Способ ультразвукового контроля материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсннх

Соцналнстнчесинх

Ресаублни (») 607187

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено09.03.76 (21) 2337001/25-28

2 (51) м. KJl.

Ст 01 М 29/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет—. Гасударственный кемнтет

Секете Мннкстроа СССР не делам паабретеннй

ll 0TNPblTMN (43} Опубликовано15.05 78. Бюллетень №18 (5З) У@1» 620. 179. .1 6(088.8) (45) Дата опубликования описания 26.04.78

Н. Н. Зорев; А. Х. Вопилкин, И. Н. Ермолов, В. И. Иванов и В, Г. Стасеев (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области ультразвукового нераэрушаюшего контроля материалов и может быть использовано для определения характера обнаруживаемых дефектов.

Известен способ ультразвукового контроля материалов, основанный на спектральном анализе отражвнного от дефекта короткого импульса 111. Недостатком его является сложность определения характера дефектов ввиду значительной неравномерности спектра 10 излучаемого импульса и частотной характерис тики искателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ ультразвукового контроля материалов, заключаюшийся в и том, что в изделие излучают ультразвуковые частотно-модулированные колебания, принимают отраженные от дефектов сигналы, анализируют спектральный состав этих сигналов и по огибаюшей спектра судят о характере рО дефектов P2).

Недостатками известного способа являют« ся слюкность и низкая точность расшифровки характера дефектов ввиду многообразия спектральных характеристик дефектов, а так- 25 же низкая производительность обработки спектров вследствие большого количества измеряемых параметров. Это приводит к сушественным трудностям в установлении соответствия между многочисленными измеряемыми параметрами спектра (форма, периодичность спектра, частотный интервал между максимумами и др.) и параметрами дефектов.

С целью повышения производительности . и достоверности ультразвукового контроля полученный спектр сигнала преобразуют в цифровой код, измеряют в цифровом коде вторичный спектр принятого сигнала, сравниваю( его с классами эталонных спектров и по результатам сравнения определяют параметры дефектов.

На фиг.1 приведен график первичного данного сигнала; на фиг.2- график вторичного спектра данного сигнала; на фиг.3,7-графики первичных спектров объемных дефектов; на фиг. 4, 8 - графики вторичных спектров объемных дефектов, на фиг. 5 — график первичного плоскостного дефекта; на фиг, 6— график вторичного спектра плоскостного пе607137.4 фекта"„на фиг. 9 -. график первичного casern ра сложного дефекта, на фиг. 10 - график вторичного спектра сложного дефекта, Предложенный способ основан на наличии характерных особенностей в спектральных ха-5 рактеристиках дефектов различной формы. Так, объемные дефекты (отдельные поры, шлаки) имеют монотонное изменение спектра (см. фиг, 3, 7, 4, 8), плоскостные, наклонно ориентированные дефекторы (см. фиг. 5 и 6) 10 имеют осциллирующий, периодически изменяющийся спектр (см. фиг. 9 и 10).

Цепочка шлаковых включений, Расположенных в пределах ультразвукового пучка искателя; имеет хотя осциллируюший, но не пери- 5 одический спектр.

Изменение вторичного спектра позволяет выявить все закономерности изменения параметров первичного спектра и представить получаемую информацию ввиде удобном для 20 б автоматизированной классификации дефекта путем сопоставления с эталонными спектрами.

Измерение вторичного спектра осуществляется с помощью преобразования Фурье.

В Общем случае вторичный спектр сигналов имеет следующий вид: где т. — аргумент оригинала преобразования (частота измерения первнчнэгэ спектра);

F(f) — функция первичного спектра; — аргумент изображения преобразования;

)6 ) — плотность амплитуды преобразованияя;

qrg5(9)- начальная фаза преобразования.

Процедура определения характера дефектов по его вторичному спектру сводится к нахождению максимумов амплитуд спектральной плОтнэсти ; 5 (g) и последующему 4 анализу этих амплитуд, к определению изменения характера спектральной плотности.

Так, например, для объемных дефектов амплитуда спектральной плоскости максимальна

В начале координат и уменьшается с ростом ч . Для плоскостных наклонных дефектов типичен максимум при- -- — $, и амплиту-Х да вторичного спектра будет иметь осциллируюший характер. Для сложных дефектов ха- .

Рактереп сложный спектР с несколькими мак- симумами, .

Кроме тэго, абсолютное изл4ерение максимальной величины амплитуды спекч Ральной пл отн эсти вторили эг о спектра пэзв эляет судить э размерах и ориентации плоскостного дефекта.

Путем анализа, накопления, определения усредненных характеристик спектров заранее известных дефектов можно получить. эталонные спектры, характерные для дефектов разчых типов и Размеров (для этого могут использоиаться теоретические спектры дефектов различных типов и размеров, спектры моделей дефектов и спектры заранее известных реальных дефектов). При наличии подобных классов эталонных спектров процедура определения характера неизвестного дефекта по его вторичному спектру сводится к определению ближайшего эталона из набора эталонных спектров. Обе эти процедуры (образование классов эталонных спектров и поиск ближайшего эталонаj могут быть автоматизированы.

Согласно данному спэсобу предусматривается следующая последовательность операций.

С помощью широкополосного ультразвукового искателя в изделие излучают ультразвуковые колебания с широким и равномерным спекч» ром частот, принимают эхо-сигналы, отраженные от анализируемого дефекта, селектируют во времени этот сигнал и анализирует его

:спектральный состав.

Далее Огибающую первичного спектра преобразовывают в двэично-десятичный цифровой код и производят быстрое преобразование фурье, Полученную при этом огибающую вторичного спектра сравнивают с заранее полученными классами эталонных спектров, находят класс, к которому исследуемый спектр наиболее близок по информационным признакам. Далее сравнение происходит на более высоком уровне — находят подкласс наиболее близких спектров по размерам и ориентации дефетов. формула из обретения

Способ ультразвукового контроля материалов, заключающийся в том, что в изделие излучают ультразвуковые частотно-модулированные колебания, принимают отраженные от дефектов сигналы, анализируют спектраль ый состав этих сигналов и по параметрам спектра судят D характередефектов, о т л и ч а ю щ и и с тем что, с целью повышения производительнос ти и достоверности ультразвукового кон роля, полученный спектр сигнала преоб-: разуют в цифровой код, измеряют в цифровом коде вторичный спектр принятого сигнала, сравнивают его с классами эталонных спектров и по результатам сравнения определяют параметры дефектов.

Источники информации, прйнятые «э внимание при эксчертизе:

1. Методы неразоу;иа|оших испытаний. Под ред. Шариа, М., " l;...", 1972, с. 58-87.

2. Ма1е чаГ Eva2u

607137

s(y)

/Ф()

4 ю

Составитель Г. Федоров

Редактор Н. Аристова Техред H. Андрейчук Корректор Л. Небола

Заказ 2574/32 Тираж 1.112 Подписное

llHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4