Рассеяние - ультразвук
Cтраница 4
Структурные помехи связаны с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зернах материала. Их часто называют структурной реверберацией. Импульсы, образовавшиеся в результате рассеяния ультразвука на различных неоднородностях, которые приходят к приемнику в один и тот же момент времени, складываются. В зависимости от случайного соотношения фаз отдельных импульсов они могут взаимно усилить или ослабить друг друга. Иногда амплитуда пиков превышает донный сигнал, что исключает возможность применения эхометода. Статические закономерности формирования структурных помех определяются тем, что фазы импульсов, создающих структурные помехи, распределяются случайным образом, поэтому амплитуда структурных помех на преобразователе в некоторый определенный момент времени равновероятно имеет положительное или отрицательное значение, а среднее значение амплитуды равно нулю. [46]
Как было указано выше, ультразвуковые волны претерпевают ослабление не только за счет поглощения, но также в результате преломления и рассеяния при прохождении их через межфазные границы в гетерогенных средах. При падении плоской звуковой волны на границу раздела двух сред, заметно различающихся плотностями и скоростями распространения звука, происходит ее отражение и преломление в соответствии с законами отражения и преломления. Следовательно, появление в контролируемой среде частиц дисперсной фазы вызывает рассеяние ультразвука. [47]
При изготовлении изделий, работающих в агрессивных средах ( резервуары, газгольдеры), широко применяют коррозионно-стойкие стали аустенитного класса. Некоторые конструкции изготовляют из сталей перлитного класса, а швы выполняют аустенитными присадочными материалами. Сложность контроля подобных сварных соединений связана с большим уровнем помех ( шумов), вызванных рассеянием ультразвука на структурных не-однородностях и зернах металла, размер которых соизмерим с длиной волны ультразвука ( А. На некотором участке развертки помехи складываясь дают сигнал, значительно превосходящий средний уровень, а на другом, наоборот, суммарный сигнал мал. [48]
Минимальный по объему математический аппарат также направлен на раскрытие физического существа описываемых процессов и явлений. В книге помимо традиционных областей применения ультразвуковой дефектоскопии рассмотрен контроль соединений из композиционных материалов, контроль неметаллических материалов, контроль биологических тканей. В книге изложены принципы измерений основных параметров ультразвукового контроля, таких как скорость звука, ослабление и рассеяние ультразвука. [49]
Для возможности определения размеров дефектов необходимо, чтобы импульсы, отраженные от одинаковых по величине дефектов, но лежащих на разных глубинах в испытуемом образце, фиксировались на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде импульсов одинаковой величины. С этой целью коэффициент усиления усилителя дефектоскопа увеличивается обратно пропорционально затуханию ультразвуковых колебаний в металле, что достигается соответствующим изменением напряжения на экранной сетке одной из ламп усилителя. Этот закон изменения усиления для большинства изделий с мелкозернистой структурой является практически приемлемым ввиду незначительного влияния ноглощепия и рассеяния ультразвука за счет иеоднородиостей структуры металла. В этом случае главную роль играет уменьшение принятой ультразвуковой энергии вследствие расхождения, расширения ультразвукового пучка от излучателя ( см. формулу ( 58)) и от рассеивающей поверхности дефекта. [50]
 |
Схема к расчету чувствительности временного теневого метода. [51] |
Временной теневой метод основан на измерении времени пробега импульса через объект. По запаздыванию прихода сквозного сигнала на приемник с помощью низкочастотных волн удается определить наличие крупных дефектов в материалах с большим рассеянием ультразвука, например аустенитной стали с крупнозернистой структурой, чугуне и ряде неметаллов. Контроль подобных материалов другими акустическими методами оказывается вообще невозможным. [52]
Опасным и трудно обнаруживаемым дефектом являются окисные плены, поскольку по плотности и акустическим свойствам они близки к алюминию. Ультразвуковой и радиационный методы контроля алюминия выполнять легче, чем стального литья, поскольку он обладает малой упругой анизотропией ( мало рассеяние ультразвука) и в 3 раза меньше стали поглощает рентгеновские лучи. Окисные плены на рентгенограмме видны как светлые полосы, потому что они поглощают рентгеновские лучи сильнее, чем алюминий. [53]
При распространении ультразвуковой волны в веществе интенсивность ее снижается по мере удаления от излучателя. Интенсивность ультразвука уменьшается по двум причинам. Первой причиной является геометрическое расхождение ультразвуковой волны, которое приводит к увеличению площади поля, вторая причина - затухание ультразвука вследствие поглощения ультразвуковой энергии веществом, при котором механическая энергия колебаний частиц переходит в твидовую, а также вследствие рассеяния ультразвука, когда энергия в результате отражений от неоднородно-стей среды уходит из направленно распространяющейся волны. [54]
На величину коэффициента затухания в поликристаллических металлах влияет соотношение длины волны и средней величины зерен D, из которых состоит металл. До тех пор, пока длина волпы значительно больше размеров зерен, затухание определяется в основном поглощением вследствие гистерезисных потерь, и коэффициент затухания пропорционален частоте. Этому случаю соответствуют самые низкие частоты при малых D. Когда длина волны, оставаясь больше размеров зерен, становится соизмеримой с ними, возникает рассеяние ультразвука, и зависимость коэффициента затухания от частоты будет иметь другой характер. [55]
В этом случае на фоне сигналов структурных помех на экране дефектоскопа практически невозможно отличить эхо-сигналы от дефектов. Это связано с тем, что расчет уровня структурных помех проводили для следующих условий объемной реверберации ( рассеяние ультразвука на равноосных зернах) с учетом первичного рассеяния: длительность рассеяния отдельными зернами равна длительности излучаемого импульса; рассеяние считается равномерным по всем направлениям. При этом не учитывается повторное рассеяние УЗ-волн. Такое приближение допустимо лишь в случае контроля сравнительно мелкозернистых материалов, когда средний размер зерна D значительно меньше длины УЗ-волны К. [56]
Страницы: 1 2 3 4