Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля

Подождите немного. Документ загружается.

Серия 28 Выпуск 4

Рис. 5. Акустическая тень (затемненная зона)

4.4. Акустическое поле

4.4.1. Акустическое поле (Acoustic field, sound field):

1. Область существования акустических волн. Представляется

в виде распределения амплитуды волны в пространстве.

2. Трехмерная структура излучения, полученная от источника

акустической энергии [10].

4.4.2. Ближняя зона, зона Френеля (Near field, Fresnel-zone):

1. Прилегающая к излучателю зона, в которой акустическое

поле имеет вид чередующихся между собой максимумов и ми-

нимумов, ограниченная расположением последнего максимума,

после которого происходит монотонное уменьшение амплитуды

с расстоянием. Протяженность ближней зоны круглого пьезо-

элемента

= D

/4λ,

где D — диаметр пьезоэлемента;

λ — длина волны.

2. Зона, в которой вследствие интерференции звуковое давление

не меняется монотонно с расстоянием. Эта зона ограничена по-

следним максимумом звукового давления на оси пучка [10].

Справочное пособие

Рис. 6. Параметры акустического пучка:

1 — излучатель; 2 — граница пучка; 3 — акустическая ось пучка;

4 — дальняя зона; r

— протяженность ближней зоны;

θ — угол расхождения пучка

4.4.3. Дальняя зона, зона Фраунгофера (Far field, Fraunhofer

zone):

1. Область акустического поля, начинающаяся после последнего

максимума ближней зоны. В дальней зоне амплитуда волны моно-

тонно убывает с увеличением расстояния от излучателя.

2. Зона ультразвукового пучка, начинающаяся после последнего

максимума давления на оси пучка [10].

4.4.4. Переходная зона (Transitive zone) — часть дальней зоны,

в которой закон изменения амплитуды волны с расстоянием от-

личается от закона для сферического излучателя. Для круглых и

квадратных излучателей находится на расстоянии от одной до трех

ближних зон.

4.4.5. Прожекторная зона (Searchlight zone) — область акустиче-

ского поля, расположенная в ближней зоне излучателя, в которой

волну можно считать плоской.



Серия 28 Выпуск 4

4.4.6. Акустический пучок, звуковой пучок, ультразвуковой пучок

(Acoustic beam, sound beam, ultrasonic beam):

1. Пространственная геометрическая фигура, в пределах кото-

рой сосредоточена основная энергия упругой волны.

2. Направленно распространяющаяся акустическая волна,

обычно близкая по форме к конусу, в пределах которого сосредо-

точена бóльшая часть акустической энергии [10].

4.4.7. Эффективный акустический центр (Effective acoustic cen-

ter) — условная точка, из которой исходят лучи, формирующие в

дальней зоне излучателя сферический фронт волны.

Примечание. В общем случае может быть несколько таких точек в разных

продольных сечениях акустического пучка. Это возможно, например, в поле

наклонного преобразователя вследствие разных закономерностей расхожде-

ния лучей в дальней зоне в разных осевых плоскостях акустического пучка.

4.4.8. Акустическая ось преобразователя (Probe axis):

1. Линия, соединяющая точки максимальной амплитуды коле-

бательной величины в дальней зоне излучающего в однородную

среду преобразователя, и ее продолжение до эффективного аку-

стического центра.

Примечания: 1. В преобразователе с акустической задержкой направление

акустической оси в среде определяется законом синусов.

2. Для преобразователя с осесимметричным активным элементом, имею-

щим одинаковый коэффициент преобразования во всех точках, акустическая

ось совпадает с геометрической осью.

3. От акустической оси отсчитываются угловые координаты, используе-

мые для построения характеристики направленности преобразователя.

4. Если у преобразователя имеется несколько эффективных акустических

центров, то в ближней зоне возможна неоднозначность в выборе соответству-

ющей линии, которая устраняется при рассмотрении акустического поля в

фиксированной осевой плоскости.

2. Геометрическая ось, проходящая через точку выхода преоб-

разователя и служащая направлением, от которого отсчитываются

угловые координаты, используемые для построения характеристи-

ки направленности преобразователя [10].

Справочное пособие

4.4.9. Акустическая ось пучка, центральный луч (Beam axis, central

ray) — линия, соединяющая точки максимумов амплитуды волны в

дальней зоне, продолженная до эффективного акустического центра.

Примечания: 1. Для случая однородной среды центральный луч совпадает

с акустической осью.

2. Если у преобразователя имеется несколько эффективных акустических

центров, то в ближней зоне возможна неоднозначность в выборе соответству-

ющей линии, которая устраняется при рассмотрении акустического поля в

фиксированной осевой плоскости.

4.4.10. Квазиискривление акустической оси (Quasibend of acoustic

axis) — изменение угла ввода, наблюдаемое при использовании на-

клонного преобразователя и измерении координат глубоко залега-

ющих отражателей, вызываемое тем, что при поиске максимальной

амплитуды эхосигнала от несплошности принимается волна под

углом, меньшим угла ввода, и проходящяя меньшее расстояние.

Квазиискривление увеличивается с увеличением расхождения

ультразвукового пучка и повышением затухания в среде.

4.4.11. Край пучка (Beam edge) — граница акустического пучка

в дальней зоне, на которой звуковое давление уменьшается до

определенной части своего значения на оси пучка [10].

Примечание. Имеет форму конической поверхности.

4.4.12. Форма пучка (Beam profile) — форма акустического пучка,

ограниченного его краями [10].

4.4.13. Расхождение пучка (Beam divergence, beam spread) — уве-

личение площади сечения акустического пучка с расстоянием в

дальней зоне, приводящее к уменьшению амплитуды волны.

4.4.14. Угол расхождения пучка (Divergence angle) — угол между

прямыми, образованными при пересечении края пучка плоскос-

тью, проходящей через его акустическую ось.

4.4.15. Фокусировка акустического поля (Focusing of acoustic fi-

eld) — увеличение амплитуды поля на определенном расстоянии

от преобразователя, достигаемое путем сужения сечения ультра-

звукового пучка.

Серия 28 Выпуск 4

4.4.16. Фокус, точка фокуса (Focus, focal point):

1. Точка на акустической оси, в которой амплитуда поля имеет

максимум.

2. Точка на акустической оси, в которой звуковое давление

имеет максимум [10].

4.4.17. Фокус раздельно-совмещенного преобразователя (Focus of

dual search unit) — точка в акустическом поле излучателя раздельно-

совмещенного преобразователя, при помещении в которую не-

направленного отражателя достигается максимальная амплитуда

эхосигнала. Расположена немного ближе к преобразователю, чем

точка пересечения акустических осей излучателя и приемника.

4.4.18. Фокусное расстояние (Focal distance) — расстояние от

геометрического центра рабочей поверхности фокусирующего

преобразователя до фокуса.

4.4.19. Фокальная зона (Focal zone, depth of focus):

1. Область в акустическом пучке фокусирующего преобразова-

теля, в которой амплитуда волны превышает определенную часть

от ее максимального значения.

2. Область в акустическом пучке фокусирующего преобразова-

теля, в которой звуковое давление превышает определенную часть

от его максимального значения [10].

4.5. Преобразователи, их элементы и параметры

4.5.1. Типы преобразователей

4.5.1.1. Электроакустический преобразователь (Electro-acoustical

transducer) — устройство, преобразующее электрическую энергию

в акустическую и обратно.

4.5.1.2. Преобразователь (как конструктивный узел) (Probe,

search unit):

1. Законченный конструктивный узел акустического прибора

неразрушающего контроля, служащий для излучения и (или) при-

ема упругих колебаний и волн.

Справочное пособие

2. Электроакустическое устройство, содержащее один или не-

сколько активных элементов (например, пьезоэлементов), предна-

значенное для излучения и (или) приема акустических волн [10].

4.5.1.3. Преобразователь электромеханический (как активный

элемент) (Transducer, crystal):

1. Электромеханический элемент, служащий непосредственно

для преобразования электрической энергии в механическую (аку-

стическую) и обратно (например, пьезоэлемент).

2. Активный элемент преобразователя, преобразующий элек-

трическую энергию в акустическую и обратно [10].

4.5.1.4. Вибратор (Vibrator) — конструктивный узел преобразо-

вателя, содержащий активные и пассивные элементы и используе-

мый в качестве излучателя и (или) приемника упругих колебаний

и волн. Используется в основном в низкочастотных методах аку-

стического контроля.

4.5.1.5. Пьезоэлектрический преобразователь (Piezoelectric probe):

1. Преобразователь, использующий для излучения и (или) при-

ема упругих волн один или несколько пьезоэлементов.

2. Устройство, предназначенное для преобразования электри-

ческого (акустического) сигнала в акустический (электрический),

основанное на использовании пьезоэлектрического эффекта и

применяемое для работы в составе средства неразрушающего

контроля [7].

4.5.1.6. Излучающий преобразователь (Transmitting probe) — пре-

образователь, используемый для излучения упругих волн.

4.5.1.7. Приемный преобразователь (Receiving probe) — преоб-

разователь, используемый для приема упругих волн.

4.5.1.8. Прямой преобразователь (Normal probe, straight beam

probe):

1. Преобразователь для излучения и (или) приема упругих волн

по нормали к поверхности объекта контроля.

2. Преобразователь, акустическая ось которого перпендикуляр-

на контактной поверхности [10].

Серия 28 Выпуск 4

4.5.1.9. Наклонный преобразователь (Angle probe):

1. Преобразователь для излучения и (или) приема упругих волн

в направлениях, отличных от нормали к поверхности объекта кон-

троля.

2. Преобразователь, угол падения пучка которого отличается

от прямого [10].

4.5.1.10. Преобразователь с регулируемым углом ввода (Variable

angle probe):

1. Преобразователь, угол ввода которого можно изменять.

2. Преобразователь с изменяемым углом падения [10].

4.5.1.11. Совмещенный преобразователь (Single crystal probe, tran-

sceiver):

1. Преобразователь, активный элемент которого поочередно

используется в качестве излучателя и приемника упругих волн.

2. Преобразователь с одним активным элементом (обычно

пьезоэлементом), служащий как для излучения, так и для приема

ультразвуковых волн [10].

4.5.1.12. Совмещенный преобразователь импедансного дефекто-

скопа (Combined probe of MIA flaw detector) — преобразователь, ви-

братор которого содержит разделенные волноводом излучающий и

приемный пьезоэлементы и имеет одну зону контакта с объектом

контроля.

4.5.1.13. Дифференциальный преобразователь импедансного де-

фектоскопа (Differential combined probe of MIA flaw detector) — со-

вмещенный преобразователь, вибратор которого имеет дополни-

тельный компенсационный пьезоэлемент, служащий для миними-

зации выходного напряжения ненагруженного преобразователя и

линеаризации его нагрузочной характеристики.

4.5.1.14. Раздельно-совмещенный преобразователь (Dual search

unit, dual probe, send/receive probe, double (twin) probe) — преобразо-

ватель, содержащий два расположенных в общем корпусе раздель-

ных, акустически изолированных пьезоэлемента, один из которых

излучает, другой — принимает ультразвуковые волны [10].

Справочное пособие

Рис. 7. Раздельно-совмещенный преобразователь

ультразвукового дефектоскопа:

А — корпус; В — акустическая изоляция; С — пьезоэлемент

4.5.1.15. Преобразователь продольных волн (Longitudinal wave

probe, compressional wave probe) — преобразователь для излучения

и (или) приема продольных волн [10].

4.5.1.16. Преобразователь поперечных волн (Transverse wave probe,

shear wave probe) — преобразователь для излучения и (или) приема

поперечных волн.

4.5.1.17. Преобразователь поверхностных волн, преобразователь

волн Рэлея (Surface wave probe, Rayleigh wave probe) — преобразователь

для излучения и (или) приема поверхностных волн Рэлея [10].

4.5.1.18. Преобразователь волн Лэмба (Lamb wave probe) — пре-

образователь для излучения и (или) приема волн Лэмба [10].

C C

Серия 28 Выпуск 4

4.5.1.19. Контактный преобразователь (Contact probe) — преоб-

разователь, использующий контактный способ передачи упругих

волн через тонкую пленку жидкости или эластичного твердого

материала, а также непосредственный акустический контакт с

объектом контроля без промежуточных сред.

4.5.1.20. Иммерсионный преобразователь (Immersion probe) преоб-

разователь, используемый для контроля иммерсионным методом.

4.5.1.21. Катящийся преобразователь (Wheel probe):

1. Преобразователь, выполненный в виде колеса с шиной из

эластичного материала. Работает по сухой или cмоченной жидкос-

тью поверхности объекта контроля.

2. Преобразователь, содержащий один или несколько пьезо-

элементов, смонтированных внутри эластичной шины. Ультра-

звуковой пучок вводится в объект контроля через вращающуюся

контактную поверхность шины [10].

4.5.1.22. Струйный преобразователь (Jet probe, squirter probe) —

преобразователь, использующий для акустического иммерсион-

ного контакта с объектом контроля непрерывную струю жидкости

(обычно воды).

4.5.1.23. Преобразователь с локальной ванной (Bubblier device) —

преобразователь с накладываемой на объект контроля локальной

иммерсионной ванной, в которую подается контактная жидкость.

Расстояние от пьезоэлемента до объекта контроля — до нескольких

длин волн.

4.5.1.24. Преобразователь, адаптированный к кривизне поверх-

ности; преобразователь, сопряженный с поверхностью (Countered

probe):

1. Преобразователь, контактная поверхность которого в целях

улучшения акустического контакта повторяет криволинейную по-

верхность объекта контроля.

2. Преобразователь, форма контактной поверхности которого

адаптирована к криволинейной форме объекта контроля [10].

4.5.1.25. Хордовые преобразователи (Chord type probes) — парные

(излучающий и приемный) наклонные контактные преобразовате-

100

Справочное пособие

ли, расположенные по одну сторону сварного шва и разнесенные

друг от друга вдоль шва таким образом, что их акустические оси

пересекаются в зоне контроля, а проходящая через них плоскость

перпендикулярна поверхности вертикально ориентированных

продольных несплошностей. Применяются для ультразвукового

контроля эхометодом стыковых швов металлических и полиэти-

леновых труб.

Рис. 8. Схема контроля хордовыми преобразователями:

1  излучающий преобразователь; 2  приемный преобразователь;

3  контролируемая труба; 4  стыковой сварной шов;

5  дефект сварного шва

4.5.1.26. Преобразователь с сухим точечным контактом (Dry point

contact probe) — преобразователь, использующий сухой точечный

контакт с объектом контроля.