КИД
тел.: (495) 545-36-97,
факс: (495) 545-36-97
e-mail: kid@defectoscop.ru

Разработка, производство и поставка приборов и систем для неразрушающего контроля и технической диагностики.

0 товар (ов)
0 руб.

Методы. Низкочастотные акустические методы контроля.

Общие сведения об импедансном методе контроля

Акустический импедасный метод является наиболее распространенным средством неразрушающего контроля соединений в многослойных конструкциях и изделий из слоистых пластиков.

Метод основан на различии механических импедансов дефектных и доброкачественных участков контролируемого изделия. Механические импедансы оценивают с поверхности изделия в зонах возбуждения в нем изгибных колебаний звуковых или низких ультразвуковых частот. Изменения механического импеданса преобразуют в соответствующие изменения электрического сигнала, который обрабатывают в электронном блоке дефектоскопа и представляют на индикаторе или используют для управления исполнительными механизмами.

Механическим импедансом Z называется комплексное отношение силы F, действующей на поверхности контролируемого участка, к средней колебательной скорости V на этой поверхности в направлении силы: Z = F/V.

Основная область применения метода - выявление дефектов клеевых и паяных соединений между сравнительно тонкой (до 3 мм для алюминиевых сплавов и 1,7 мм для сталей) обшивкой и элементом жесткости (лонжероном, нервюрой и т.п.) или заполнителем (пенопластом, сотами и др.), также дефектов типа расслоений и непроклеев в неметаллических покрытиях и изделиях из слоистых пластиков, залегающих на глубине до 15-20 мм. Широкому внедрению метода способствовали его универсальность, удобство в эксплуатации, отсутствие необходимости смачивания контролируемых изделий, легкость контроля по криволинейным поверхностям, простота и доступность аппаратуры.

Устройством, чувствительным к изменению механического импеданса контролируемого объекта, служит преобразователь дефектоскопа. В импедансных дефектоскопах применяют совмещенные и раздельно-совмещенные преобразователи.

Импедансные дефектоскопы. Чувствительность дефектоскопа определяется чувствительностью преобразователя и способом обработки его выходного сигнала в электронном блоке.

Большую роль в повышении достоверности обнаружения дефекта играет правильный выбор информативных параметров и методов обработки полученного сигнала.

Амплитудная обработка. Самый простой вид обработки сигнала - амплитудная обработка, где регистрируется изменение амплитуды принятого сигнала.

Фазовая обработка. Изменение сигнала (импеданса или скорости распространения упругих волн) регистрируется по изменению фазы принятого сигнала.

Частотная обработка. В частотной обработке регистрируется изменение частоты системы, в которой преобразователь является частотозадающим звеном.

Амплитудно-частотная обработка. Двупараметровая обработка сигнала (в данном случае по изменению частоты и амплитуды) позволяет существенно повысить чувствительность к дефекту. Особенно эффективно применение амплитудно-частотной обработки в импедансном методе, так как наличие дефекта вызывает изменение и амплитуды и частоты сигнала.

Амплитудно-фазовая обработка. Двупараметровая обработка сигнала (в данном случае по изменению фазы и амплитуды) позволяет существенно повысить чувствительность к дефекту.

Спектральный анализ (АЧХ и ФЧХ). Спектр сигнала является наиболее общей характеристикой сигнала. Спектральный анализ позволяет регистрировать частотные и фазовые изменения сигнала. Спектральный анализ может использоваться и в импедансном методе и в методе свободных колебаний. Информативным параметром является изменение спектра на дефектном участке по отношению к бездефектному.

В нашей фирме разработана модель акустического импедансного дефектоскопа - ИД-401. В импедансном дефектоскопе ИД-401 реализован импульсный вариант импедансного метода контроля с амплитудно-частотной обработкой информации, при котором с помощью излучающего пьезоэлемента в изделии ударно возбуждают упругие колебания, приемным пьезоэлементом принимают их и по параметрам сигнала с приемного пьезоэлемента судят о наличии дефекта в изделии.

Дефектоскоп функционирует с двумя типами преобразователей совмещенными и раздельно-совмещенными, отличающимися конструкцией и принципом действия.

 

Общие сведения о методе свободных колебаний

Метод свободных колебаний (МСК) определен в ГОСТ 23829-85 как "метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении свободно затухающих упругих колебаний в контролируемом объекте или его части и анализе параметров этих колебаний". Различают интегральный и локальный варианты МСК. В первом используется колебания контролируемого объекта как единого целого, во втором (локальном) - только его части.

Здесь рассматривается только локальный метод свободных колебаний, применяемый для обнаружения зон с нарушением соединения между элементами многослойных конструкций, и дефектов (преимущественно расслоений) в изделиях или слоях из пластиков.

В МСК информативным параметром служит изменение спектра свободных упругих колебаний контролируемых объектов. Спектр является обобщенной характеристикой. Технически проще использовать амплитудно-частотную характеристику спектра, поэтому практически применяется только такой способ обработки информации.

Преимуществами МСК перед другими низкочастотными методами являются возможность контроля изделий из материалов с малыми модулями Юнга и высокими коэффициентами затухания упругих колебаний (резины, пенопласта и т. п.) и обнаружение дефектов на большей глубине (до 30 мм в пластиках).

Основные способы ударного возбуждения упругих колебаний в контролируемом изделии: 1) механический (электро-механический), 2) пьезоэлектрический, 3) электромагнитно-акустический, 4) газодинамический, 5) оптический.

Наиболее применяем первый способ, в качестве возбудителя используют устройства, подвижные системы которых приводятся в движение электромагнитными механизмами.

В механических (электромеханических) вибраторах подвижная система соприкасается с изделием в течение промежутков времени, малых по сравнению с периодом следования импульсов.

В ударных преобразователях контролируемый объект возбуждается электромагнитным вибратором. Прием сигнала производится либо микрофоном (рис. 2.а), либо пьезоприемником (рис. 2.б). Пьезоприемник менее подвержен внешним шумам, но он является дополнительной нагрузкой на контролируемый объект.

 

Ударные преобразователи.

Рис. 2 Ударные преобразователи:

а) - с микрофонным приемником, б) - с пьезоэлектрическим приемником;

1 - контролируемый объект, 2 - корпус преобразователя, 3 - электромагнит, 4 - подвижная система, 5 - микрофон, 6 - пьезоприемник.

 

Акустический дефектоскоп АД-701 реализует как МСК так и импедансный метод. Прибор комплектуется тремя преобразователями ПИ-101, ПИ-102 и ПС-101. Преобразователь ПС-101 для контроля методом свободных колебаний содержит ударный вибратор и приемник упругих колебаний. В качестве приемника используется конденсаторный электретный микрофон