Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов



Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов
Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов
Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов
Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов
G01N29/44 - 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 2697725:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" (ООО "НПЦ "ЭХО+") (RU)

Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, с помощью ультразвуковой антенной решетки (АР) излучает и принимает ультразвуковые колебания, отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора, при этом элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора. Технический результат: обеспечение возможности при проведении ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки использовать дефектоскоп с количеством независимых каналов на излучение и прием меньшим, чем количество пьезоэлементов АР, без ухудшения качества результатов контроля. 6 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля.

Известен способ ультразвукового контроля (УЗК) с использованием метода ультразвуковой томографии [Пат. RU №2458342. Самокрутов А.А., Соколов Н.Ю., Шевалдыкин В.Г., Алёхин С.Г. Способ ультразвуковой томографии и устройство для его осуществления. Опубл. 10.08.2012].

Недостатком способа является необходимость использования больших вычислительных мощностей и специальных алгоритмов распараллеливания при обработке данных.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ УЗК методом фазированной антенной решетки (ФАР) [Пат. US №7,784,347 В2. Barry Messer, Jose R. Fuentes. Ultrasound phased array devices and methods. Опубл. 31.08.2010].

Известный способ не позволяет при проведении ультразвукового контроля использовать ФАР дефектоскопы совместно с ультразвуковыми антенными решетками (АР), если количество пьезоэлементов в них больше чем количество независимых каналов дефектоскопа на излучение и прием. При его применении невозможно совместно задействовать в одном законе фокусировки все пьезоэлементы АР, если их количество превышает число независимых каналов дефектоскопа.

Предложен способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки, заключающийся в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, состоящими из генератора, приемного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, с помощью ультразвуковой антенной решетки излучает и принимает ультразвуковые колебания (с учетом ранее рассчитанных задержек), отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора, отличающийся тем, что элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора.

Для пояснения описываемого способа:

На фигуре 1 приведена схема работы ФАР дефектоскопа с количеством независимых каналов на излучение и прием, превышающим количество пьезоэлементов АР.

На фигуре 2 приведена схема работы ФАР дефектоскопа с количеством независимых каналов на излучение и прием, равным количеству пьезоэлементов АР.

На фигуре 3 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 0,1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются 32 элемента АР.

На фигуре 4 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 0,1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются элементы АР №1-16.

На фигуре 5 приведены формы эхосигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, при различных вариантах комбинаций излучатель-приемник.

На фигуре 6 приведены амплитуды сигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, полученные при использовании 32-х элементов АР на излучение и прием и при использовании на излучение и прием по 16 элементов с последующим сложением.

Предложенный способ ультразвукового контроля методом ФАР осуществляется следующим образом. На фигуре 1 приведена схема работы ФАР дефектоскопа совместно с которым может быть использована АР с числом пьезоэлементов, превышающим число независимых каналов дефектоскопа. Главным конструктивным отличием его от классического ФАР дефектоскопа, схема работы которого представлена на фигуре 2, является наличие модуля коммутации, который позволяет задействовать АР с большим числом пьезоэлементов, и сумматора, формирующего итоговое изображение.

На фигуре 3 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются все 32 элемента АР. Фокусировка выполнялась по вертикальной линии, проходящей через центры отверстий. Для сравнения, на фигуре 4 приведены изображения отверстий этих же отверстий, когда на излучение и прием было задействовано только половина элементов АР (№1-16). Фронтальная разрешающая способность данных изображений в два раза ниже чем на изображениях, приведенных на фигуре 3.

При использовании предложенного метода контроля необходимо рассчитать задержки на излучение и прием при условии, что все элементы антенной будут использованы одновременно, с учетом выбранных АР, призмы, параметров фокусировки и объекта контроля.

Элементы АР делятся на группы с числом элементов равным числу независимых каналов дефектоскопа и задается режим работы модуля коммутации так, чтобы каждая группа элементов зарегистрировала эхосигналы, излученные самой собой и другими группами, в соответствии с ранее рассчитанными задержками. Описанная процедура соответствует проведению нескольких измерений в классическом ФАР режиме, но с меньшим числом одновременно задействованных элементов АР. На фигуре 5 приведены формы эхосигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, при различных вариантах комбинаций излучатель-приемник:

- излучают и принимают элементы АР №1-16;

- излучают и принимают элементы АР №17-32;

- излучают элементы АР №1-16, а принимают - 17-32;

Фаза эхосигналов для разных циклов излучение-прием совпадает с высокой точностью.

Наборы эхосигналов, полученные в каждом цикле излучение-прием, необходимо когерентно просуммировать. Сумматор (фигура 2) может быть реализован аппаратно и входить непосредственно в состав дефектоскопа, так и программно, путем объединения ранее сохраненных с помощью дефектоскопа файлов. После суммирования эхосигналов необходимо выделить огибающую и отобразить результат в виде сектора, как в классическом ФАР режиме. На фигуре 6 приведены амплитуды сигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, полученные при использовании всех 32-х элементов АР на излучение и прием и при сложении трех сигналов при использовании на излучение и прием по 16 элементов. Амплитуда суммарного сигнала с погрешностью не более 5% совпадает с амплитудой сигнала, полученного, когда на излучение и прием работают все элементы АР.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет при проведении УЗК методом ФАР использовать дефектоскоп с количеством независимых каналов на излучение и прием меньшим, чем количество пьезоэлементов АР, без ухудшения качества результатов контроля. Уменьшение числа независимых каналов в дефектоскопе позволит снизить его стоимость.

Также предлагаемый способ позволит расширить область применения имеющихся дефектоскопов, дав возможность использовать с ними АР с большим количеством пьезоэлементов.

Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки, заключающийся в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, состоящими из генератора, приемного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, с помощью ультразвуковой антенной решетки излучает и принимает ультразвуковые колебания (с учетом ранее рассчитанных задержек), отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора,

отличающийся тем, что элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ультразвуковой толщинометрии, дополненной измерениями магнитным методом. Способ заключается в том, что измеряют время распространения сдвиговой ультразвуковой волны и процентное содержание магнитной фазы в деформированном материале изделия из стали аустенитного класса и, используя предварительно полученные данные о скорости распространения ультразвуковой волны, процентном содержании магнитной фазы в неповрежденном материале изделия и коэффициенты, полученные при испытании тестовых образцов изделия, рассчитывают толщину деформированного материала.

Изобретение относится к метрологии. Способ измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука заключается в расположении излучателя, исследуемой поверхности и приемника в гидроакустическом бассейне, возбуждении излучателя линейно частотно-модулированным сигналом с заданными параметрами, регистрации мгновенных значений тока в цепи излучателя и выходного напряжения приемника, определении комплексной частотной зависимости передаточного импеданса, подавлении в полученной зависимости осцилляций, обусловленных влиянием отраженных сигналов, скользящим комплексным взвешенным усреднением с использованием взвешивающих функций, получении комплексной частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник и зависимости, в которой сохранена осцилляция, обусловленная первым по времени прихода отражением, и подавлены осцилляции от второго и более поздних по времени прихода отражений, определении частотной зависимости комплексного коэффициента отражения с учетом временных задержек облучающего сигнала и сигнала, отраженного исследуемой поверхностью, и коэффициента пропускания пространственного фильтра, реализуемого обработкой скользящим комплексным взвешенным усреднением.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля с использованием контактной жидкости, которая применяется при низких температурах в железнодорожном транспорте.

Данное устройство имеет отношение к области ультразвукового контроля материалов из металла и предназначено для контроля рельсов, прутков, квадратной заготовки и труб.

Использование: для определения предельного состояния материала магистральных газопроводов в процессе эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что предельное состояние конструкции определяют по отношению ударной вязкости материала конструкции к нормативной ударной вязкости или ударной вязкости, соответствующей хрупкому разрушению материала.

Предложен способ и измерительное устройство для определения параметров качества газа, в котором газ или газовая смесь протекает как через ультразвуковой расходомер (4), так и через микротермический датчик (7), и первый используют для определения скорости звука и течения, а с помощью второго определяют теплопроводность и теплоемкость газа или газовой смеси.

Использование: для возбуждения акустических колебаний в компактных, дискретных, влагонасыщенных и жидких средах. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют термоциклическую обработку акустических волноводов в теплообменниках с помощью нагретой и охлажденной жидкости, при этом жидкость может быть представлена в виде суспензии с материалом гранул твердого теплоносителя со средним размером менее 0,5 мм, который подбирают схожим или инертным по химическому составу с материалом акустического волновода, но близким к нему по плотности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Прибор содержит процессорный блок (ПБ) 10 с узлом определения полного и остаточного ресурса (УОР) 17 и с клеммными разъемами (КР) 11, 12 для подключения выносного ферритометрического наконечника (ВФН) 20 и выносного ультразвукового толщиномера (ВУЗТ) 30, клавиатуру 40 для ввода необходимых дополнительных величин, а также данных необходимых измерений штатными измерительными средствами электростанции и дисплей 50 для визуализации выходных данных.

Изобретение относится к исследованию низкотемпературных свойств нефтепродуктов путем пропускания через них ультразвуковых волн и может быть использовано для экспрессного контроля температуры застывания и текучести в аналитических лабораториях нефтехимических предприятий, университетов и научно-исследовательских центров.

Использование: для диагностики качества лазерного сварного шва, выполненного между двумя деталями из пластика. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют следующие этапы: а) измерение совокупности значений ослаблений ультразвука, характеризующих указанный лазерный сварной шов, посредством перемещения ультразвукового датчика вдоль указанного лазерного сварного шва; b) вычисление взвешенной ширины Lp указанного лазерного сварного шва на основании картины, отображающей совокупность значений ослабления ультразвука; c) сравнение указанной взвешенной ширины Lp с заранее определенной пороговой взвешенной шириной Ls, при этом сварной шов считается приемлемым, если значение Lp превышает или равно Ls.

Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, с помощью ультразвуковой антенной решетки излучает и принимает ультразвуковые колебания, отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора, при этом элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора. Технический результат: обеспечение возможности при проведении ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки использовать дефектоскоп с количеством независимых каналов на излучение и прием меньшим, чем количество пьезоэлементов АР, без ухудшения качества результатов контроля. 6 ил.

Наверх