Развитие методов акустического неразрушающего контроля и создание устройств на базе информационных технологий с антенными системами и малоапертурными преобразователями

• Автор: Самокрутов, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния средств и
методов УЗ НК
^ 1.1. Исходные данные
1.2. Вопросы теории методов УЗ НК
1.3. Преобразователи и антенны
1.4. Аппаратура акустического контроля
1.4.1. Толщиномеры
1.4.2. Дефектоскопы
1.4.3. Томографические средства контроля металлов
1.4.4. Средства волноводного контроля
1.4.5. Специализированные системы акустического контроля
1.5. Выводы
д. Глава 2. Теоретические исследования свойств малоапер-
турных преобразователей и антенных систем
2.1. Малоапертурные преобразователи
2.2. Точечные источники на поверхности полупространства ^
2.2.1. Случай нормальной силы
2.2.2. Случай касательной силы
2.2.3. Теоретический анализ поведения модулей смещения волн для точечных источников
2.3. Прямоугольный источник на поверхности полупространства
2.3.1. Случай нормальной силы
2.3.2. Теоретический анализ поведения модулей смещения волн для прямоугольного источника
Щ 2.4. Вопросы построения и оптимизации параметров АР на основе
малоапертурных преобразователей
2.4.1. Матричные АР на базе СТК
2.4.2. Линейные АР с жидкостным контактом
2.4.3. Обработка сигналов от АР
2.5. Выводы

Глава 3. Экспериментальные исследования малоапертурных преобразователен и антенных систем
3.1. Аппаратурное и метрологическое обеспечение экспериментальных исследований
3.2. Свойства преобразователей СТК
jk 3.3. Контроль бетона
3.4. Волноводный контроль рельсов
3.5. Высокочастотные АР для контроля сварных швов
3.6. Исследование метрологических характеристик одноканальных систем
3.7. Выводы
Глава 4. Аппаратурные средства УЗ-контроля на базе
информационных технологий с антенными системами и малоапертурными преобразователями
4.1. Анализ процедур НК иТД
4.2. Принципы построения и разработки средств УЗ НК
® 4.3. Разработка средств УЗ Ж
4.3.1. УЗ-толщиномеры для контроля металлов и пластиков
4.3.2. УЗ-дефектоскопы для контроля металлов
4.3.3. УЗ-приборы для контроля бетона
4.3.4. УЗ-дефектоскоп волноводного контроля
4.4. Результаты выпуска и внедрения разработанных средств

4.5. Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение безопасной эксплуатации техногенных объектов является сложной и важной проблемой в промышленности и народном хозяйстве нашей страны. Значительный вклад в решение этой проблемы вносят технологии и средства неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД), основанные на различных физических принципах взаимодействия полей и веществ. Значительное развитие технологии НК получили во второй половине XX века, что обусловлено, с одной стороны, реальными потребностями в решении проблем повышения качества продукции со стороны промышленности, а с другой стороны, научно-техническим прогрессом, обеспечившим реализацию требуемых технологий контроля и выпуск приборов НК.
Одним из самых широко распространенных видов НК является акустический (ультразвуковой) контроль, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля [1—4].
За более чем 70-летний период развития, отсчитываемый от даты официальной регистрации первого патента на ультразвуковой (УЗ) способ контроля, полученного С.Я. Соколовым 2 февраля 1928 г. [5, 6], УЗ-методы и средства НК нашли применение во многих отраслях промышленности. Они широко используются при обследованиях металлических, бетонных, полимерных и композитных конструкций и изделий различного назначения [7-13].
Сочетание ряда свойств, характерных для УЗ-контроля, делает этот вид НК во многих случаях предпочтительным. К положительным свойствам можно отнести: возможность контроля при одностороннем доступе к объекту контроля (ОК), высокую дефектоскопическую чувствительность, возможность дефектоскопии материалов в широком диапазоне толщин, малые массогабаритные характеристики аппаратуры и низкое энергопотребление, санитарную и экологическую безопасность, относительно невысокую стоимость процедур контроля.

В табл. 1.3 приведены типовые обобщенные данные современных дефектоскопов, полученные в результате анализа информации, содержащейся на луеЬ-сайтах компаний - производителей средств УЗ
Рис. 1.6. Обобщенная функциональная схема НК, рекламных ма-
УЗ-дефектоскопа
териалов и печатных работ [80, 130].
Типовые УЗ-дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты с эквивалентной площадью от одного квадратного миллиметра и более. Этот параметр зависит от частоты, типа преобразователя, свойств контролируемого материала и свойств дефекта.
Таблица 1.
Типовые характеристики УЗ-дефектоскопов
і БЛОК УПРАВЛЕНИЯ (
гн 1 4 1 2 I 15 !ш 1 6 !
ггд! 'Ш
Скорость

Генератор Блок
дальномера
Формирователь функции ВРЧ
Управляемый
усилитель
Пороговое устройство

Порог браковки
Аттенюатор

Питание Блок измерения ЩИ
амплитуды
Блок индикации
Параметр Типовые значения
Нижняя граница диапазона измеряемых толщин 0,25 -ї-5,0 мм
Верхняя граница диапазона измеряемых толщин 999 -5-10000 мм
Нижняя граница диапазона частот 0,3 - 1,25 МГц
Верхняя граница диапазона частот 5-20 МГц
Максимальный коэффициент усиления 80+ 110 дБ
Диапазон регулировки усиления 60+ 110 дБ
Дискретность измерений координат 0,1 или 0,01 мм
Точность измерений координат ± (0,5 % + 1,0 %)
Диапазон настройки на скорость ультразвука в материалах 1000+ 9999 м/с