Способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковом контроле изделий
Изобретение относится к облас- Tii неразрушающего контроля и имеет целью повьппение достоверности контроля акустического контакта (АК) между пьезопреобразователем (П)дефектоскопа и контролируема изделием. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что о состоянии АК судят по соотношению в зоне АК входных акустических сопротивлений П и контролируемого изделия, причем соотношение входных акустических сопротивлений определяется по измеренному входному электрическому импедансу на антирезонансной частоте с учетом расчетной формулы,.1 ил. i сл
СОЮЗ С08ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4071266/25-28 (22) 26.05,86 (46) 15,04,88, Бвп. № 14 (71) Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса (72) IT,-Б.П.вилюс и П,В.Сабонис (53) 620,179,16 (088,8} (56) Авторское свидетельство СССР № 1027604, кл, С 01 11 29/04, 1983. Авторское свидетельство СССР ¹ 868566, кл. (01 N 29/04, 1981. „„SU„„1388772 А1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АКУСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ КОНТРОЛЕ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и имеет целью повышение достоверности контроля акустического контакта (АК) между пьезопреобразователем {П).дефектоскопа и контролируемым изделием. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что о состоянии АК судят по соотношению в зоне АК входных акустических сопротивлений П и контролируемого изделия, причем соотноше" ние входных акустических сопротивлений определяется по измеренному вход- ф ному электрическому импедансу на антирезонансной частоте с учетом расчетной формулы,.1 ил. С: 1388772 Z = R(†- 1) h U1 С другой стороны известно, что измеренный таким образом модуль Z.„ входного электрического импеданса связан с отношением Z /Z, входных акустических сопротивлений контролируемого изделия 7 и пьезопластины 2 следующей функциональной зависимостью: ! (1) Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии различных материалов и изделий, Целью изобретения является повышение достоверности контроля акустического контакта за счет учета величины коэффициента электромеханичес" кой связи пьезопластины. На чертеже представлена функцио-, нальная схема устройства для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит генератоР 1 гармонического сигнала, частота которого равна антирезонансной частоте пьезопластины 2 пьезоэлектрического преобразователя с переключателями S< и S< дефектоскопа 3, индикатор 4 напряжения, измеритель 5 отношения напряжений и нагрузочный резистор б, Позицией 7 обозначено изделие. Контроль состояния акустического 25 контакта осуществляется следующим образом. После установки пьезоэлектрического преобразователя дефектоскопа 3 на контролируемое изделие 7 он отключается от приемно-передающего ь тракта дефектоскопа 3 и подсоединяется к устройству контроля акустического контакта, переключатели S и S2 переводятся в положение а. Из генератора 1 на пьезоппастину 2 подается возбуждающий сигнал, При этом измеритель 5 отношений фиксирует отношение U,/U 2 амплитудных значений на Ряже и на выходе генератора 1 и 40 нагрузочном резисторе б, сопротивления R которое регистрируется индикатором 4 напряжений. Модуль Е„ входного электрического импеданса на антирезонансной частоте пьеэопласти- 45 ны 2 преобразователя может быть определен по измеренному соотношению U,/U, так как К 7 где К, - экспериментальное отношение входных акустических сопротавлений изделия и пьезопластины; К - коэффициент электромеханической связи пьезоматериала пьезопластины; К, — коэффициент демпфирования пьезопластины; хсь 1/2 аг ов f.,è С,- соответственно антирезонансная частота и статическая емкость пьезопластины, Нарушение акустического контакта между изделием 7 и пьезопластиной 2 преобразователя по характеру воздействия на входной электрический импеданс пьезопластины эквивалентно уменьшению входного акустического сопротивления Е материала иэделия 7 в зоне акустического контакта. Поэтому относительное. отклонение (коэффициент $„) экспериментапьно определенного соотношения К 2 от из.вестного значения отношения Е z/Z, волновых акустических сопротивлений материала контролируемого изделия 7 и пьезопластины 2 г ьезоэлектрического преобразователя может быть представлено в виде Е 2/Еь к Е /Z (3) что позволяет судить о надежности акустического контакта пьезопреобразователь — контролируемое иэделие. С учетом (2! выражение (3) принимает следующий вид: Zo 4К+ ;,= г-— Z,( — К,). (4) Коэффициент К„ демпфирования является паспортным параметром пьезопреобразователя и может быть определен экспериментальным путем. Признаком отсутствия нарушений акустического отношения Z2/Е, и ant риорно известного состояния Z 2/Z< волновых акустических импедансов ис-, следованного объекта и пьезопластинки преобразователя является т„= О. 1388772 Признаком полного отсутствия акусти.ческого контакта является значение у„= I, Значение коэффициента у зависит и только от состояния акустического контакта пьезопластины преобразователя и контролируемого изделия, а также от точности определения параметра Е„, Zq/Е,, хсзр К, К,, практически 10 не зависит от состояния поверхности и профиля тыльной стороны изделия 7, что позволяет повысить достоверность контроля акустического контакта. Если требуется оценить состояние 15 акустического контакта, например, между пьеэопластинкой из пьезокерамики ЦТС-19 и алюминиевым изделием (Z /Z = 1 ° 83 ° k I = 0 45 в хсо= 25м В ** 25 „, К = 0,1), то, учитывая (2), 20 выражение (4) можно переписать следующим образом: l-l 83 — — — - — — — 0 1 (5) 0 81 к Ф Т (— 1) Таким образом, индикатор 4, подключенный к выходу измерителя 5 отношений,напряжений Б, и U<, при соответствующей градуировке шкалы регистрирует окончательный результат, т.е. коэффициент ук, позволяющий судить о состоянии акустического контакта. Исследования, проведенные методом АРД-диаграмм при помощи дефектоскопа УД-23УМ на стандартном образце из плексиглаза, показали, что значение у„, соответствующее удовлетворительному контакту, составляет порядка О, I, При соблюдении условия c0,1 кдоля погрешности за счет нарушения контакта составляет порядка 15Ж от номинального значения рабочей погрешности. Формула из обре тения где Z„ — модуль входного электрического импеданса пьезопластины пьезоэлектрического преобразователя, установленного на изделии; К вЂ” коэффициент электромеха нической связи пьезоматериала пьезопластины; Z< иŠ— волновые акустические сопротивления соответс ственно материалов пьеэопластины и изделия; К, — коэффициент демпфирования пьезопластины, х с, i/2T f áс» fó c, — соответственно антирезонансная частота и статическая емкость пьезопластины, Способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковом контроле изделий, заключающийся в том, что устанавливают пьезоэлектрический преобразователь на изделие, возбуждают ультразвуковые колебания в изделии путем подачи электрического сигнала на пьезопластину преобразователя, измеряют электрические параметры пьезопластины, по которым определяют качество акустического контакта, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в качестве электрического параметра пьезопластины измеряют модуль ее входного электрического импеданса на антирезонансной частоте, а качество акустического контакта определяют по величине коэффициента, определяемого из выражения Е„хс. 1388772 Составитель С. Волков Техр ед A . .Кр а в чук Корректор М.Демчик Редактор Э „Слиган Заказ 15 74/45 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
