12_Эхометод_ультразвукового_контроля_Лек_12 (1)

1. Эхометод ультразвукового контроля

ЭХОМЕТОД
УЛЬТРАЗВУКОВОГО
КОНТРОЛЯ

2.

Эхометод УЗ-дефектоскопии основан на
излучении в контролируемое изделие
коротких зондирующих импульсов и
регистрации эхосигнала, отражённого от
дефекта.
Временной интервал между ЗИ и
эхоимпульсом пропорционален глубине
залегания дефекта, а амплитуда, в
определённых пределах, – отражающей
способности (размеру) дефекта.

3.

4. преимущества эхометода:

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭХОМЕТОДА:
• односторонний доступ к изделию
• относительно большая чувстви тельность к внутренним дефектам;
• высокая точность определения
координат дефектов.

5. недостатки эхометода :

НЕДОСТАТКИ ЭХОМЕТОДА :
низкая помехоустойчивость к
поверхностным отражателям;
• резкая зависимость амплитуды
эхосигнала от ориентации дефекта;
• невозможность контроля качества
акустического контакта в процессе
перемещения ПЭП, так как при отсутствии
дефектов на выходе отсутствуют какие-либо
сигналы.

6.

При контроле изделий эхо-методом
регистрируются и анализируются практически все
сигналы, приходящие из изделия после излучения
зондирующих колебаний.
При контроле изделий с плоскопараллельными
поверхностями возможен одновременный приём
эхосигналов как от дефекта, так и от
противоположной поверхности.
При этом временное положение эхосигнала от
дефекта:

7.

8.

Амплитуда эхоимпульса зависит от величины
отражателя (дефекта), свойств поверхности и его
ориентации, а также затухания ультразвуковой
волны в изделии и расстояния до дефекта.

9.

Сигнал от донной поверхности может
отсутствовать если:
донная поверхность не параллельна
поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
дефект имеет значительный размер,
полностью перекрывающий ультразвуковой
пучок;
высота (толщина) изделия настолько
велика, что вследствие затухания
ультразвуковых колебаний амплитуда эхосигнала
от противоположной поверхности имеет очень
малую величину.

10.

При контроле
изделий небольших
толщин можно
получить целую
серию многократно
переотраженных от
плоскопараллельных
стенок изделия
эхосигналов.
Вследствие
затухания УЗК
многократные
отражения
последовательно
уменьшаются по
амплитуде.

11.

При наклонном
вводе УЗК
временной
интервал между
ЗИ и эхосигналом
выглядит
следующим
образом

12.

Зная время t распространения УЗК до дефекта и
обратно и скорость Cl в изделии, можно легко
определить глубину h залегания дефекта при его
обнаружении прямым (α = 0о) преобразователем:
и при обнаружении его наклонным ПЭП

13.

А расстояния L между точкой
ввода УЗК и проекцией дефекта
на поверхность сканирования

14.

В формулах нахождения времени распространения УЗК
учитывается время прохождения в контролируемом
изделии и не берется в учет время прохождения УЗК в
протекторе и призме из оргстекла.
Обычно толщина протектора в прямых ПЭП составляет 0,5–2,0 мм. При этом
время tп весьма мало (меньше 1 мкс) и во многих случаях не учитывается.
При наклонном вводе УЗК пьзопластину в преобразователе помещают на
специальную призму из органического стекла. В этом случае путь УЗК в
призме составляет несколько миллиметров (от 4 до 9), а двойное время
пробега ультразвуковых колебаний по призме ПЭП 2tп – от 3 до 8 мкс. И эту
величину надо учитывать.

15.

Первичными измеряемыми характеристиками
сигналов от дефектов при эхоимпульсном методе
УЗК являются:
максимальная амплитуда Uэ эхосигнала;
временное положение tэ эхосигнала
относительно зондирующего импульса.
Эти параметры измеряют при расположении
преобразователя в точке, где наблюдается
наибольшая амплитуда эхосигнала от дефекта, т.
е. тогда, когда дефект озвучивается центральным
лучом (осью) диаграммы направленности ПЭП.

16.

17.

Амплитуду эхоимпульса на экране дефектоскопа
можно измерять в вольтах или милливольтах. В
дефектоскопии не применяют измерение
абсолютного значения амплитуды. Обычно
амплитуду сигнала от дефекта сравнивают с
амплитудой эхосигнала от искусственного
отражателя заданной геометрической формы,
чаще всего – цилиндрического сверления в
специальном (стандартном) образце. Для удобства
это сравнение производится не в разах U1/U2, а
в децибелах

18.

Вычислить время t распространения УЗ импульса
от пьезоэлектрической пластины до отражателя в
стали и обратно, если известны глубина h
расположения отражателя, угол призмы искателя β
и время tп прохождения ультразвука через призму
наклонного искателя (в двух направлениях):
а) Н = 75 мм, β = 500, 2tп = 8 мкс;
б) Н = 25 мм, β = 510, 2tп = 6 мкс;
в) Н = 150 мм, β = 400, 2tп = 12 мкс;
г) Н = 300 мм, β = 320, 2tп = 10 мкс;

19.

Н,мм
а
б
в
г
75
25
150
300
β0
2tп,мкс
50
51
40
32
8
6
12
10
Ct2,мм/мкс Cl1,мм/мкс αt 20
3260
3260
3260
3260
2670
2670
2670
2670
r,мм
Tm,мкс
Т,мкс

20.

В процессе перемещения ПЭП над зоной дефекта,
вследствие озвучивания его разными лучами диаграммы
направленности, формируется определённая
амплитудная огибающая пачки эхосигналов. Таким
образом, при перемещении ПЭП над точечным дефектом
эхоимпульсы от него наблюдаются на некотором участке
длиною ∆L.

21.

Если дефект имеет протяжённость, то его границы,
определённые эхоимпульсным методом, также
могут отличаться от истинных. В связи с этим в
ультразвуковой дефектоскопии используют
понятие УСЛОВНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТА.

22.

Для обнаруженного эхоимпульсным методом
дефекта можно измерить три условных величины:
• ширину ∆X;
• высоту ∆H;
• размер по длине рельса ∆L.

23.

Условный размер ∆L по длине рельса
характеризуется длиной зоны в миллиметрах
перемещения ПЭП вдоль рельса, в пределах
которого формируется сигнал от дефекта при
заданной условной чувствительности дефектоскопа.
Условная высота ∆H дефекта – это разность
показаний дефектоскопа, снятых при тех же
положениях ПЭП, при которых измерялся
условный размер ∆L.
Условная ширина ∆X дефекта, мм, измеряется по
длине зоны между крайними положениями ПЭП
перемещаемого поперёк контролируемого
сечения.

24.

Крайними положениями ПЭП при измерениях
условных размеров ∆L, ∆H и ∆X считают
положения, при которых амплитуда эхосигнала от
выявленного дефекта уменьшается до уровня
срабатывания автоматического сигнализатора
дефектоскопа, настроенного в соответствии с
требованиями нормативной документации на
контроль конкретного изделия.

25.

С помощью
эхометода
обнаруживают до
93 % дефектов в
рельсах.