ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Бесконтактные преобразователи и приборы из "Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий том 2 " Бесконтактные методы возбуждения акустических волн расширяют возможности акустического контроля при больших скоростях и вариациях объема контроля, высоких и низких температурах, шероховатой и загрязненной поверхности объекта, а также в случаях, когда по применяемой технологии механический контакт и контактные жидкости применять недопустимо [46]. [c.223] Методы бесконтактного акустического контроля могут быть основаны на следующих основных эффектах. [c.223] Воздушная акустическая связь. Воздух можно использовать для акустической связи ультразвуковых преобразователей с объектом контроля прежде всего, когда не требуется ввод акустической энергии внутрь объекта контроля, например при экспресс-контроле параметров шероховатости поверхности изделия, дистанционной виброметрии и толщинометрии листов (при двустороннем доступе). При этом можно применять ультразвуковые колебания с частотами от десятков килогерц до единиц мегагерц, затуха- ние которых в воздухе не столь велико, чтобы препятствовать их использованию. При разработке аппаратуры следует учитывать зависимость скорости звука от внешних условий температуры, влажности, движения воздуха. [c.223] Контроль изделий из металлов объемными акустическими волнами с использованием только воздушной акустической связи представляется проблематичным из-за малого прохождения акустической энергии через границу воздух—твердое тело, а также ввиду того, что угол преломления ультразвукового луча в большой степени зависит от угла падения. Если толщина контролируемого объекта соизмерима с длиной упругой волны в нем, то коэффициент прозрачности значительно увеличивается. [c.223] В аппаратуре с воздушной акустической связью целесообразно использовать пьезоэлектрические, электронные и электроемкостные преобразователи. Перспективно применение ударных волн для возбуждения в объектах контроля акустических колебаний. [c.223] Термоакустический эффект основан на возбуждении акустических волн изменяющимися во времени термомеханическими напряжениями в результате неравномерного нестационарного распределения температур. Тело можно нагревать бесконтактно (индукционный нагрев) и даже дистанционно (нагрев лучом лазера). [c.223] При амплитуде колебания температуры - 100 °С на частоте порядка 10 МГц напряжения, возбуждаемые в металле термоакустическим методом, будут одного порядка с напряжениями, полученными обычным пьезоэлектрическим методом. С увеличением частоты этот эффект возрастает. Трудной задачей представляется прием акустических колебаний путем обратного термоакустического преобразования. [c.223] В настоящее время проводятся опыты по нагреву участка поверхности тела пучком электронов. Под действием импульса длительностью 7-10 с из электронов, разогнанных в поле напряжением 300 кВ, возбуждается акустический сигнал, соизмеримый по амплитуде смещения с сигналом от иммерсионного пьезопреобразователя. Форма акустического сигнала довольно ТОЧНО повторяет форму импульса электронов, которая в отличие от лазерного импульса довольно легко поддается управлению. Недостаток способа состоит в сложности и громоздкости конструкции ускорителя электронов. [c.224] Лазерный способ возбуждения ультразвуковых колебаний является весьма перспективным, учитывая большую амплитуду ультразвуковых волн, возбуждаемых лучом лазера. При разработке установок целесообразно сочетать этот способ возбуждения с неоптическими бесконтактными способами приема, например электромагнитным, отличающимися более высокой чувствительностью. [c.224] Сравнение эффективности иммерсионного метода и различных бесконтактных методов дано в работе 21]. [c.224] Эффект электрического поля. Акустические колебания токопроводящей поверхности изделия могут быть вызваны силами взаимодействия электрических зарядов, если эту поверхность сделать одной из пластин конденсатора. Прием акустических колебаний может быть осуществлен в результате обратного эффекта — появления переменного электрического сопротивления на обкладках конденсаторного преобразователя при изменении расстояния между обкладками, одной из которых является изделие. При напряженности электрического поля конденсатора 10 В/м произведение коэффициентов преобразования конденсаторного преобразователя на три-четыре порядка меньше, чем в слу-чае пьезоэлектрического преобразователя. Поэтому преобразователи такого типа используют лишь для исследований, например для бесконтактного измерения распределения амплитуды колебаний поверхности в широком диапазоне частот. [c.224] Эффект вихревых токов, индуцируемых в изделии под действием переменного тока в катушке, расположенной вблизи изделия, проявляется в их взаимодействии с внешним (стационарным или импульсным) магнитным полем, получаемым с помош,ью постоянного магнита или электромагнита. Иногда источником внешнего магнитного поля является катушка, наводя-ш,ая вихревые токи. Обратный эффект проявляется в возникновении вихревых токов в изделии в результате колебания элементов изделия в постоянном магнитном поле и в возбуждении вихревыми токами индукционной ЭДС в катушке, расположенной вблизи изделия. [c.225] Оценка влияния различных эффектов электромагнитного поля показывает, что в диапазоне частот, обычно применяемых в дефектоскопии (до 10 МГц), для возбуждения и приема, акустических колебаний существенное значение имеют эффекты как вихревых токов, так и намагниченности. [c.225] Электромагнитно-акустические преобразователи. В табл. 9 показаны основные схемы электромагнитно-акустических (ЭМА) преобразователей, действие которых основано на эффектах электромагнитного поля. На рис. 41 даны конструкции наиболее применяемых преобразователей для продольных и поперечных волн. В преобразователе, показанном на рис. 41, а, магнитное поле с индукцией Вп в зоне действия вихревых токов расположено по нормали к поверхности изделия. [c.225] ДЛЯ возбуждения волны требуемой моды. [c.227] Чувствительность ЭМА-преобразова телей примерно на два порядка меньше чувствительности пьезоэлектрических преобразователей. [c.227] Применение системы импульсного намагничивания, действующей только в момент излучения и приема акустического импульса, позволяет выполнять ЭМА-преобразователи малогабаритными. [c.227] НИИ сигнала) целесообразно ограничить 15—20 МКС. В случае применения понеречных волн излучение целесообразно начинать спустя примерно 500 МКС после включения магнитного поля. [c.228] Перспективно применение ЭМА-ме-тода на комбинационных частотах. [c.228] Бесконтактные приборы и установки. [c.228] Вернуться к основной статье