Рассеяние ультразвука

Временной теневой метод основан на измерении времени пробега импульса через объект. Путь ультразвукового луча SDR, огибающего дефект (рис. 2.13), больше прямого пути SOR. По запаздыванию прихода сквозного сигнала на приемник с помощью низкочастотных волн удается определить наличие крупных дефектов в материалах с большим рассеянием ультразвука, например аустенитной стали с крупнозернистой структурой, чугуне и ряде неметаллов. Контроль подобных материалов другими акустическими методами оказывается вообще невозможным. [c.119]

При контроле стержней и пластин прямым преобразователем со стороны торца (рис. 5.44, в) продольная волна распространяется вдоль двух свободных поверхностей, поэтому возникают ложные сигналы и связанная с ними интерференция, как было рассмотрено ранее. Кроме того, наблюдаются ложные сигналы, обусловленные рассеянием ультразвука на неровностях поверхности. Появлению этих сигналов способствует трансформация продольной волны, излучаемой прямым преобразователем, в поперечную (см. рис. 1,6). Поперечная волна распространяется под большим углом скольжения к поверхности, повторно отражается и дает значительный ложный сигнал в сторону преобразователя. [c.286]

При контроле теневым методом неоднородных крупнозернистых материалов разная степень рассеяния ультразвука на разных участках влияет на ослабление сквозного сигнала, которое легко спутать с ослаблением, связанным с присутствием дефекта (мультипликативная помеха). Рассеянные на неоднородностях структуры УЗ-волны могут попадать в приемник с запаздыванием относительно основного сигнала. Интерферируя между собой, [c.287]

Наряду с плоскими волнами в ультраакустике часто приходится иметь дело и со сферическими волнами. Мы встречались с ними уже при рассмотрении рассеяния ультразвука на сферических частицах, при анализе кавитационных процессов и давления излучения сферические волны формируются в дальнем поле реальных плоских излучателей ультразвука, а также в ближнем поле сфер 1-ческих излучателей. Поэтому в данной главе рассмотрим отдельно характеристики и особенности распространения сферически-сим-метричных волн, т. е. таких волн, акустические параметры которых зависят от расстояния до некоторого центра. [c.202]

При изготовлении изделий, работающих в агрессивных средах (резервуары, газгольдеры), широко применяют коррозионно-стойкие стали аустенитного класса. Некоторые конструкции изготовляют из сталей перлитного класса, а швы выполняют аустенитными присадочными материалами. Сложность контроля подобных сварных соединений связана с большим уровнем помех (шумов), вызванных рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях и зернах металла, размер которых соизмерим с длиной волны ультразвука ( 5). Сигналы, образовавшиеся в результате рассеяния и приходящие к приемнику в один и тот же момент времени, интерферируют (складываются). На некотором участке развертки помехи складываясь дают сигнал, значительно превосходящий средний уровень, а на другом, наоборот, суммарный сигнал мал. [c.13]

Рассеяние ультразвука на поверхностных и подповерхностных отражателях имеет сложный интерференционный характер, поэтому обычные методы лучевой акустики для расчета полей здесь неприемлемы. [c.145]

Применение традиционного метода контроля наклонными совмещенными преобразователями далеко не всегда обеспечивает необходимые отношения полезный сигнал/помеха, равного 6 дБ. Это приводит к тому, что на фоне сигналов структурных помех на экране дефектоскопа практически невозможно различить эхо-сигналы от дефектов. Изменение параметров контроля, основанное на полученных в работах [20, 28] аналитических зависимостях между амплитудой полезных сигналов и амплитудой структурных помех, не обеспечило существенного повышения отношения полезный сигнал/помеха. Связано это с тем, что расчет уровня структурных помех проводился для условий объемной реверберации (рассеяние ультразвука на равноосных зернах) с учетом первичного рассеяния [c.276]

Затухание ультразвуковых колебаний в металле связано с рассеянием ультразвука на неоднородностях структуры и поглощением в процессе гистерезиса и теплопроводности. [c.206]

В гетерогенных поликристаллических материалах (напри.мер, чугун, сталь) затухание практически определяется рассеянием ультразвука на границах зерен и структурных составляющих. [c.206]

Практика ультразвукового контроля изделий из высокопрочного чугуна и из чугуна с мелкопластинчатым графитом (длина пластинок графита менее 30—50 мк) показывает, что при использовании частот ультразвука порядка 1,4—2,8 Мгц не наблюдается существенной разницы в степени рассеяния ультразвука в этих чугунах. [c.132]

Так, если при частотах 1,4 и 2,8 Мгц практически не наблюдается разницы в рассеянии ультразвука в исследованных чугунах, то при частоте 5,6 Мгц амплитуда сигнала резко снижается для чугуна с мелкопластинчатым графитом, а при частоте 11,2 Мгц наблюдается эхосигнал лишь при прозвучивании образца со сфероидальным графитом. [c.132]

В твердых телах затухание ультразвуковых волн обусловлено главным образом рассеянием ультразвука и поглощением волны, которое сопровождается переходом энергии упругих колебаний в тепловую энергию. Как показывают теория и эксперимент, затухание ультразвуковых волн зависит от частоты колебаний f, причем с увеличением частоты возрастает и затухание [7]. На рис. 73 приведены кривые зависимости коэффициента затухания б для некоторых материалов от частоты ультразвука [52]. Из анализа кривых видно, что затухание ультразвуковых волн в пластмассах значительно сильнее, чем в металлах. Этот факт необходимо учитывать при выборе оптимального режима для ультразвукового метода контроля сварных соединений из пластмасс. [c.154]

При наличии хорошо кристаллизующейся системы, образовании крупных зародышей, центров твердой фазы и быстром их росте скачок интенсивности распространения ультразвука при понижении температуры будет резким и значительным, степень затухания интенсивности прошедшего звука велика. При формировании высокодисперсной, плохо кристаллизующейся, медленно выпадающей и неудовлетворительной микроструктуры твердой фазы скачок интенсивности будет незначительным, степень затухания небольшой, так как основная часть образующихся в среде микро зародышей не достигнет размеров, соизмеримых с длиной волны ультразвуковых колебаний, следовательно, значительного рассеяния ультразвука не наступит. Степень затухания интенсивности ультразвука ф определяется так [c.319]

Рис. 3.9. Рассеяние ультразвука в ткани.

Рассеяние ультразвука при контроле сварных швов происходит на границах кристаллитов и особенно сильное — на границе основного и наплавленного металла. Например, интенсивные сигналы наблюдают от угла, образуемого наплавленным металлом и поверхностью соединения. [c.214]

Кроме сигналов зеркального отражения и действия поверхностно-продольных волн существуют сигналы, связанные с диффракционным рассеянием ультразвука на поверхности зарубки. Им соответствуют лучи ОЬО и ото. Последний луч должен быть умножен на У 2( ), так как он дважды отражается от поверхности объекта [18]. [c.140]

Использование РС-преобразователя целесообразно также с точки зрения локализации зоны контроля. Но главное преимущество заключается в снижении уровня помех от повторного рассеяния [32]. Если излучатель и приемник будут иметь узкие диаграммы направленности, а угол пересечения их осей будет 15—20° или больше, то многократное рассеяние ультразвука от зерен материала вблизи излучателя практически не достигнет приемника. В этих условиях источником структурных помех будет являться лишь зона вблизи точки пересечения осей, в результате чего эффект повторного рассеяния резко снизится. [c.169]

Металлы, применяемые на практике, имеют поликристалли-ческое строение, и затухание волн в них предопределяется дву.мя основными факторами рефракцией и рассеянием ультразвука вследствие анизотропии механических свойств металла. В результате рефракции фронт ультразвуковой волны отклоняется от прямолинейного направления распространения и амплитуда принимаемых сигналов резко падает. Помимо рефракции волна, падающая на границу кристаллов (.зерен), испытывает частичное отражение, преломление ультразвука и трансформацию, что и определяет механизм рассеяния. Рассеяние в отличие от рефракции приводит не только к ослаблению сигнала, но и образованию [c.21]

Доля рассеянной энергии определяется главным образом отношением длины упругой волны к среднему размеру D кристаллита. При X = D рассеяние ультразвука очень велико, причем в интервале X/D =3...4 оно максимально. Это область диффузного рассеяния. При условии k/D < 2л, являющемся реальным при контроле ряда металлов и сварных соединений, Н. М Лившицем и Г. Д. Пархомовским получены формулы для расчета коэффициента затухания продольной и поперечной волн. Задавшись условием находим б,/б =7,14, Следовательно, затухание поперечной волны более существенно по сравнению с продольной. При 4 < X/D < 10 коэффициент рассеяния пропорционален произведению D/ а при K/D > 10 1ропорционален D [. Наименьшее затухание наблюдается при K/D > (20. .. 100). [c.22]

Структурные помехи связаны с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зернах материала. Их часто называют структурной реверберацией. Импульсы, образовавшиеся в результате рассеяния ультразвука на различных неоднородностях и приходящие к приемгшку в один и тот же момент времени, складываются. В зависимости от случайного соотношения фаз отдельных импульсов они могут усилить или ослабить друг друга. В результате на приемнике прибора структурные помехи имеют вид отдельных близко расположенных пиков (их иногда сравнивают с травой), на фоне которых затруднено наблюдение полезного сигнала. Структурные помехи —основной постоянно действующий фактор, ограничивающий чувствительность при контроле методами отражения, а также комбинированными, связанными с наблюдением отраженных сигналов. Довольно часто структурные помехи превышают донный сигнал, исключая тем самым возможность применения эхо- или зеркально-теневого метода. [c.287]

В этом случае на фоне сигналов структурных помех на экране дефектоскопа практически иевозможно отличить эхо-сигналы от дефектов. Изменение параметров контроля, основанное на полученных в работе [39] аиалитических зависимостях между амплитудами полезных сигналов и структурных помех, не обеспечило существенного повышения отношения сигнал — помеха. Это связано с тем, что расчет уровня структурных помех проводили для следующих условий объемной реверберации (рассеяние ультразвука на равноосных зернах) с учетом первичного рассеяния длительность рассеяния отдельными зернами равна длительности излучаемого импульса рассеяние считается равномерным по всем направлениям. При этом не учитывается повторное рассеяние УЗ-волн. Такое приближение допустимо лишь в случае контроля сравнительно мелкозернистых материалов, когда средний размер зерна D значительно меньше длины УЗ-волны к. [c.345]

При возникновении в жидкости ультразвуковой кавитации ее акустические свойства существенно изменяются. Прежде всего, наличие кавитационных пузырьков приводит к рассеянию ультразвука, которое будет рассмотрено далее. Вследствие этого энергия ультразвуковой волны будет быстро убывать в пространстве. Однако рассеяние — не единственная причина убывания энергии при кавитации значительная ее часть идет на развитие кавитационных пузырьков, т е. на работу по их расширению до максимального радиуса Rmax После захлопывания кавитационной полости эта энергия частично переходит в энергию кавитационных ударных волн, но она полностью теряется из первичной ультразвуковой волны. [c.138]

Рассмотрим кратко рассеяние ультразвуковых волн вследствие ди( х )узного отражения их от частиц, имеющих другие физические свойства (по сравнению с окружающей их средой) и четкие границы. Среды, содержащие такие частицы, называются гетерогенными. Примерами гетерогенных сред могут служить суспензии (жидкости со взвешенными в них твердыми частицами), аэрозоли (газы со взвешенными твердыми частицами), эмульсии (жидкие капли в нерастворяющей жидкости), жидкости, содержащие газовые пузырьки, в частности кавитационного происхождения, а также такие среды, как стекла, ситаллы, шнepaлы, некристаллические металлы и т. д. При распространении в такой среде первичной ультразвуковой волны она будет отражаться от содержащихся в ней частиц, возбуждая их вынужденные колебания, что и приведет к излучению частицами вторичных, т. е. рассеянных волн. Эти однократно рассеянные волны, вообще говоря, в свою очередь будут многократно отражаться другими частицами. Однако коль скоро однократно рассеянное поле невелико по сравнению с первичным, то повторно рассеянными волнами можно пренебречь, если число рессеиваю-щих центров ие слишком велико. Пренебрежение повторным рассеянием эквивалентно предположению об отсутствии акустического взаимодействия частиц, т. е. предположению, что колебания одной частицы не влияют на колебания другой. Тогда суммарное поле, рассеянное па совокупности частиц, можно найтн как суперпозицию полей, однократно рассеянных каждой частицей, и задача о рассеянии ультразвука в гетерогенной среде сводится к задаче о рассеянии иа одной частице с последующим суммированием результата по всем частицам, расположенным в рассеивающем объеме. При этом форму частицы в достаточном приближении можно принять сферической, тем более, что при малых размерах частиц по сравнению с длиной волны и на достаточно больших расстояниях от них отклонение формы реальных частиц от сферической не играет существенной роли. [c.161]

Далее, рассеяние ультразвука частицей зависит от ее сжимаемости и плотности. Попятно, что если они совпадают с плотностью и сжимаемостью окружающей среды, это эквивалентно акустически однородной среде, в которой никакого рассеяния ие будет. Если частица отличается от окружающей среды только плотностью, но не сжимаемостью, то в первичном акустическом поле она будет отставать или опережать колебательное движение среды, т. е. будет совершать относительно нее поступательно-колебательное движение и рассеянное частицей поле будет эквивалентно полю излучения акустического диполя . Если же частица отличается от среды только сжимаемостью, то такая частица будет совершать поступательные колебания синфазно с акустическими колебаниями среды, но под действием переменного акустического давления она будет пульсировать относительно среды, и рассеиваемое ею поле будет эквивалентно полю излучения пульсирующей сферы. В общем случае рассеивающие частицы югyт отличаться от окружающей среаы как плотностью, так и сжимаемостью, и рассеиваемое ими поле будет носить более сложный характер. Расчет этого поля, таким образом, тесно связан с задачей об излучении звука сферой, совершающей различные колебания. [c.162]

Усиление рассеяния при резонансе объясняется тем, что, как уже говорилось, рассеянное поле образуется излучением ультразвука частицами, совершающими вынужденные колебания в поле первичной волны амплитуда же вынужденных колебаний в резонансе резко возрастает в число раз, равное величине добротности колебательной системы (см. гл. УП1), соответственно возрастает и интенсивность рассеяния. Для пульсационных колебаний воздушного пузырька в воде, например, это приводит к увеличению эффективного сечения рассеяния примерно на 12 порядков. Отсюда и сильное рассеяние ультразвука при возникновении в жидкости кавитации, когда, как мы видели, всегда находятся или образуются пузырьки резонансных размеров. Резонансное рассеяние успешно используется в гидроакустической эхо-локации рыбных косяков роль резонансных пузырьков в этом случае играют плавательные пузыри рыб. Резкое увеличение рассеяния при резонансе (в том числе и обрат1юе рассеяние, которое регистирируется эхо-локатором) позволяет уверенно определять и размеры рыб, и мощность косяка. [c.169]

Началу сварки (рассматривать процесс следует слева направо) соответствуют всплески на кривой ультразвука. Сварка начинается на приставной планке, поэтому в начале процесса это мало сказывается на амплитуде ультразвуковых колебаний. Как только сварочная дуга переместится с приставной планки на образец и начнет расплавлять прихватку, соединяющую половинки образца, происходит резкое уменьшение ультразвукового сигнала, поскольку поглощение ультразвука в расплавленном металле значительно больше, чем в твердом. Затем, по мере продвижения сварочной дуги и увеличения длины сварного шва, условия прохождения ультразвука улучшаются и амплитуда сигнала увеличивается. В следующий момент времени в ванночку расплавленного. металла погружается спай термопары (на осциллограмме это отмечено резким скачком температурной кривой вверх), что вновь вызывает уменьшение амплитуды про-.чодящего сигнала, вследствие увеличения рассеяния ультразвука при введении в металл инородного тела. Далее, после некоторого увеличения амплитуда сигнала вновь резко падает, теперь уже вследствие образования горячей трещины. В тех случаях, когда скорость деформации образца оказывалась недостаточной для возникновения трещины, уменьшения амплитуды сигнала не наблюдалось. [c.230]

Как указывалось, с повышение.м частоты ультразвуковых колебаний (уменьшением длины волны) луч становится более направленным. Однако при этом повышается и рассеяние ультразвука. Так, например, частоту УЗК в 5 Мгц можно применить для конгроля сварных швов толщиной не более 12 мм 242 [c.242]

Гун) затухание практически опреде.тяется рассеянием ультразвука на границах зерен и структурных составляющих. Ультразвуковой метод исследования структуры металлов заключается в том, что в испытуемый образец или изделие вводят ультразвуковые колебания и наблюдают изменение амплитуды донного сигнала при многократном отражении. Степень неоднородности структуры оценивается по быстроте затухания ультразвуковых колебаний, при этом коэффициент затухания вычисляется по формуле [c.256]

Приведенные в табл. 4 данные свидетельствуют о значительном влиянии величины зерна на рассеяние ультразвука в стали 1Х18Н9. Это влияние становится особенно заметным, когда отношение длины волны к величине зерна оказывается менее 15—20. Амплитуда сигнала в этом случае резко уменьшается или падает до нуля (например, при величине зерна 0,08 мм и частотах 5,6 и 11,2 Мгц). [c.131]

Например, при прозвучивании импульсным дефектоскопом на частоте 2,5 Мгц образцов чугуна, у1казанных в табл. 3-11, донный сигнал пе наблюдался для всех образцов, что свидегельствует о сильном рассеянии ультразвука в этих образцах. [c.179]

При -прозвучивании поврежденных стенок аппарато-в высокого давления в зонах механических повреждений было замечено некоторое повышение рассеяния ультразвука. При использовании прямых щупов для получения донного сигнала приходилось настраивать дефектоскоп на максимальную чувствительность, тогда как для прозвучива-ния неповрежденной зоны чувствительность дефектоскопа могла быть вы-брана минимальной. [c.181]

Рассеяние - мультиполярные изменения направления распространения ультразвуковых волн, обусловленные внутренней неоднородностью среды и являющиеся результатом многочисленных отражений и преломлений. Заметим, что возникновение значимого рассеяния ультразвука происходит в случаях, когда длина волны становится сопоставимой с размерами неровностей (отражателей), или при выраженной акустической неоднородности среды (рис. 3.9). В любом случае при рассеянии имеется компонент ультразвуковых волн, направленный в сторону излучателя, который отражает обратное рассеяние [4, 7]. Следует также заметить, что при формировании раз- [c.48]

Рассеяние ультразвука на неровной поверхности зависит от параметра Рзлея Рц = 2консо Ь, где к-—волновое число он-—среднеквадратическое отклонение высоты неровностей б — угол падения на дефект. Анализ реальных трещин сварных соединений показал, что в зависимости от причин, их породивших, они относятся либо к гладким с малым параметром Рэлея, либо имеют большие неровности, тогда параметр Рэлея велик. В первом случае обратное отражение от трещины мало, а во втором дефект довольно хорошо выявляется совмещенным преобразователем при наклонном падении. Иногда вместо он вводят рь — средний радиус кривизны неровностей. Соответствующий измененный параметр Рэлея лучше характеризует шероховатость дефекта с точки зрения рассеяния ультразвука. [c.123]

Структурные помехи связаны с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зернах материала. Их час то называют структурной реверберацией. Импульсы, образовавшиеся в результате рассеяния ультразвука на различных неоднородностях, которые приходят к приемнику в один и тот же момент времени, складываются. В зависимости от случайного соотношения фаз отдельных импульсов они могут взаимно усилить или ослабить друг друга. В результате на ЭЛТ прибора структурные помехи имеют вид отдельных близко расположенных пиков (их иногда сравнивают с травой), на фоне которых затруднено наблюдение полезного сигнала (см. рис. 2.3). Иногда амплитуда пиков превышает донный сигнал, что исключает возможность применения эхометода. [c.131]

Метод основан на измерении времени пробега импульса через объект. Путь ультразвукового луча ЗОН, огибающего дефект (рис. 2.35) больше, чем прямой путь ЗОЯ. По запазды ванию прихода сквозного сигнала на приемник с помощью низкочастотных волн удается определить наличие крупных дефектов в материалах с большим рассеянием ультразвука, например, в огнеупорных блоках, бетонных изделиях и т. д. [c.157]

Литье подразделяют на слитки, предназначенные для дальнейшей обработки давлением, и отливки. Ультразвуковой контроль обнаруживает раковины, поры, инородные включения, заливины, неслитины, плены (см. кн. 1 данной серии). Отливки из сталей перлитного класса, прошедшие термообработку типа нормализации, а также из сплавов алюминия, титана имеют мелкозернистую структуру с достаточно малым рассеянием ультразвука. Отливки из сталей аустенитного класса имеют крупнозернистую структуру, измельчить которую термообработкой нельзя. Такой материал не удается контролировать ультразвуком. [c.202]

Структурные помехи, связанные с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зернах материала. Эти помехи часто называют структурной реверберацией. Сигналы, образовавшиеся в результате р ссеяния ультразвука на различных неоднородностях, которые приходят к приемнику в один и тот же момент времени, складываются. В зависимости от фаз отдельных сигналов они могут взаимно усилить или ослабить друг друга. На некотором участке развертки помехи, складываясь, дают сигнал, значительно превосходящий средний уровень, а на другом, наоборот, суммарный сигнал мал. Таким образом, вследствие случайного соотношения фаз колебаний структурные помехи имеют вид отдело-ных, довольно четких импульсов, на фоне которых затруднено выявление дефектов. Отличительной особенностью структурных помех является наличие очень большого количества импульсов на всей линии развертки дефектоскопа или на значительном ее участке (их часто называют травой). Эти сигналы быстро изменяют свое положение, появляются и исчезают при небольших пере -мещениях преобразователя по поверхности изделия. Структурные помехи являются основным постоянно действующим фактором, ограничивающим чувствительность ультразвукового контроля. [c.149]

В результате рассеяния ультразвука в объеме (18вйгв вблизи точки В выделяется энергия с1т—2Ь 1в( 8в(1гв. Энергия из объема й8в(1гв распространяется во все стороны как от точечного источника, Поле этого источника [c.155]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...