплитуд эхоимпульсов, электрически соединенный с преобразователем 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Акустические импульсы излучаются в образец 3 акустической нагрузки преобразователем 2, который возбуждается генератором 1, при этом формируется акустическое поле преобразователя 2. Распространяясь в образец 3 акустической нагрузки сигналы отражаются от ненаправленных отражателей 4-8 одинакового размера и с одинаковой отражающей способностью. Отраженные эхо-сигналы возвращаются на преобразователь 2 разделенными во времени и поступают на измеритель 9 отношения амплитуд эхо-сигналов. Перемещая преобразователь 2 по поверхности образца 3 акустической нагрузки добиваются, чтобы на измерителе о отношения амплитуд эхо-импульсов от равноудаленных от центрального отражателя 4 были равны, затем преобразователь 2 устанавливают неподвижно и при измерениях его положение сохраняется неизменным. Измеряя отношение амплитуд эхо-импульсов от дополнительных отражателей -8 относительно центрального отражателя 4, определяют волновой параметр.а. из соотношения где o(. - угол между центральным 4 и дополнительными отражателями g-8;

3 - функция Бесселя 1-го рода;

900179

- Э - отношение амплитуд эхо-сигJ ц,ектр налов от центрального 4 и дополнительных 5-8 отражателей.

Ширина диаграммы направленности преобразователя в эхо-режиме характеризуется значением диаграммы направленности на уровне 0,5. Ее находят по известной величине 0 из соотношения 8 2 arcsin 0,52, где 8 - ширина диаграммы направленности.

B устройстве и.способе уменьшается влияние погрешности, обусловленной переходным слоем и его нестабильностью, увеличивается точность измерений примерно е 5-6 раз по сравнению со способом и устройством, применяемых для этих целей в настоящее время.

Формула изобретения ! . Способ определения ширины диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, заключающийся в том, что в об" разце с искусственным отражателем возбуждают акустические импульсы, принимают преобразователем эхо-сигналы от искусственного отражателя образца и измеряют отношение амплитуд эхо-сигналов относительно их максимального значения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, используют образец с несколькими искусственными отражателями, равноудаленными от центрального отражателя, Фиксируют положение преобразователя таким образом, чтобы амплитуды эхо" сигналов от центрального и дополни" тельных отражателей были равны, измеряют отношения амплитуд эхо-сигналов от равноудаленных дополнитель ных отражателей и рассчитывают ширину диаграммы направленности в эхорежиме на уровне 0,5.

2. Устройство для осуществления способа no n.1, содержащее генератор импульсов, электрически соединенный с преобразователем, образец акустической нагрузки с ненаправленным отражателем, измеритель отношения амплитуд эхо-импульсов, электричес" ки соединенный с преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, преобразователь установлен на образце неподвижно, а образец аку тической нагрузки снабжен дополнительными ненаправленными отражателями одинакового размера и с одинаковой отражающей способностью, равноудален" ными от центрального отражателя, по угловой и радиальным координатам полярной системы координат, центр которой лежит в точке пересечения поверхности, на которой установлен преобразователь с нормалью к этой поверхности, восстановленной через центральный отражатель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Неразрушающие испытания.

Под ред. P.Мак-Мастера, И.-Л., "Энер- гия", 1965, кн. 2, с. 325.

2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.

Под ред. В.В.Клюева. И., "Машиностроение", 1976, кн. 2, с. 195 (npo" тотип) .

3. Там же, с. 193.

4. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Основные параметры и методы их измерений. ГОСТ

123702-79, и. 4,5.2. прототип).

900179

Составитель K.Ëåoíoâ

Техред А.Бабинец Корректор A.ференц

Pедактор Н.Джуган

Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дегам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 с

За к аз 1 21 73/6 1 филиал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная, 4