Способ ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение касается неразрушающих испытаний материалов и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий при возведении различного рода помех, в частности при контроле железнодорожных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов . Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет повьшения помехоустойчивости при распознавании полезного сигнала от дефекта на фоне шумов, со спектральными составляющими, охватывающими доплеровский спектр эхо-сигналов. Согласно способу ультразвукового контроля материалов в контролируемом объекте при перемещении относительно него аукстическогопреобразователя возбуждает непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, вьщеляют доплеровский спектр частот эхо-сигнала , из доплеровского спектра выделяют сигналы, соответствующие разныти частотам, и по величине временного сдвига между этими сигналами определяют дефектность изделия. 6 ил. S (Л

„„SU„„1429013 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5ц 4 Г 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4224001/25-28 (22) 14.03.87 (46) 07.10.88. Бюл. У 37 (71) Научно-исследовательский институт мостов Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта (72) А.А.Марков, А.К.Гурвич и Г.А.Копанский (53) 620. 179.16(088.8) (56) Дефектоскопия, 1985, 11 - 1, с. 60-62.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1107041, кл. G 01 N 29/04, 1981. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение касается нераэрушающих испытаний материалов и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий при возведении различного рода помех, в частности при контроле железнодорож. ных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля эа счет повышения помехоустойчивости при распознавании полезного сигнала от дефекта на фоне шумов со спектральными составляющими, охватывающими доплеровский спектр эхо-сигналов. Соглас" но способу ультразвукового контроля материалов в контролируемом объекте при перемещении относительно него аукстического преобразователя возбуж" дает непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, выделяют доплеровский спектр частот эхо-сигнала, из доплеровского спектра выделяют сигналы, соответствующие разным частотам, и по величине временного сдвига мея(цу этими сигналами определяют дефектность изделия. 6 ил.

1429013

Изобретение относится к области

1 еразрушающих испытаний материалов и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий при воздействии различного рода помех, в частности при контроле железнодорожных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов.

Целью изобретения является повы- 1О шение достоверности контроля за счет повьппения помехоустойчивости при распознании полезного сигнала от деекта на фоне шумов со спектральными оставляющими, охватывающими допле- 15 овский спектр эхо-сигналов.

На фиг. 1 представлена схема озвучивания; на фиг. 2 и 3 — форма допле1 овского спектра и вид эхо-сигналов а выходе фильтров при выявлении де- 2() екта с линейным размером, превышащим размер ультразвукового пучка; а фиг, 4 и 5 — форма доплеровского пектра и вид зхо-сигналов на выходе льтров при малом дефекте; на фиг, 6 -25 лок-схема устройства .для реализации способа ультразвукового контроля материалов.

Устройство (фиг. 6) содержит при" фмо-излучающую электроакустическую 3п преобразовательную систему (преобразователь) 1, дефектоскоп 2 с выделением доплеровского спектра эхо-сигна1ов, регистратор 3, дополнительные кпьтры 4 и 5, контролируемое изделие

I с внутренним дефектом.

Способ ультразвукового контроля атериалов осуществляют следующим бразом.

При перемещении наклонного раздель-4 но-совмещенного преобразователя 1 по поверхности контролируемого объекта 6 в нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой f В случае наличия в объекте дефекта, он последовательно озвучивается под текущим углом в пределах основного лепестка диаграммы направленности преобразователя 1 от (ы, + q<) до (а — P ). При этом раздельно-совмео р 50 щенный наклонный преобразователь 1 принимает отраженные от дефекта сигналы. В дефектоскопе 2 происходит усиление принятых сигналов и выделение доплеровского спектра частот. С помощью фильтров 4 и 5, имеющих поло-55 су пропускания значительно меньшую, чем ширина спектра доплеровских частот, осуществляют выделение отдельных

1 спектральных составляющих сигнала.

Сигналы с выходов дефектоскопа и дополнительных фильтров 4 и 5 регистрируются с помощью регистратора 3.

Формирование спектра доплеррвких частот в процессе перемещения преобразователя происходит следующим образом. В начале в момент времени 1 (фиг. 1 и 2) происходит озвучивание крайних участков дефекта частью ультразвукового пучка преимущественно под углом Ы„,„„ о, + q . При этом эхосигнал содержит только одну спектраль-ную составляющую, определяемую выражением

Рд „„цкс 2 4C s n (o + Чр)

Впоследствии, по мере движения преобразователя, происходит постепенное заполнение сечения ультразвукового луча отражателем. Все большая часть

rryqa в пределах диаграммы направленности участвует в формировании суммарного отглаженного сигнала. Это будет приводить к последовательному увеличению числа элементарных отражателей (точнее, изочастотньпс линий), начиная от О до максимального их значения, при полном озвучивании всей площадки дефекта, озвучиваемой сканирующим лучом. Результирующий частотный спектр также будет расширяться от нулевого значения до максимального (фиг. 2, в момент времени t «t<).

Таким образом, в процессе заполнения сечения луча отражающей поверхностью протяженного дефекта ширина доплеровского спектра в основном определяется той частью ширины диаг-; . раммы направленности преобразователя в плоскости падения луча, которая участвует в формировании отраженного сигнала. В момент времени начинается сход ультразвукового луча с отражателя, т.е. степень заполнения сечения луча отражателем начинает уменьшаеться от 1 до О. Естественно при этом последовательно уменьшается и число дискретных спектральных линий, образующих результирующий спектр сигнала. В момент схода луча с другого края дефекта (в момент времени t4) озвучивание этой кромки происходит под углом „„ = a — g<, соответственно и эхо-сигнал в этот момент времени содержит только одну спектральную составляющую

1429013

Е4 и 2 Ео з3п (а, -4р ).

Таки м образом, в процессе сканирования протяженного отражателя про-исходит расширение мгновенного спектра эхо-сигналов от О до максимального значения и последовательное уменьшение его до значения нулевого. 10

Для дефектов, имеющих отражающую плоскость меньше размера сечения ультразвукового пучка, ширина спектра будет иной: максимальная ширина доплеровского спектра от отражателя не будет достигать максимально возможной ширины gF>, определяемой в первом случае диаграммой направленности преобразователя, В данном случае, определяющим является линейный размер 20 отражателя в плоскости падения луча.

В то же время характер изменения доплеровской частоты от F „ „, до

F< „„ сохраняется (фйг. 4).

Вследствие имеющейся зависимости 25 между частотным спектром и угловым распределением интенсивности акустического поля разделение частотного спектра эхо-сигнала на две узкие частотные полосы эквивалентно рас- З0 щеплению диаграммы направленности преобразователя на два узких квазилчча с осями, расположенными под углом („,акс и А м„„к Hîpì H (фиг. 1) . В процессе сканирования эти квазилучи будут последовательно озвучивать отражатель расположенный внутри контролируемого изделия, При этом моменты нахождения отдельно каждого квазилуча в одной и той же отражаю- 40 щей зоне дефекта будут смещены во времени тем больше, чем больше глубина h расположения отражателя и чем шире результирующая диаграмма направленности преобразователя, т.е. чем больше разнесены друг от друга углы 0(ц и О(щакс ("яа макс В амин )

Естественно моменты появления сигналов с выходов фильтров 4 и 5 также бчдчт разнесены по времени на величину лс (фиг. 3 и 5), что и будет являться признаком полезного сигнала. Помехи электрического характера и акустические реверберационные шумы будут возникать одновременно в обоих дискретных фильтрах и не будут обладать характерными для эхосигналов от дефектов временным сдвигом

При появлении дефектов, имеющих в плоскости падения луча линейные размеры, превышающие размер сечения луча на глубине расположения дефектов,- сигналы с выходов фильтров 4 и 5 по времени частично перекрываются (фиг. 3) ° При выявлении меньших дефектов, в том числе и точечных, сигналы с фильтров 4 и 5 разнесены по времени (фиг. 5). О принадлежности этих сигналов эхо-сигналу от одного дефекта позволяет судить вид сигнала с длительностью 7 непосредственно с выхода дефектоскопа. Выходные сигналы с дискретных фильтров разнесены по времени не более, чем на длительность эхо-сигнала.

Формул а изобретения

Способ ультразвукового контроля иэделий, заключающийся в том, что при взаимном перемещении приемноизлучающего электроакустического преобразователя и контролируемого объекта в нем возбуждают непрерывные упругие колебания с заданной частотой, принимают отраженные от дефекта сигналы, регистрируют допле-, ровский спектр частот эхо-сигнала и по этому спектру определяют дефектность.изделия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет повышения помехоустойчивости, дополнительно регистрируют сигналы, соответствующие двум разным частотам доплеровского спектра, измеряют временный сдвиг между этими сигналами, а дефектность изделия определяют по измеренному временному сдвигу.

1429013

1429013

1429013

Составитель Г. Федоров

Редактор С. Пекарь Техред М.Дидык КорректоР В. Бутяга

Заказ 5118/41 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4