Разрешающая способность.

Лучевая разрешающая способность или разрешающая способность по дальности определяет возможность эхо-метода раздельно наблюдать два одинаковых дефекта, расположенных в направлении центрального луча (дефекта А и D на рис. 4.7,а) в виде двух импульсов на линии развертки.

Определение понятия лучевой разрешающей способности дано в пункте 1. Фронтальная разрешающая способность для эхо-метода, а также для теневого и зеркально-теневого методов определяет способность этих методов раздельно фиксировать два одинаковых дефекта, расположенных в направлении фронта ультразвуковой волны, т.е. для прямого преобразователя – вдоль поверхности вода изделия (дефекты В и С на 4.7,а).

Лучевая разрешающая способность метода тем выше, чем меньше пространственная длительность ультразвукового импульса сt, где с – скорость звука, а t - длительность импульса во времени. Ограничения могут накладываться также разрешающей способностью аппаратуры, которая характеризуется минимальным временем между эхо-сигналами, еще различимыми как отдельные на экране электронно-лучевой трубки, но она всегда достаточно высокая.

Считают, что два одинаковых импульса воспринимаются как отдельные, когда между ними сигнал уменьшается, по крайней мере, в два раза по сравнению с их максимальными значениями. Как показывают измерения, длительность реальных ультразвуковых эхо-сигналов равна трем периодам колебаний t = 3Т. С учетом того, что импульсы проходят путь в прямом и обратном направлениях, условие разрешения дефектов А и D определяется неравенством:

.

Понятие лучевой разрешающей способности и мертвой зоны сходны, только для мертвой зоны первый сигнал (зондирующий импульс) гораздо больше второго, поэтому и протяженность ее больше.

Сходная ситуация возникает при выявлении дефекта вблизи дна изделия. Там второй сигнал гораздо больше первого и выявление таких дефектов так же затруднено по сравнению со случаем двух одинаковых сигналов. Поэтому вблизи донной поверхности имеется неконтролируемая зона, меньшая, чем мертвая зона, но несколько большая, чем лучевая разрешающая способность, определяемая по двум одинаковым отражателям.

Фронтальная разрешающая способность в дальней зоне зависит от ширины диаграммы направленности преобразователя. При контроле эхо-методом, когда преобразователь находиться над одним из дефектов В или С, наблюдается максимум. Условия разрешения – между этими двумя максимумами сигнал должен ослабляться на 6 дБ (в 2 раза).

Но когда преобразователь находится точно между дефектами, сигналы от них приходят одновременно, интерферируют и наблюдается промежуточный максимум. Условия разрешения – этот максимум должен быть на 6 дБ меньше основных. Для этого, когда преобразователь находится посередине, а боковые лучи направлены на дефекты В и С (рис. 4.7,а) амплитуда эхо-сигнала от каждого из дефектов должен ослабляться на 12 дБ по сравнению с положением преобразователя над дефектом. Отсюда следует, что для угла раскрытия диаграмма направленности излучения – приема должна ослабляться на 12 дБ. С учетом формулы раздела 2.14 найдем условие фронтального разрешения:

,

где n=0,6 для круглого и 0,7 для прямоугольного преобразователя, D – размер преобразователя в направлении перемещения.

В ближней зоне разрешению мешают максимумы и минимумы в поле преобразователя. Условие фронтального разрешения:

.

Заштрихованная область на рис. 4.7 – зона контроля. Эта область, занимаемая импульсом в некоторый момент его распространения. Если, как бы мы ни располагали зону контроля, два дефекта одновременно в нее не попадают, то они разрешаются. Чем меньше зона контроля (например, при фокусировке, использовании коротких импульсов), тем выше разрешение.

Понятие зоны контроля помогает сформулировать условия разрешения двух произвольно ориентированных дефектов, а также при контроле наклонным преобразователем. На рис. 4.7, б дефекты, расположенные на расстоянии Dl' друг от друга, разрешаются благодаря высокой лучевой разрешающей способности, т.к.

,

где d - угол падения на плоскость дефектов, а не благодаря более низкой фронтальной разрешающей способности, т.к.

.

При контроле теневым или зеркально-теневым методами глубина расположения дефектов остается неизвестной, поэтому возможность раздельного наблюдения двух дефектов определяется только фронтальной разрешающей способностью. Если два дефекта залегают на одной глубине, то они фиксируются раздельно, когда расстояние между ними больше ширины акустического поля на этой глубине.