Акустичний контроль якості виробів і конструкцій

Мета заняття: вивчення умов застосування акустичного контролю якості. Набуття практичних навиків розрахунку параметрів акустичного контролю

Прилади і обладнання: персональний комп’ютер.

Тривалість: 2 год.

Основнітеоретичні положення

 

Акустичний контроль якості грунтується на аналізі параметрів пружних хвиль, що взаємодіють з об’єктом контролю. Для акустичної дефектоскопії використовують коливання з частотою від 50 Гц до 50 МГц. Під час використання частот понад 20 кГц – вживають термін «ультразвуковий контроль».

Основними акустичними властивостями речовин, які використовуються під час контролю є швидкість звуку і загасання.

Загасання визначають коефіцієнтом загасання δ, який входить у формулу (8.1):

, (8.1)

де А – амплітуда в місці вимірювання, А₀ – амплітуда хвилі, яка пройшла відстань r без врахування загасань.

Коефіцієнт загасання вимірюють у метрах. Щоб під-креслити, що він входить до показника ступеня числа Непера е найчастіше застосовують таку одиницю, як Нп/м або Нп/мм. Коли відношення амплітуд вимірюють у децибелах, користуються наступною одиницею (розмірність дБ/м):

 

, (8.2)

тоді .

Для рідин і газів δ пропорційна квадрату частоти .

Для твердих матеріалів коефіцієнт загасання складається з коефіцієнтів поглинання і розсіювання: .

Наступні вирази дозволяють визначити загасання для повздовжніх і поперечних хвиль у маловуглецевій сталі:

 

. (8.3)

. (8.4)

 

Приклади розв’язання розрахункових завдань акустичного контролю.

І Розрахуйте коефіцієнт загасання для заліза із середнім розміром зерна 0,05 мм на частоті 5 МГц.

Розв'язування. Згідно з (8.3) і (8.4)

 

 

Значення δ_l збігаються зі знайденими за рис.8.1 (верхня штрихова крива). Значення δ_t, за рис. 8.1 визначити неможливо через малий масштаб.

ІІ Оцініть ослаблення донного сигналу для поздовжніх хвиль внаслідок загасання у віконному склі товщиною 100 мм на частоті 2,5 МГц.

Розв'язування. Середнє значення коефіцієнта загасання у віконному склі дорівнює 0,55 Нп/м; у твердих тілах він пропорційний частоті, тому для частоти 7,5 МГц:

Ослаблення в децибелах на подвійній відстані 100 мм згідно з (8.2):

 

 

 

Рисунок 8.1 - Коефіцієнт загасання повздовжніх (-)

І поперечних (- -) хвиль для армкозаліза

(зазначено середній розмір зерна в мм)

 

 

Порядок виконання роботи

1) Отримати у викладача умови проведення акустичного контролю згідно варіанту з табл. 8.1.

2) Провести розрахунок необхідних показників акустичного контролю.

3) Розрахунки і отримані результати оформити відповідно до вищенаведених прикладів розрахунків.

 

Таблиця 8. 1 – Дані для розрахунків

Варіант	Завдання І (розмір зерна, частота)	Завдання ІІ (товщина, частота)
	(0,05;1)	(30;1)
	(0,04;1)	(35;2)
	(0,05;2)	(40;3)
	(0,04;2)	(45;4)
	(0,05;3)	(50;5)
	(0,04;3)	(55;7)
	(0,05;3)	(60;8)
	(0,04;4)	(65;9)
	(0,05;2,5)	(70;10)
	(0,04;2,5)	(75;2,5)

Запитання до самоконтролю

 

8.1) У чому полягають фізичні основи акустичного котролю?

8.2) Як визначається коефіцієнт загасання хвиль?

8.3) Як змінюється довжина хвилі під час акустичного контролю?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9