Акустические методы контроля

Методы акустического контроля (АК) делят на две больше группы: активные, использующие излучение и прием акустических колебаний и волн, и пассивные, основанные только на приеме колебаний и волн.

В каждой группе выделяют методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн (или колебаний), объекта в целом или его части. На рис. 4 приведена классификация большинства рассматриваемых в литературе методов АК.

Активные акустические методы, в которых применяются бегущие волны, делят на две подгруппы, использующие прохождение и отражение волн. Методы прохождения предполагают наличие двух преобразователей – излучающего и приемного, расположенных по разные стороны объекта контроля. Применяют как импульсное, так и непрерывное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы дефектоскопии.

Теневой метод основан на уменьшении амплитуды прошедшей волны под влиянием дефекта (рис. 5, а). Обозначено: 1- генератор; 2 – излучатель; 3 – объект контроля (дефект); 4 – приемник; 5 – усилитель; 6 – измеритель амплитуды. Применяют как импульсное, так и непрерывное излучение, но реже.

Временной теневой метод основан на запаздывании импульса, вызванном огибанием дефекта (рис. 5, б). Здесь 7 – измеритель времени пробега.

Велосиметрический метод основан на изменении скорости упругих волн при наличии дефекта, которое измеряется по сдвигу фазы прошедшей волны.

В методах отражения можно использовать как один, так и два преобразователя; применяется, как правило, импульсное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы.

 

Рисунок 4. Классификация методов акустического контроля

 

Рисунок 5. Схемы теневого (а) и временного теневого (б) методов контроля

 

Эхометод (рис. 6, а) основан на регистрации эхосигналов от дефектов. Обозначено: 1 – генератор; 2 – излучатель; 3 – объект контроля; 4 – приемник; 5 – усилитель; 6 - синхронизатор; 7 – генератор развертки. На экране индикатора наблюдают посланный импульс I, импульс III, отраженный от противоположной поверхности изделия, и эхо-сигнал II от дефекта. Время прихода импульсов II и III пропорционально, соответственно, глубине залегания дефекта и толщине детали.

При эхозеркальном методе (рис. 6, б) анализируют сигналы, отраженные от донной поверхности и дефекта, т.е. прошедшие путь ABCD, при этом удается выявить вертикально расположенные дефекты. Для его реализации при перемещении преобразователей А и D поддерживают постоянное значение

l_A + l_D = 2 H tg a.

 

Реверберационный метод основан на анализе времени объемной реверберации, т.е. процесса постепенного затухания звука в некотором объеме. Излучатель 2 (рис. 6, в) исполняет одновременно функции приемника 4,
3 – контролируемый слой двухслойного покрытия. В случае качественного соединения слоев реверберация больше, так как часть энергии будет уходить в соседний слой, а в случае наличия дефекта затухание сигнала меньше.

Рисунок 6. Схемы эхометода (а), эхозеркального метода (б)
и реверберационного (в) методов контроля

 

В комбинированных методах (зеркально-теневой и эхотеневой) используют принципы как прохождения, так и отражения акустических волн.

Зеркально-теневой метод, основан на измерении амплитуды донного сигнала. На рис. 7, а отраженный луч условно смещен в сторону. С одной стороны, это метод отражения, с другой – измеряют ослабление сигнала, дважды прошедшего объект контроля. Обозначено: 1 – генератор; 2 – излучатель; 3 – объект контроля; 4 – приемник.

Эхотеневой метод основан на анализе как прошедших, так и отраженных волн (рис. 7, б).

При использовании методов колебаний возбуждают свободные или вынужденные колебания объекта контроля. Свободные колебания возбуждают путем кратковременного воздействия, например, удара, после чего объект колеблется свободно. Аналогично по звуку от удара проверяют отсутствие трещин у посуды. Вынужденные колебания возбуждают с помощью генератора, частоту которого изменяют, определяя резонансные частоты или другие параметры процесса колебаний.

К пассивным методам относят акустико-эмиссионный метод. Явление акустической эмиссии состоит в излучении упругих волн материалом в результате появления внутренних дефектов. Контактирующие с объектом контроля преобразователи принимают упругие волны. Если применить несколько преобразователей, можно установить не только наличие, но и расположение дефектов.

Рисунок 7. Схемы комбинированных методов контроля: