Способ ультразвукового контроля изделия и устройство для его осуществления

 

Использование: в ультразвуковой дефектоскопии, медицинской диагностике, неразрушающем контроле материалов и изделий. Сущность: способ предусматривает создание ультразвукового пучка посредством электроакустического преобразователя, фокусировку пучка с помощью акустических фокусирующих средств и ввода его в контролируемое изделие при одновременном сканировании последнего. Отраженный от контролируемого изделия пучок принимают электроакустическим преобразователем. При этом вводимый и отраженный ультразвуковые пучки в процессе фокусировки подвергают диафрагмированию. Устройство содержит электроакустический преобразователь, первую и вторую управляемые акустические линзы, выполненные из жидких кристаллов, и диафрагму. Обе линзы и диафрагма собраны в объектив, а пространство между электроакустическими преобразователями и контролируемым изделием заполнено иммерсионной жидкостью. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностике.

Известен способ ультразвуковой фокусировки акустического пучка, заключающийся в фокусировке акустического пучка с помощью рефлектора и размещаемого в его фокусе акустического пучка с помощью рефлектора и размещаемого в его фокусе акустического преобразователя (Акустический журнал, 1965, вып. II, N 4, с. 448).

Способ не обеспечивает эффективной фокусировки ультразвуковой энергии в связи с недостаточностью размеров рефлектора, которые надо выполнять более 0,5 м в диаметре для обеспечения необходимой чувствительности контроля.

Наиболее близким к заявленному способу является способ сканирования объектов ультразвуковым излучением, включающий образование ультразвукового пучка посредством электроакустического преобразователя, фокусировку ультразвукового пучка с помощью акустических фокусирующих средств и ввод его в контролируемое изделие [1].

Недостатком данного способа является недостаточная глубина резкости при дефектоскопии вследствие размазывания фокуса ультразвуковых лучей.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для ультразвукового контроля изделия, содержащее электроакустический преобразователь и управляемую акустическую линзу, выполненную из жидких кристаллов [2].

Недостатком устройства является большой уровень шумовых помех, снижающих чувствительность устройства, по сравнению с эхо-сигналом от дефекта в изделии.

Цель изобретения - снижение уровня помех и увеличение чувствительности.

Цель достигается тем, что ввод акустического пучка в изделие и прием его обратно осуществляются при диафрагмировании излучаемого и принимаемого сигналов при постоянном сканировании контролируемого объекта.

Конструктивно это реализуется с помощью управляемых линз из жидких кристаллов, собранных в объектив с диафрагмой, а пространство в объективе от акустического преобразователя до контролируемого изделия заполнено иммерсионной жидкостью.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит как минимум две линзы 1 и 2 жидких кристаллов, установленную между ними диафрагму 3, акустический преобразователь 4, регистрирующий дефект 5.

За счет управления линзами из жидких кристаллов 1 и 2, хотя бы одна из которых является управляемой, происходит настройка объектива на дефект 5 в изделии так, чтобы дефект 5 совпал с фокусом F объектива.

Способ осуществляется следующим образом.

Ультразвуковой пучок от акустического преобразователя 4 проходит через линзу 1, собирается в точке 0, лежащей на оси объектива и в центре отверстия диафрагмы 3, за которой пучок опять расходится и проходит через линзу 2 и собирается в фокусе F. При совмещении точки F с дефектом 5 отраженный эхо-сигнал проходит в обратном порядке через линзу 2, фокусируется в точку 0 и за счет диафрагмы 3 с отверстием в точке 0 через линзу 1 попадает на акустический преобразователь очищенный-отраженный сигнал.

Очищение отраженного от точки F сигнала происходит в диафрагме, так как через точку 0, находящуюся в отверстии диафрагмы 3, проходят только сигналы от точки F, все остальные сигналы от других объектов, проходящих через линзу 2, задерживаются непрозрачной диафрагмой 3, вследствие чего уровень помех шумов, достигающих акустического преобразователя 4, снижается, что приводит к увеличению чувствительности преобразователя 4.

П р и м е р. Линзы 1 и 2 выполняют из стали Х17Н12М2Т, заполняют жидким кристаллом МББА 2 типа. Между ними установлена непрозрачная диафрагма 3, например из металлического диска, покрытого слоем эпоксидной смолы в смеси с порошками хрома, вольфрама и резины, с отверстием в центре, совпадающим с точкой 0.

Акустический преобразователь 4, линзы 1 и 2 с диафрагмой 3 помещаются в иммерсионную жидкость, в качестве которой выбрана вода.

Вследствие того, что посторонние сигналы задерживаются диафрагмой 3, снижается уровень посторонних шумов, вследствие чего чувствительность акустического преобразователя 4 возрастает. Происходит это вследствие того, что все сигналы, прошедшие через линзу 2, фокусируются в плоскости диафрагмы 3, а поскольку последняя непрозрачная, то они не достигают преобразователя 4. В диафрагме существует только одно отверстие в центре, совпадающее с точкой 0, в которой пересекаются все ультразвуковые лучи, отраженные (исходящие) из точки F, поэтому до акустического преобразователя 4 доходят только лучи из точки F.

Таким образом, снижение уровня помех в виде посторонних шумов, существующих в изделии вместе с эхо-сигналами и снижающих вследствие своего фона чувствительность контроля, устраняется диафрагмированием ультразвукового сигнала.

Конструктивно это осуществляется введением диафрагмы в акустический объектив, заполненный иммерсионной жидкостью. Диафрагмирование ультразвукового сигнала повышает разрешающую способность ультразвукового контроля (за счет снижение помех в виде шумов), а в случае измерения координат расположения дефекта - его точность. Кроме того, диафрагмирование ультразвукового сигнала исключает попадание лучей на края оптики и, следовательно, уменьшает аберрацию и повышает глубину резкости при контроле изделий. Устранение всех видов помех (шумов, аберраций), указанных в описании, приводит к повышению чувствительности контроля.

Формула изобретения

1. Способ ультразвукового контроля изделия, включающий образование ультразвукового пучка посредством электроакустического преобразователя, фокусировку ультразвукового пучка с помощью акустических фокусирующих средств и ввод его в контролируемое изделие при одновременном сканировании последнего, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня помех и увеличения чувствительности контроля, осуществляют прием отраженного от контролируемого изделия ультразвукового пучка с помощью электроакустического преобразователя, а вводимый в контролируемое изделие и отраженный от него ультразвуковые пучки в процессе фокусировки подвергают диафрагмированию.

2. Устройство для ультразвукового контроля изделия, содержащее электроакустический преобразователь и первую управляемую акустическую линзу, выполненную из жидких кристаллов, отличающееся тем, что в него введены вторая управляемая акустическая линза, выполненная из жидких кристаллов, и диафрагма, при этом обе управляемые акустические линзы и диафрагма собраны в объектив, а пространство между электроакустическим преобразователем и контролируемым изделием заполнено иммерсионной жидкостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1