Для надежного обнаружения дефектов дефектоскопы должны иметь минимальную мертвую зону, гарантирующую обнаружение подповерхностных дефектов, высокую чувствительность для обнаружения мелких дефектов, большую глубинность и высокую разрешающую способность для раздельной идентификации двух близко расположенных по лучу дефектов. Дефектоскопы должны обязательно иметь устройства для измерения амплитуды эхосигнала.
Аппаратура для ультразвукового контроля состоит из электронного блока (собственно дефектоскопа), набора преобразователей для излучения и приема ультразвуковых колебаний и различных вспомогательных устройств.
Ультразвуковые преобразователи.
Для возбуждения и приема ультразвуковых колебаний используют электроакустические преобразователи. Различают следующие основные виды преобразователей (рис. 2): прямые, излучающие в контролируемое изделие продольные волны нормально к поверхности, и наклонные, с помощью которых в изделии возбуждаются поперечные, поверхностные, нормальные и продольные волны. По конструкции преобразователи подразделяют на совмещенные, у которых один пьезоэлемент служит излучателем и приемником, и раздельно-совмещенные (РС), имеющие два пьезоэлемента в одном общем корпусе.
Рис. 2. Ультразвуковые преобразователи:
а – прямой; б – наклонный (призматический); в - раздельно-совмещенный (РС); 1 – корпус; 2 –демпфер; 3- пьезопластина; 4 -защитное донышко (протектор); 5 — призма, 6 - токоподвод. 7 — акустический экран.
В качестве приемно-излучающего элемента — собственно преобразователя—в большинстве случаев используют пьезопластины из керамики: цирконата-титаната свинца или титаната бария, обладающей пьезоэффектом.
Поверхности пьезоэлемента металлизированы и являются электродами. При подаче на них электрического напряжения пластина изменяет свою толщину вследствие так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта. Если напряжение знакопеременно, то пластина колеблется в такт этим изменениям, создавая в окружающей среде упругие колебания. При этом пластина работает как излучатель. И, наоборот, если пьезоэлектрическая пластина воспримет импульс давления, то на ее обкладках вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта появятся заряды, величина которых может быть измерена. В этом случае пьезопластина работает как приемник.
Для защиты пьезопластины прямых преобразователей от повреждения к ней с рабочей стороны приклеивают (припаивают) металлическое или керамическое донышко—протектор.
В раздельно-совмещенных прямых и наклонных преобразователях пьезопластину приклеивают к акустической задержке — призме, изготовляемой обычно из оргстекла. В прямых преобразователях с нерабочей стороны пьезопластины приклеивают демпфер из материала с большим акустическим сопротивлением и коэффициентом затухания (например,- из взвеси ферровольфрама в эпоксидной смоле). Демпфер способствует гашению свободных колебаний пьезопластины и уменьшению длительности зондирующего импульса. В наклонных и раздельно-совмещенных преобразователях демпфер, как правило, выполнен из пробки или асбеста и служит только для звукоизоляции от других деталей преобразователя.
Призма в наклонном преобразователе необходима для падения продольных волн под углом к поверхности изделия. На границе призма—изделие происходит трансформация волн, в результате чего в изделие вводится волна требуемого типа.
Для раздельно-совмещенных прямых преобразователей призмы выбираются с углом 5—10°. Они служат акустическими задержками, что позволяет минимизировать мертвую зону.
Задачи контроля многообразны, поэтому в практике часто используют преобразователи, создающие поле заданной конфигурации: веерные и широкозахватные, формирующие широкий пучок лучей, фокусирующие и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.