Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Посмотреть оригинал

Области применения измерительных преобразований в акустических полях

Ранее показано, что влияющими на характеристики акустических волн параметрами объекта, в котором эти волны распространяются, являются плотность и упругие свойства материала, структурные особенности, наличие неоднородностей, геометрические параметры, механические напряжения в объекте. В соответствии с этим основные области использования измерительных преобразований в акустических полях: обнаружение и измерение параметров инородных включений, дефектов, коррозионных поражений; измерение толщины листов, труб, сосудов, других геометрических параметров изделий; контроль структуры; контроль физико-механических свойств материалов; измерение внутренних механических напряжений и исследование кинетики разрушения.

На рис. 7.17 показан ряд примеров использования измерительных преобразований в акустических полях.

В варианте рис. 7.17, а используется возбуждение акустических волн с одной поверхности объекта и их прием с противоположной поверхности после однократного прохождения через объект. Измерением времени прохождения волны (в этом случае применяется импульсное возбуждение) при известной скорости распространения можно определить толщину объекта, а при известной толщине - скорость распространения, являющуюся функцией плотности и упругих свойств материала. Измерением ослабления прошедшей волны на разных частотах при известной толщине объекта можно получить информацию о структуре материала (в частности размере кристаллических зерен).

При одностороннем доступе к объекту (рис.7.17, б) может быть использован вариант совмещения в одном преобразователе функций возбуждения акустических волн и приема отраженных волн от противоположной поверхности объекта. Этот вариант позволяет получить аналогичную информацию об объекте, что и в предыдущем случае. Отличие заключается в том, что в данном варианте преобразования акустическая волна проходит в объекте расстояние, равное его двойной толщине. В случае непрерывного возбуждения акустических волн в варианте рис. 7.17, б возможно получение информации об объекте (его толщине либо плотности и упругих свойствах материала) за счет определения частоты резонанса (частоты колебаний, обеспечивающей образование стоячей волны).

Примеры использования измерительных преобразований в акустических полях

Рис. 1.17. Примеры использования измерительных преобразований в акустических полях: 1 - источник; 2 - приемник;

3 - совмещенный источник/приемник; 4 - инородное включение (дефект)

Наличие неоднородности (дефекта) вызывает изменение параметров как прошедшей волны (рис. 7.17, в), так и отраженной (рис. 7.17, г).

В случае если поперечный размер дефекта нс превышают поперечного размера приемника (рис. 7.17, «), может быть получена информация о площади поперечного сечения дефекта путем измерения изменения потока энергии Д<у, достигающего приемник акустической волны при наличии дефекта по сравнению с потоком энергии q0, достигающим приемник при отсутствии дефекта:

где So - площадь активной поверхности приемника; Sj - площадь поперечного сечения дефекта.

Если поперечный размер дефекта превышает соответствующий размер приемника, получение информации о размерах дефекта осуществляется путем перемещения (сканирования) акустического преобразователя в поперечном направлении (рис. 7.17, г) и определения координат краев дефекта по наличию либо отсутствию отраженных от дефекта акустических волн. Информация о глубине расположения дефекта может быть получена путем измерения времени прохождения волны (при импульсном возбуждении) либо измерением частоты, обеспечивающей возбуждение стоячей волны в результате интерференции падающей и отраженной от дефекта волн (при непрерывном возбуждении).

В ряде случаев используется односторонний наклонный ввод акустических колебаний с поверхности объекта и прием отраженных колебаний от противоположной поверхности (рис. 7.17, <)). Наличие дефекта, как и в варианте рис. 7.17, в, вызывает пропорциональное площади поперечного сечения дефекта изменение потока энергии акустической волны.

Наклонный ввод колебаний используется также и в совмещенном варианте источника и приемника акустических волн, размещаемых на поверхности объекта (рис. 7.17, е). При условии однородности структуры объекта отраженные от противоположной поверхности акустические волны на приемник не попадают. Наличие дефекта вызывает появление сигнала приемника, обусловленного отраженной от дефекта волной. Амплитуда сигнала функционально связана с площадью поперечного сечения дефекта.

При использовании наклонного ввода акустических волн и выполнении соответствующих условий (разд. 7.4) в объекте могут быть возбуждены поверхностные (рис. 7.17, эк1) и нормальные (рис. 7.17, з) волны. Измерение скорости распространения поверхностной волны, в значительной мере зависящей от механических напряжений, позволяет получить информацию о направлении и интенсивности этих напряжсний. По ослаблению потока энергии поверхностной волны судят о наличии и параметрах поверхностных неоднородностей (дефектов).

Измерение зависящей от поперечного размера объекта скорости распространения нормальной волны позволяет получить информацию об этом размере. Наличие дефекта вызывает изменение скорости и фазы колебаний нормальной волны, воспринимаемой приемником, что также может быть использовано для получения измерительной информации о параметрах дефекта.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы