Способ нанесения искусственных отражателей на тело образца из полимерных композиционных материалов

Авторы патента:

G01N29/028 - 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 2752561:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" (RU)

Изобретение относится к области акустических измерений. Способ изготовления искусственного отражателя для волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерного композиционного материала включает нанесение на образец искусственного отражателя. Искусственный отражатель выполняют в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта, большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высоту наплыва h определяют исходя из величины ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длину L определяют из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с. Технический результат состоит в создании искусственного отражателя длиной L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с и высотой h в виде наплыва с увеличением площади сечения длинномерного объекта в зоне искусственного отражателя без нарушения внутренней структуры полимерного композитного материала, в упрощении и удешевлении конструкции устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано при ультразвуковом контроле длинномерных объектов из полимерных композитных материалов (прутки, трубы, арматура) эхо-методом.

Известны способы нанесения дефектов, в основе которых используются методы удаления или деформации материала образца: ГОСТ 21397-81 - цилиндрическое отверстие с плоским дном; авторское свидетельство SU 881608 A1 - способ выдавливания углубления; патент RU 2538053 C2 - изготовление в образце технологических сквозных отверстий; патент RU 2346268 C1 - соединение двух заготовок из контролируемого материала методом сварки с размещением искусственного дефекта в предварительно полученной канавке; авторское свидетельство SU 1185227 A1 - калиброванный стальной шарик, запрессованный внутри образца; авторское свидетельство SU 1772734 A1 - образец из термопластичного материала с запрессованным внутрь металлическим искусственным отражателем в виде пластины; авторское свидетельство SU 1538115 A1 - образец из металла, выполненного сваркой с внутренними полостями; авторское свидетельство SU 1772732 A1 - многослойный образец с расположенными между слоями имитатором дефектов; патент RU 2186383 C2 - тела из контролируемого материала с полостью, в которой размещен искусственный дефект, а остальная часть полости заварена; авторское свидетельство SU 847192 A1 - боек с клиновидной режущей кромкой, внедряющийся в поверхность образца с образованием в нем искусственного дефекта в виде выемки.

Недостатками известных способов являются необходимость нарушения сплошности образца для создания искусственного отражателя. Использование этого метода для образцов из композитных материалов приводит к разрушению армирующих волокон и связующего материала в произвольной пропорции.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ нанесения дефекта на длинномерный объект в виде сегментного паза длинной 30 мм и глубиной 0,4 мм. Так как в данном способе измерения участвуют прутки длиной, многократно превышающей их диаметр, то прозвучивание образца производится эхо-методом с торца стержневой или крутильной волной с ее длиной, значительно превышающей диаметр длинномерного объекта. В условиях незначительного затухания, отсутствующей или низкой дисперсии скорости, импульс отражается от противоположного торца объекта и возвращается в зону излучения, затем вновь проходит по телу объекта до противоположного торца и обратно¹ (¹ Акустический волноводный контроль линейно протяженных объектов / О.В. Муравьева, В.В. Муравьев, В.А. Стрижак, С.А. Мурашов, А.В. Пряхин; М-во обр. и науки РФ, ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова». Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 234 с. ISBN 978-5-7692-1560-5).

Недостатком прототипа является невозможность нанесения дефекта на объект из полимерных композитных материалов ввиду разрушения армирующих волокон и связующего материала в произвольной пропорции.

Технической задачей изобретения является создание способа нанесения дефекта на длинномерный объект без разрушения его тела, позволяющего повысить точность и достоверность волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерных композитных материалов (пруток, труба, арматура) при упрощении способа нанесения дефекта.

Указанная задача решается тем, что сигнал, отраженный от дефектной области, возникает на участках с измененным сечением и пропорционален величине изменения площади сечения. По результатам измерения амплитуды сигнала от противоположного торца и сигнала от участка с измененным сечением дается заключение о величине изменения сечения. Так как метод чувствителен как к потере сечения, так и к прибавке сечения, то искусственный отражатель наносится в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне искусственного отражателя, большем, чем основное тело длинномерного объекта. Длина искусственного отражателя определяется соотношением L=λ/4, где λ длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с. Высота h определяется величиной ожидаемого сигнала от искусственного отражателя.

К отличительным признакам способа относится то, что искусственный отражатель выполняют без разрушения тела длинномерного объекта в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высота наплыва h, определяется величиной ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длина L определяется из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/c.

Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, состоит в создании искусственного отражателя с увеличением площади сечения, большего, чем основное тело длинномерного объекта, в виде наплыва высотой h и длиной L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/c, без нарушения внутренней структуры полимерного композитного материала, в упрощении и удешевлении конструкции устройства его нанесения, достигаемого за счет отсутствия при нанесении искусственного отражателя специальных приспособлений, в том числе режущих или пилящих.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пруток с нанесенным на него отражателем, вид спереди; на фиг. 2 показан пруток с нанесенным на него отражателем, вид сбоку.

Способ осуществляют следующим образом. Первоначально определяют длину L искусственного отражателя в зависимости от длины акустической волны λ, затем определяют высоту отражателя h, в зависимости от величины ожидаемого отраженного сигнала. Далее осуществляют нанесение искусственного отражателя в виде наплыва из материала, аналогичного материалу образца, после чего осуществляют волноводную методику контроля эхо-методом.

В качестве примера искусственный отражатель нанесен на пруток композитной арматуры условным диаметром 8 мм. Длина искусственного отражателя составила L=40 мм, высота h=1 мм. Коэффициент отражения от искусственного отражателя составил 12%, что позволило настроить дефектоскоп, реализующий волноводную методику контроля эхо-методом для поиска дефектов типа «узел», «наплыв», «разрыв», «отслоение нитей», «утолщение» и других.

Способ изготовления искусственного отражателя для волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерного композиционного материала, включающий нанесение на образец искусственного отражателя, отличающийся тем, что искусственный отражатель выполняют в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта, большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высоту наплыва h определяют исходя из величины ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длину L определяют из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с.

Использование: для контроля качества сварных швов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для контроля качества сварных швов содержит ультразвуковой преобразователь с прижимным устройством, шток и средство для перемещения преобразователя, содержащее направляющую и каретку, при этом на конце штока установлена съемная головка, содержащая узел крепления, амортизатор, зажимной элемент для установки преобразователя, узел крепления содержит колодку с пазом и зажимным винтом, средство для перемещения ультразвукового преобразователя содержит каретку с роликом, установленную на направляющей, на каретке установлен датчик отсчета пути и закреплен шток, на направляющей закреплена установочная сменная втулка.

Генератор ультразвуковых колебаний // 2749210

Использование: для генерации ультразвуковых колебаний. Сущность изобретения заключается в том, что генератор ультразвуковых колебаний содержит транзисторные полумосты и блок управления, соединенный с указанными транзисторными полумостами с возможностью управления их работой, причем указанные транзисторные полумосты образуют два каскада транзисторных полумостов, а указанный генератор дополнительно содержит электромагнитно-акустические преобразователи, подключенные к указанным каскадам транзисторных полумостов по матричной схеме таким образом, что электромагнитно-акустические преобразователи в каждой строке матричной схемы подключены к соответствующему одному из транзисторных полумостов, относящихся к одному из указанных каскадов транзисторных полумостов, а электромагнитно-акустические преобразователи в каждом столбце матричной схемы подключены к соответствующему одному из транзисторных полумостов, относящихся к другому каскаду транзисторных полумостов, при этом блок управления выполнен с возможностью выдачи заданных управляющих сигналов на транзисторные полумосты, соответствующие заданной строке матричной схемы, и транзисторные полумосты, соответствующие заданному столбцу матричной схемы, с обеспечением возможности протекания электрического тока через катушку одного из указанных электромагнитно-акустических преобразователей, соответствующего указанным строке и столбцу матричной схемы, что обеспечивает возможность генерирования ультразвуковых колебаний указанным электромагнитно-акустическим преобразователем.

Способ определения акустической анизотропии слабо анизотропного проката // 2745211

Использование: для определения акустической анизотропии слабоанизотропного проката. Сущность изобретения заключается в том, что в исследуемый технический объект, изготовленный из проката, излучают ультразвуковые импульсы поперечно-поляризованных горизонтальных волн, принимают серию эхо-сигналов, возникающих в результате отражений ультразвука от противоположной поверхности границы объекта, определяют величину временного сдвига между импульсами упругих волн, поляризованных вдоль и перпендикулярно направлению проката, и по ее значению вычисляют параметр акустической анизотропии, величина временного сдвига определяется на основании статистической обработки значений массива временных сдвигов суммарного импульса, полученных в процессе их измерения при повороте преобразователя вокруг вертикальной оси в диапазоне углов от 0 до 90°, величина акустической анизотропии и ее случайная средняя квадратическая погрешность вычисляются по формулам, определение необходимых временных сдвигов анализируемых импульсов осуществляется по точкам перехода сигнала через ноль, максимально близким к «центрам тяжести» импульсов.

Способ калибровки электроакустического преобразователя с большим отношением продольного размера к поперечному // 2740536

Использование: для калибровки электроакустического преобразователя с большим отношением продольного размера к поперечному. Сущность изобретения заключается в том, что чувствительность калибруемого преобразователя определяют по отношению выходных напряжений калибруемого и опорного преобразователей при облучении преобразователей цилиндрической звуковой волной.

Способы и устройство для тестирования датчиков акустической эмиссии // 2736283

Использование: для тестирования датчика акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования датчика акустической эмиссии содержит устройство управления технологическим процессом; датчик акустической эмиссии, связанный с устройством управления технологическим процессом, при этом датчик акустической эмиссии обнаруживает состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом; и пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, акустически связанный с датчиком акустической эмиссии для того, чтобы тестировать состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии.

Устройство для определения состава газов и жидкостей // 2735907

Использование: для определения состава газов и жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для определения состава газов и жидкостей, содержащем источник и приемник акустического излучения, измерительную камеру с исследуемым веществом, расположенную между источником и приемником акустического излучения, приемник акустического излучения имеет возможность осевого и продольного перемещения, а измерительная камера выполнена в виде звукопроводящей оболочки, заполненной исследуемым веществом и формирующей акустический аналог «фотонной струи».

Виброакустический способ оценки технического состояния проводящих инженерных коммуникаций // 2734724

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля, а именно к вибрационной диагностике, и может быть использовано для анализа технического состояния проводящих инженерных коммуникаций. В ходе реализации способа осуществляют генерирование звуковых колебаний с резонансной частотой посредством динамического излучателя и регистрацию сигнала динамического излучателя посредством чувствительного элемента.

Способ сейсмоакустической оценки деформационно-прочностных характеристик грунта // 2734453

Изобретение относится к строительству, в частности к контролю качества прочностных характеристик грунтов. Предложен способ сейсмоакустической оценки деформационно-прочностных характеристик грунта, включающий предварительное установление корреляционных зависимостей между деформационно-прочностными характеристиками определенного вида грунта и скоростями прохождения продольных и поперечных упругих волн в данном виде грунта, измерение скорости прохождения продольных и поперечных упругих волн в исследуемом грунте и оценку деформационно-прочностных характеристик исследуемого грунта с использованием установленных корреляционных зависимостей.

Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей и устройство для его реализации // 2734279

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области машиностроения для измерения механических резонансов обмоток тяговых коллекторных электродвигателей постоянного и пульсирующего тока. Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей включает подачу напряжения с изменяемой частотой на обмотку коллекторного электродвигателя, получение вибрации с поверхности обмотки электродвигателя, преобразование ее в электрические колебания, измерение зависимости амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку напряжения, при этом согласно изобретению напряжение с изменяемой частотой подают на обмотку ротора коллекторного электродвигателя, на обмотку возбуждения коллекторного электродвигателя подают постоянный ток, измеряют зависимость амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку ротора напряжения и строят зависимость измеренной амплитуды вибрации от частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотку ротора.

Устройство для лазерно-акустического контроля твердых и жидких сред // 2732470

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования неоднородностей структуры твердых и жидких сред. Устройство содержит импульсный лазер, соединенный через оптоволокно с оптико-акустическим преобразователем, а также пьезоприемник, соединенный через усилитель с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к компьютеру.

Модуль обнаружения кавитации, управляющий клапан и привод, содержащие модуль обнаружения кавитации // 2753942

Группа изобретений относится к модулю (14) обнаружения кавитации для обеспечения сигнала обнаружения кавитации, приспособленному для соединения с управляющим клапаном гидродинамической системы с созданием акустической связи. Управляющий клапан содержит корпус, который содержит внутреннюю камеру. Модуль (14) обнаружения кавитации содержит несущий корпус (32) и соединительный элемент, имеющий первый соединительный элемент (33) и второй соединительный элемент (34). Элементы (33) и (34) выполнены с возможностью соединения друг с другом с созданием акустической связи. Элемент (38) акустической связи содержит элемент (33). Несущий корпус (32) содержит элемент (34). Группа изобретений направлена на создание улучшенного устройство для обнаружения кавитации в гидродинамической системе, которое имеет более прочную конструкцию и является более простым в обращении. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.