ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эхо-сигнал от отражателя, AVG (АРД)-диаграмма из "Ультразвуковой контроль материалов " Задачи и трудности ультразвукового контроля можно пояс--нить на оптической модели. [c.113] Можно представить себе затемненное пространство с зеркально отражающими плоскими стенками. В качестве дефектов в пей подвешены комочки из скомканной фольги. Наблюдатель должен найти их с помощью резко сфокусированного прожектора и оценить их размеры. При отражении от стенок он увидит что-либо лишь в том случае, если луч, отразившись, попадет в его глаз. Но даже если стенки запылены (что соответствует шероховатости), он все же увидит слабый свет. Представление о дефектах он получит по отдельным многочисленным бликам света, которые быстро колеблются при изменениях геометрии прожектора, отражателя и глаза. Однако от одного подвешенного ограниченного зеркальца он увидит единственное, но впрочем очень яркое отражение и только под одним (правильным) углом, а также в любом случае слабое рассеяние от его края. Хотя это сравнение не вполне удачно ввиду большой разницы в длинах волн между светом и ультразвуком, оно все же показывает трудности, а также и возможности решения нашей задачи для этого используется как зеркальное, (сильное) отражение, так и неизбежное рассеянное (слабое). [c.113] Эта задача, разумеется, разрешима только в том случае, если все поверхности заданы в математической форме, т. е. не для произвольной формы отражателя. К тому же решение может быть правильным только до тех пор, пока при отражении не происходит преобразования моды, т. е. только для продольных волн в газах и жидкостях. [c.114] В Простых случаях можно применить графические методы, например, как в разделе 4.2. В некоторых еще более простых случаях решение можно получить непосредственно, как показано ниже (рис. 5.2). [c.114] При коротких импульсах составляющие напряжения гасятся не полностью. [c.116] Эхо-сигналы возникают также и от краевых волн. Однако для определения величины дефектов эти отражения уже непригодны без дополнительной обработки. [c.116] Для усовершенствования устройства можно предложить разбивку совмещенного излучателя-приемиика на небольшие элементы, электрически изолированные один от другого, и электрически компенсировать их разность фаз. При этом получаются так называемые управляемые секционированные излучатели (раздел 10.4), у которых можно варьировать характеристики и излучения, и приема. Однако преобразователи, нечувствительные к фазе, можно, получить и другим путем [654]. [c.116] ПЛОСКОЙ волны, как в приведенном выше примере (раздел 5.1). [c.117] Это и будет решением поставленной задачи, поскольку диаметр излучателя и длина его ближнего поля известны, как и расстояние до неизвестного круглого дискового отражателя, Высота опорного эхо-сигнала Но измеряется на пластинке, тонкой по сравнению с длиной ближнего поля излучателя, и изготовленной из того же материала, что и контролируемый образец, но не имеющей дефектов. Оба компонента (пластина и. образец) должны иметь примерно одинаковую чистоту поверхности, чтобы избежать различий в акустическом контакте. Возможное ослабление ультразвука в образце может быть измерено и учтено в расчете. [c.118] После того как решение для малого отражателя на небольшом расстоянии и для малого отражателя на большом расстоянии было сведено к получению опорного эхо-сигнала от пластины, довольно просто найти решение и для большого отражателя на большом расстоянии по отражению (эхо-сигналу) от задней стенки. [c.118] По формуле (5.5) можно, впрочем, заменить опорный эхо-сигнал на пластинке эхо-импульсом от задней стенки. На практике, однако, это целесообразно только тогда, когда образец имеет участок с большой плоской задней стенкой и не имеет помех для прохождения ультразвука. [c.119] Таким образом, для крайних случаев решение найдено. В промежуточной области, при умеренных расстояниях и умеренных диаметрах отражателя (дефекта), расчет можно выполнить лишь по более сложным математическим выражениям. На практике однако оказывается, что при сравнительно небольшой погрешности в эту промежуточную область можно проникнуть достаточно далеко с обеих сторон. Это далее поясняется с помощью графического представления вышесказанного — на так называемых АРД-диаграммах. [c.119] Чтобы можно было представить суть дела в возможно более общем виде, размер От и расстояние до отражателя (дефекта) г следует нормировать так OrlDs — величина дефекта (диаметр) G zjNs — расстояние до дефекта Л Яг/Яо — усиление (амплитуда) V (здесь проводится различие между значениями усиления Vr и Уд). [c.119] Для графического изображения удобно логарифмическое представление как на рис. 5.6, причем усиление V дается в децибелах. [c.119] На рис. 5.7 теоретическое решение в дальнем поле дополнено некоторыми измерениями на круглых дисковых отражателях воде [852] и получена так называемая диаграмма AVG (АРД). [c.119] Как и ожидалось, колебания давления в ближнем поле на рис. 5.7 свидетельствуют о возбуждении одним импульсом умеренной длины. Таким образом, диаграмма не является универсально применимой в этой области, так как ее вид зависит от формы импульса. При очень коротких (так называемых ударных импульсах) колебания исчезают то же самое наблюдается и при неравномерном возбуждении излучателя по его площади, например, как при гауссовском возбуждении (см. раздел 4.8). [c.121] В случае гауссовского излучателя уравнение (5.7) ввиду неравномерного распределения звукового давления в непосредственнон близости перед излучателем уже несправедливо. Кроме того, при этом следует учитывать, что величина дефекта должна быть отнесена к эффективному диаметру 2Ro (рис. 4.44, б). Фактический диаметр излучателя уже пе играет никакой роли. Следовательно, АУО-диаграммы для гауссовского излучателя отличаются от соответствующих диаграмм для обычного поршневого излучателя. [c.121] На практике нашлн более широкое применение специальные АУО-диаграммы, рассчитанные на конкретный искатель в них используются фактические значения расстояния в миллиметрах и диаметра отражателя. Некоторые изготовители поставляют такие диаграммы прямо со своими искателями. АУО-диаграммы оправдали себя на практике также и для поперечных волн см. главы 19 и 28). [c.121] В соответствии с приведенной элементарной теорией отражения продольных волн от отражателя (дефекта) в твердом теле не учитывается попутно возникающая поперечная волна. У отражателей, размер которых во много раз превышает длину волны, эта волна гораздо слабее продольной, но при малых отражателях обе волны сопоставимы. Процесс, который далее называется рассеянием, рассчитал в частности Харуми с соавторами [619] для алюминия на рис. 5.8 он представлен в виде характеристик направленности рассеянных волн обоих типов. Однако здесь поперечная волна все же значительно слабее продольной. Можно видеть, что по мере уменьшения диаметра отражателя побочные пики (максимумы) исчезают. Рассеянная продольная волна по форме приближается к сферической, тогда как обе главные вершины поперечной волны удаляются от оси. [c.121] Поэтому ПО ИХ углу ПО отношению к оси можно определить диаметр отражателя. [c.122] Вернуться к основной статье