Метод определения коэффициента затухания

Метод определения затухания основан на измерении изменения амплитуды при прохождении некоторого расстояния (*2 - П)-

Для расстояния г, формула (4.18) принимает вид

для расстояния г2

Разделив (4.21) на (4.22), имеем:

(множители exp (-усо/, — А:/*,), ехр (—уоШ2 кг2) не влияют на амплитуду импульса, так как каждому /-соответствует t, при котором ехр (—усог — кг) = 1).

Преобразуем (4.23):

и окончательно получим

Обычно для измерений используют первый и второй донные импульсы. Тогда для образца толщиной А:

где а — расстояние от поверхности до эффективного акустического центра (см. рис. 4.6).

Описанная методика определения затухания УЗК в среде не учитывает потерь при отражении импульса от контактирующей с пьезопреобразователем поверхности образца. Это может дать значительные ошибки при измерении малых а.

Описание лабораторной работы № 2 «Измерение затухания

ультразвука в материалах»

  • 1. Цели работы
  • 1.1. Ознакомиться с устройством ультразвукового дефектоскопа Интротест-1 М.
  • 1.2. Освоить методику измерения затухания ультразвука в твердых телах.
  • 1.3. Провести сравнительный анализ коэффициентов затухания в предложенных материалах.
  • 2. Используемые приборы

При выполнении работы используются дефектоскоп Интротест-1 М; прямые пьзопреобразователи с рабочими частотами 1,25 МГц; 2,5 МГц; 5 МГц, диаметрами 20, 12 и 5 мм; набор образцов для исследования и штангенциркуль.

  • 3. Программа работы
  • 3.1. Рассчитать минимальную толщину образцов, которые могут быть использованы для измерения затухания ультразвука в малоуглеродистой стали, меди, алюминии, оргстекле при измерениях различными преобразователями (учесть рабочую частоту и диаметр пьезопластины преобразователей). Проверить, удовлетворяют ли размеры предложенных образцов необходимым требованиям.
  • 3.2. Рассчитать расстояние а до эффективного акустического центра для предложенных материалов и преобразователей.
  • 3.3. Провести измерения затухания ультразвука в различных точках каждого образца. Толщину образца измерять в месте прозвучивания.
  • 3.4. Результаты расчетов (п. 3.1, 3.2) и измерений (п. 3.3) оформить в виде таблицы. Рассчитать коэффициенты затухания исследованных образцов. Оценить погрешность измерений. Коэффициенты затухания представить в виде а = а ± Да и сравнить со справочными данными.

Таблица 4.4

Сводная таблица расчетных и экспериментальных параметров для определения коэффициентов затухания

Материал

L, мм

Л^ДБ

hh мм

ГЧ

Гу

а„м 1

  • 4. Методические указания по выполнению работы
  • 4.1. Толщина образцов для исследования ограничена снизу условием h»L, где L — протяженность ближней зоны. L может быть рассчитана по соотношению (4.19) с использованием справочной табл. 4.4.

4.2. Положение эффективного акустического центра может быть получено при помощи геометрического построения звукового поля дискового излучателя в каждом из образцов (рис. 5.1) и с использованием формул:

  • 4.3. Измерения с помощью затухания проводятся прибором Интротест-1 М.
  • 4.3.1. Подготовка прибора к работе осуществляется в соответствии программой работы п. 2.3.

Для того чтобы включить прибор, нажмите кнопку «Сеть», расположенную на боковой панели прибора.

Выполняется загрузка операционной системы.

Подключить требуемый датчик через вход **—-. Подготовить изделие к измерению: установить контролируемый образец в положение для измерения, предварительно смазав его поверхность контактной жидкостью.

Настройка прибора осуществляется следующим образом:

Пункт «ПЭП». Выставить частоту / тип, угол ввода и время задержки для данного преобразователя в соответствии с п. 2.2.3.

Пункт «ЭКРАН». Выставить следующие параметры: «начало» равно 0; «диапазон» равен утроенной толщине контролируемого изделия; «скорость» — скорость звука в изделии (для прямых преобразователей — продольной волны, для наклонных — поперечной) в соответствии с п. 2.2.4.

Пункт «ОПЦИИ». Выставить напряжение генератора (по умолчанию 400 В).

Порядок работы

Нажмите кнопку «Пуск». Установить преобразователь на поверхность изделия и в пункте «Усиление» отрегулировать высоту импульсов так, чтобы они помещались на экране. Нажать «Стоп» для того, чтобы зафиксировать изображение на экране.

Перейти в пункт «СТРОБ 1». На вопрос «Вернуть ли усиление?» ответить «Нет». Отрегулировать положение строб- маркера так, чтобы он был наведен на первый эхосигнал в соответствии с п. 2.2.2.

Повторить действия для строб-маркера 2, наведя его на второй эхосигнал, в соответствии с п. 2.2.2. Установить уровень строб-маркеров на одной высоте.

Сохранить настройки. Для этого перейти в пункт «НАСТРОЙКИ» и сохранить их под каким-нибудь именем. Если настройки датчика и системы были ранее сохранены, то п. 4 может быть заменен выбором сохраненных настроек.

Считать показания строб-маркеров для амплитуд А, и А2 с нижней строки экрана.

Отношение In6/,/t/2 удобно получить, рассчитав разность амплитуд

По определению: отсюда

  • 4.4. Рассчитать коэффициент затухания.
  • 4.4.1. Для каждой пары амплитуд определить разности N, InU/U2 по формуле (4.29), значения т, и г2 по формуле (4.26) и значения коэффициента затухания а по формуле (4.25). Рассчитанные значения занести в табл. 4.2.
  • 4.4.2. Определить средние значения коэффициента затухания а, значения среднеквадратического отклонения о„ величины а по формулам:

  • 4.4.3. Определить случайную погрешность Да = oats, где ts — коэффициент Стьюдента (для п = 5, ts = 2,77 при р = 0,95).
  • 4.4.4. Результат представить в виде а = а + Да.
  • 5. Содержание отчета
  • 5.1. Отчет оформляется в соответствии с требованиями стандарта предприятия СТП УрФУ.
  • 5.2. Структура отчета — по образцу.
  • 1) Название и цель работы.
  • 2) Описание экспериментальной установки: приборы и вычислительная техника, используемые в работе (краткая техническая характеристика).
  • 3) Теоретическая часть:
    • — расчет по формулам (запись физических величин и расшифровка буквенных обозначений в формуле согласно ГОСТ 8.417-81);
    • — графические зависимости, используемые в расчете (выполнять согласно ГОСТ 2.319—81);
    • — таблица результатов расчета (ГОСТ 2.105—81).
  • 4) Экспериментальное исследование:
    • — методика проведения измерений;
    • — экспериментально снятые зависимости, представленные графически (ГОСТ 2.319-81);
    • — таблица результатов эксперимента (ГОСТ 2.105—81).
  • 5) Оценка погрешности результатов измерений:
    • — методика расчета погрешности;
    • — анализ результатов измерений.
  • 6) Заключение.
  • 7) Список использованных источников.
  • 6. Контрольные вопросы
  • 6.1. Каковы физические причины затухания ультразвука в твердых телах?
  • 6.2. Как зависит коэффициент затухания от размера неоднородностей материала?
  • 6.3. Оцените размер зерна малоуглеродистой стали, при котором затухание УЗК на частоте/= 2,5 МГц будет наибольшим.
  • 6.4. Звуковое поле какой конфигурации создает в твердом теле дисковый излучатель?
  • 6.5. Что такое ближняя зона Френеля и почему она непригодна для ультразвуковых исследований характеристик твердого тела?
  • 6.6. В чем сущность метода определения величины затухания УЗК в твердых телах?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >