Эквивалентный размер дефекта

Амплитуду эхо-сигнала в ультразвуковой дефектоскопии определяют относительным методом, который заключается в сравнении эхо-сигнала от дефекта с каким-либо опорным сигналом, полученным тем же преобразователем от отражателя известной величины и геометрической формы. Относительный метод позволяет отказаться от необходимости расчета коэффициентов преобразования электрической энергии в механическую. Размер дефекта в этом случае может быть выражен через некоторую стандартизированную величину, воспроизводимую при любых измерениях. В ультразвуковой дефектоскопии в качестве унифицированной единицы измерения используют эквивалентный размер (эквивалентную площадь) дефекта.

Эквивалентный размер дефекта – размер такого плоскодонного отражателя, который расположен в том же материале на идентичной глубине и дает такую же амплитуду эхо-сигнала, что и реальный дефект. Эквивалентный размер дефекта не равен реальному. Реальный размер, как правило, больше.

Коэффициент выявляемости дефектов определяется формулой

. (3.5)

Применяют два способа измерения эквивалентной площади дефектов: с помощью испытательных образцов и по АРД-диаграммам. Первый способ состоит в том, что эхо-сигнал от дефекта последовательно сравнивается с сигналами от плоскодонных отверстий различной величины. Необходимо найти отверстие, эхо-сигнал от которого равен сигналу от дефекта.

Недостатком способа является необходимость изготовления большого числа образцов с широким набором плоскодонных отражателей по диаметру и глубине расположения.

АРД-диаграмма

Соотношение амплитуд отраженного от дефекта и зондирующего сигналов может быть представлено как функция параметров: расстояния от преобразователя до отражателя, отношения диаметра диска к диаметру преобразователя и величины ближней зоны.

Для оценки эквивалентного размера дефекта применяют так называемые АРД-диаграммы (Амплитуда – Расстояние – Диаметр).

АРД-диаграммы бывают:

· обобщенные (безразмерные);

· рабочие (размерные).

На обобщенных диаграммах (рис. 3.7) по оси абсцисс отложено расстояние между ПЭП и отражателем, нормированное на размер ближней зоны излучателя. По оси ординат отложено ослабление в отрицательных децибелах.

Рис. 3.7. Безразмерная АРД-диаграмма для эхо-метода: – расстояние до дефекта, нормированное на величину ближней зоны, – эквивалентный размер дефекта, нормированный на диаметр диска преобразователя

На поле АРД-диаграммы нанесена серия кривых, каждая из них соответствует своему диаметру (или площади) эквивалентного отражателя, отнесенного к диаметру (площади) пьезоэлемента. Самая верхняя кривая соответствует донному сигналу.

Рабочую АРД-диаграмму строят для конкретных параметров контроля: материала изделия, частоты упругих колебаний, радиуса преобразователя, угла ввода луча. В качестве основного сигнала можно использовать эхо-сигнал от бокового цилиндрического отражателя или отражение от бесконечной плоскости (донного сигнала).

Каждую обобщенную диаграмму можно перевести в рабочую.

Способы получения АРД-диаграмм:

1) расчет по формулам акустического тракта;

2) экспериментальный способ: исследование образца, изготовленного из материала контролируемого объекта, с множеством отверстий, расположенных на различной глубине. Недостаток данного метода состоит в сложности изготовления такого образца.

В действующей нормативно-технической документации АРД-диаграммы приводятся в виде таблиц. В комплект дефектоскопов входят АРД-шкалы, которые представляют собой трафарет. Они позволяют быстро определять все необходимые параметры (глубина залегания, размер дефекта).

АРД-диаграммы могут использоваться для определения эквивалентных размеров и для настройки чувствительности. АРД-диаграммы используются при контроле в дальней зоне. В ближней зоне диаграммы размываются. Измерение эквивалентных размеров становится неточным.

Контрольные вопросы

1. Какова основная задача акустического контроля?

2. Дайте определение акустического тракта. Какие эффекты определяют ослабление сигнала в акустическом тракте?

3. Какие модели дефектов используются при расчете акустического тракта? Какие искусственные дефекты они моделируют?

4. Что такое эквивалентный размер дефекта и как он связан с реальным размером?

5. Чему равен коэффициент выявляемости дефекта? Запишите выражение, поясните все обозначения.

6. Чем отличаются искусственные дефекты для наклонного преобразователя?

7. Для чего используются стандартные образцы? Какие СО вы знаете?

8. Какие требования предъявляются к стандартным образцам предприятия?

9. Что такое АРД-диаграмма? Назовите основные типы АРД-диаграмм.