Спектроскопия ультразвуковая

СПЕКТРОСКОПИЯ ультразвуковая — раздел экспериментальной акустики, в к-ром изучаются частотные зависимости параметров распространения УЗ (коэфф. затухания и скорости распространения) с целью определения структуры или свойств вещ ества. [c.331]

Выравнивание частотной характеристики. Используемые для спектроскопии ультразвуковые сигналы должны иметь еще более равномерные частотные характеристики, чем представленные на фиг. 2.4. Поэтому желательно выравнивание частотных характеристик. Для этого выбор спектра возбуждающего напряжения должен быть таким, чтобы скомпенсировать неравномерность характеристики головки. Если используется один из методов с частотной модуляцией сигнала, то для выравнивания спектра ультразвукового сигнала можно использовать автоматическую регулировку амплитуды выходного сигнала в соответствии с функцией, обратной частотной характеристике головки. [c.69]

Отдельную группу образуют методы неэлектрических испытаний, используемые для определения структуры, макро- и микродефектов материалов. Сюда относятся ультразвуковые методы, рентгене- и гамма-люминесцентный анализ, инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия, ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, нейтронографический анализ, а также другие методы, применяемые для неэлектрических испытаний. [c.7]

Ширина полосы пропускания и равномерность АЧХ являются важными характеристиками пьезопреобразователей. Чем шире полоса пропускания, тем выше разрешающая способность УЗ-приборов, меньше мертвая зона, ниже погрешность определения толщины изделия, координат, скорости ультразвука. Для некоторых приборов, например ультразвуковых спектроскопов, широкая и равномерная полоса пропускания частот преобразователей является определяющим фактором качества контроля. Анализ работы преобразователей с плоскопараллельными пьезоэлементами и слоями показывает, что для них характерны ограниченная, весьма узкая полоса пропускания и продолжительный переходный процесс. Это обусловлено в основном двумя причинами многократными отражениями УЗ-колебаний в конструктивных элементах преобразователя и наличием ярко выраженных резонансных свойств пьезоэлемента. С целью расширения полосы пропускания следует применять преобразователи с неоднородным электрическим полем, физические свойства пьезоэлементов которых изменяются по толщине. [c.161]

Весьма перспективным методом для распознавания образа дефекта является ультразвуковая спектрометрия, основанная на исследовании спектра эхо-сигналов, отраженных от дефектов различного типа при изменении частоты заполнения зондирующих импульсов. Наблюдение спектра эхо-сигналов Проводится на спектроскопе, состоящем из ультразвукового эхо-импульсно-го дефектоскопа и анализатора спектра. [c.80]

Рис. 89. Структурная схема ультразвукового спектроскопа

Под спектроскопией или спектральным анализом при ультразвуковом контроле понимают разложение эхо-импульса на составляющие его частоты. Амплитудно-частотная кривая частотного анализатора (см. рис. 10.57) сопоставляется с невозмущенной кривой эхо-импульса от задней стенки, которая идентична кривой излучаемого импульса, если отсутствует существенное затухание. Напротив, отражение от дефекта действует как фильтр в системе излучатель — приемник — акустический контакт — изделие — отражение от дефекта — акустический контакт — приемник — усилитель [1658]. [c.396]

Настоящая книга посвящена одной из важнейших научных и технических проблем — повышению надежности и контролю качества. В ней описаны как уже применяющиеся в промышленности методы неразрушающих испытаний, так и методы, только разрабатываемые в научно-исследовательских институтах, но имеющие перспективу практического применения. Рассмотрены методы акустической эмиссии, ультразвуковой спектроскопии, система ультразвуковой визуализации, радиологические системы с непосредственным наблюдением, нейтронная радиография, СВЧ-техника, инфракрасная техника и многие другие. Описаны методы ультразвуковой и оптической голографии и способы обработки результатов неразрушающих испытаний. [c.4]

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ Герике [c.59]

Под термином ультразвуковая спектроскопия обычно понимается использование явлений, связанных с дифракцией света, обусловленной периодическими изменениями плотности среды при распространении в ней ультразвуковых колебаний, а также применение к методам анализа частотных составляющих сигналов, используемых в ультразвуковой дефектоскопии. В этой главе имеется в виду второе значение термина. [c.59]

Хотя рассматриваемая здесь ультразвуковая спектроскопия и не использует световые волны, для объяснения некоторых основных ее принципов, сходных с принципами оптической спектроскопии, полезно обратиться к оптике. Такое сравнение правомерно потому, что успехи в развитии оптической спектроскопии стимулировали развитие аналогичных методов в ультразвуковой технике. [c.59]

Используемые в ультразвуковой дефектоскопии короткие импульсы колебательной энергии по своим характеристикам аналогичны импульсам белого света. Они также представляют собой некоторый спектр частот. Следовательно, спектральный анализ этих импульсов после их взаимодействия с контролируемым объектом может дать такие же важные результаты, как и данные, получаемые с помощью оптической спектроскопии. [c.59]

Так как ультразвук представляет собой упругие, а не электромагнитные волны, ультразвуковая спектроскопия образца дает иную информацию, Это сразу становится очевидным, если сравнить прозрачность некоторых материалов для видимого света с их прозрачностью для ультразвука с частотами от 1 до 25 Мгц, обычно применяемыми для целей дефектоскопии. Металлы, например, непрозрачны для света, но обычно очень хорошо проводят ультразвук. С другой стороны, некоторые прозрачные пластики хотя и пропускают ультразвуковые волны, но вызывают очень высокое их затухание. [c.60]

Интерес к зависимости условий распространения ультразвуковых колебаний через материалы от их частоты появился раньше, чем была разработана аппаратура для ультразвуковой спектроскопии. Ранние исследования этого вопроса обычными методами рассматриваются ниже. [c.60]

Многочастотный метод. Другим предшественником ультразвуковой спектроскопии является так называемый многочастотный метод. В этом методе используются два или несколько эхо-импульсных приборов, соединенных с одной широкополосной искательной головкой (преобразователем). Приборы настраивают на разные рабочие частоты, а выходы их приемных устройств выводят на одну электроннолучевую трубку (индикатор), используя многолучевую развертку. Получаемое изображение характеризует по-прежнему зависимость амплитуды от времени, но содержит частоту как параметр, так как каждый из лучей развертки представляет какую-нибудь одну частоту. [c.61]

Усилия по созданию специальной методики ультразвуковой спектроскопии могли бы быть направлены на разработку акустических оптических средств анализа. Однако, поскольку важным требованием является совместимость этих средств с обычной ультразвуковой аппаратурой, разрабатывались только электронные спектроанализаторы. Результатом этой работы было создание трех различных методов генерации и анализа электрических сигналов, в которых в качестве связующего звена между электронной схемой и акустическим трактом используются пьезоэлектрические преобразователи. Простейший метод состоит в излучении в контролируемый объект частотно-модулированных колебаний и наблюдении принятых сигналов на экране осциллоскопа, горизонтальная развертка которого формируется частотно-модулированным сигналом генератора. Во втором методе в контролируемый образец излучаются ультразвуковые импульсы с широким частотным спектром, подобным спектру белого света. Электронный спектроанализатор, установленный на приемной стороне, выделяет и анализирует частотные составляющие спектра принятого импульса. В третьем методе, являющемся комбинацией первых двух, используется импульсная частотная модуляция. [c.62]

Для успешного применения ультразвуковой спектроскопии очень важно достаточно точно знать распределение энергии в спектре ультразвуковых сигналов, вводимых в контролируемый образец. Это распределение определяется двумя основ- [c.62]

Частотные характеристики искательных головок (преобразователей). Другим фактором, определяющим спектр генерируемого ультразвукового сигнала, является частотная характеристика головки, В зависимости от применяемого метода спектроскопии используется одна совмещенная или две идентичные раздельные головки (разд. III). В случае применения двух головок для получения результирующей частотной характеристики необходимо перемножить их частотные характеристики, При работе одной головкой, используемой для излучения и приема, общая частотная характеристика получается возведением в квадрат характеристики головки. [c.66]

В настоящее время в качестве преобразователей в ультразвуковой спектроскопии используются диски из пьезоэлектрических (или ферроэлектрических) материалов. Они совершают продольные колебания под действием приложенных к их металлизированным обкладкам электрических напряжений. Колебания диска под- действием приложенного электрического поля зависят от механических характеристик диска. Важными [c.66]

Для рассмотрения частотной характеристики пьезоэлектрического диска обратимся к случаю вынужденных колебаний в системе с потерями. На фиг. 2.3 приведены частотные характеристики такой системы, построенные для разных значений добротности Q, обратно пропорциональной степени демпфирования системы. Другим важным параметром является резонансная частота /о системы без потерь. Как видно из фиг. 2.3, при низких значениях Q Q == 1,2) система ведет себя почти как апериодическая, что весьма желательно для ультразвуковой спектроскопии. Но с уменьшением Q амплитуда колебаний резко падает. Иными словами, уменьшение Q снижает чувствительность. [c.67]

Далее из фиг. 2.3 следует, что при уменьшении частоты ниже /о амплитуда частотной характеристики стремится к единице. Это означает, что если для ультразвуковой спектроскопии использовать преобразователь с высокой собственной частотой, то можно получить более широкую полосу пропускания. Однако здесь есть предел, так как с увеличением собственной частоты уменьшается толщина пьезоэлемента и он становится хрупким. [c.67]

Из сказанного ясно, что при конструировании головок для ультразвуковой спектроскопии, необходимо искать компромисс между шириной полосы и чувствительностью. [c.67]

Важнейшим узлом аппаратуры, предназначенной для ультразвуковой спектроскопий, является пьезоэлектрический преобразователь, трансформирующий электрические колебания [c.67]

Характеристики ультразвуковых преобразователей в общем виде подробно рассмотрены в работах [7 и 8]. Как показано в предыдущем разделе,. - преобразователь, используемый для ультразвуковой спектроскопии, должен иметь высокую собственную частоту и относительно низкую добротность. Кроме того, для получения большого отношения сигнала к шуму в условиях сильного демпфирования эффективность преобразования должна быть высокой. [c.68]

Контактная смазка. В ультразвуковой спектроскопии очень важную роль играет слой контактной смазки, вводимой между искательной головкой и испытуемым образцом для уменьшения рассогласования акустических импедансов головки и образца, обусловленного наличием воздушного зазора. Хотя слой смазки стараются делать предельно тонким, в нем на используемых для спектроскопии частотах все же возникают резонансы, искажающие спектр исследуемого сигнала. Поэтому даже при контроле плоских образцов с очень чистыми поверхностями головка должна плотно прижиматься к образцу для уменьшения до минимума толщины слоя контактной смазки. [c.70]

Хотя в настоящее время комплектная электронная аппаратура для ультразвуковой спектроскопии и не выпускается, все электронные блоки, необходимые для ее сборки, могут быть приобретены. Выбор электронных приборов определяется в первую очередь используемым методом ультразвуковой спектроскопии. Ниже будут приведены структурные схемы, дающие представление об основных особенностях электронной аппаратуры, применяемой для работы в каждом из методов. Блоки, изображенные на этих схемах, являются электронными приборами, выпускаемыми промышленностью. [c.71]

Импульсный метод. Электронная аппаратура, используемая для импульсной спектроскопии, значительно отличается от описанной выше. На фиг. 2.9 приведена структурная схема ультразвукового импульсного спектроскопа, позволяющая одновременно наблюдать частотные и временные характеристики сигналов. Способ индикации временных характеристик точно такой же, как и в обычных импульсных дефектоскопах. [c.74]

Как уже указывалось в начале главы, основное назначение ультразвуковой спектроскопии состоит в увеличении эффективности ультразвукового метода неразрушающего контроля. Ниже дается несколько примеров, иллюстрирующих практические возможности спектроскопического метода применительно к ультразвуковой дефектоскопии. [c.76]

Основным условием успешного применения ультразвуковой спектроскопии является точное знание частотной характеристики используемой искательной головки (или головок). Способы определения этих характеристик имеют поэтому первостепенное значение для спектроскопического метода. Они важны также и для обычного эхо-метода, особенно в тех случаях, когда в дефектоскопе используется ударное возбуждение искательной головки и широкополосный усилитель для приема эхо-импульсов, так как в этих условиях характеристика головки является единственным фактором, определяющим частотный спектр импульса, вводимого в контролируемый объект. Известно, что результаты обычного ультразвукового контроля могут значительно меняться при смене искательных головок, даже если размеры пьезоэлементов и их резонансные частоты (измеренные до монтажа пьезоэлементов в головках) одинаковы. Для устранения этого недостатка необходимо при изготовлении головок проверять их частотные характеристики и диаграммы направленности. [c.76]

Один из способов получения дополнительной информации при ультразвуковом контроле состоит в облучении дефекта под разными углами, что осуществимо лишь в случаях, когда образец имеет подходящую форму. Другая возможность заключается в изменении длины волны зондирующего импульса. Это достигается изменением частоты ультразвуковых колебаний и приводит к ультразвуковой спектроскопии. [c.82]

Согласно данным табл. 3.4, наибольшей чувствительностью при достаточной широкополосности обладают ОППТ (вариант 4), благодаря чему эти преобразователи применяют при ультразвуковом контроле как традиционными методами, так и новыми (УЗ-спектроскопия). [c.164]

МОЛЕКУЛЯРНАЯ АКУСТИКА — раздел физ. акустики, в к-ром структура и свойства вещества и кинетика молекулярных процессов исследуются акустич. методами. Осн. методы М. а.— измерения скорости, звука и козф. поглощения звука в зависимости от разл. физ. параметров частоты звуковой волны, темп-ры, давления, маги, поля и др. величин. Исследования, проводимые такими методами, иногда объединяют в особый раздел экснерим. акустики — ультразвуковую или акустическую спектроскопию. Методами М. а. можно исследовать газы, жидкости, полимеры, твёрдые тела, плазму. На ранней стадии развития этой области и в нек-рых случаях до сих пор термин М. а. применяют лишь к исследованиям молекулярной структуры газов а жидкостей. [c.193]

Другим примером решеткоподобной структуры служат ультразвуковые волны в жидкости. Они представляют собой упругие волны, со.чдаваемые пьезоэлектрическим генератором, и отличаются от обычных звуковых волн только значительно более высокой частотой, лежащей существенно выше верхнего предела слышимости. Такие волпы вызывают периодические разряжения и сжатия жидкости, действующие на проходящий свет, как решетка. Теория этого явления излагается в гл. 12. В за1иночение настоящего параграфа рассмотрим одномерные решетки, которые применяются в спектроскопии. [c.374]

Для эксплуатируемых в Великобритании реакторов на тяжелой воде (трубы высокого давления, паровые ресиверы [154]) и реакторов, охлаждаемых газом [Магнокс, AGR (усовершенствованный газоохлаждаемый реактор)] тоже разработаньи устройства для дистанционного управления ультразвуковым контролем. В одном из сообщений Энергетического комитета Великобритании [384] описывается приспособление для ручного контроля сварных швов на реакторах Магнус с прогрессивной обработкой данных в режимах он-лайн или оф-лайн для получения разверток типа В, С и D (имеется в виду развертка типа С с одной стороны с цветным графиком для различения величины амплитуд [730]. Для измерения толщины оксидного слоя в таких реакторах применяется ультразвуковая спектроскопия [1181, 1117]. [c.593]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...