Основные термины и определения акустического контроля (ГОСТ 23829-85)

1. Акустический неразрушающий контроль (Acoustic nondestructive testing) – неразрушающий контроль, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля. Методы, приборы и устройства акустического неразрушающего контроля, использующие ультразвуковой диапазон частот, допускается называть ультразвуковыми, например, "ультразвуковая дефектоскопия", "ультразвуковой дефектоскоп".

2. Акустическая дефектоскопия – акустический неразрушающий контроль на наличие дефекта типа нарушения сплошности и однородности.

3. Акустическая дефектометрия – измерение параметров дефектов, оценка их вида и ориентации в объекте контроля методами акустического неразрушающего контроля.

4. Акустическая толщинометрия – измерение толщины объекта контроля методами акустического неразрушающего контроля.

5. Акустическая структуроскопия – определение структуры материала объекта контроля методами акустического неразрушающего контроля.

6. Акустический прибор неразрушающего контроля – акустическое средство неразрушающего контроля, состоящее из электронного блока и акустического блока или преобразователей, вспомогательных и регистрирующих устройств, использующее методы акустического неразрушающего контроля.

7. Преобразователь акустического прибора неразрушающего контроля – часть акустического прибора неразрушающего контроля, состоящая из излучающего и (или) приемного устройства, предназначенная для выработки электрических сигналов измерительной информации.

8. Поверхность ввода – поверхность объекта контроля, через которую вводятся упругие колебания.

9. Точка ввода – точка пересечения акустической оси электроакустического преобразователя с поверхностью объекта контроля.

10. Акустический метод прохождения (Through transmission technique) – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на излучении и приеме волн, однократно прошедших через объект контроля в любом направлении, и анализе их параметров.

11. Теневой акустический метод – акустический метод прохождения, основанный на анализе уменьшения амплитуды прошедшей волны, обусловленного наличием дефекта.

12. Временной теневой акустический метод – акустический метод прохождения, основанный на анализе увеличения времени прохождения упругих колебаний, обусловленного наличием дефекта в объекте контроля.

13. Велосимметрический акустический метод – акустический метод прохождения, основанный на анализе изменения скорости упругих волн, обусловленного наличием дефекта в объекте контроля.

14. Акустический метод отражения (Reflection technique) – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на излучении акустических колебаний, отражении их от поверхности раздела двух сред и анализе параметров отраженных импульсов.

15. Эхо-импульсный акустический метод (Echo technique) – акустический метод отражения, основанный на анализе параметров акустических импульсов, отраженных от дефектов и поверхностей объекта контроля.

16. Реверберационный акустический метод (Reverberation technique) – акустический метод отражения, основанный на анализе времени объемной реверберации в объекте контроля.

17. Эхо-зеркальный акустический метод – акустический метод отражения, основанный на анализе параметров акустических импульсов, отраженных от дефекта и донной поверхности объекта контроля.

18. Зеркально-теневой акустический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на анализе акустических импульсов после двукратного или многократного их прохождения через объект контроля и регистрации дефектов по обусловленному ими изменению амплитуды сигнала, отраженного от донной поверхности.

19. Резонансный акустический метод (Resonance technique) – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении вынужденных упругих колебаний в объекте контроля или его части и анализе параметров колебаний системы "объект контроля - преобразователь" при резонансах или вблизи них.

20. Акустический метод свободных колебаний – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении свободно затухающих упругих колебаний в объекте контроля или его части и анализе параметров этих колебаний.

21. Вибрационно-диагностический акустический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров вибрации, возникающей при работе объекта контроля.

22. Шумодиагностический акустический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на анализе акустических шумов, возникающих при работе объекта контроля.

23. Импедансный акустический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении в объекте контроля упругих колебаний и анализе изменения механического импеданса участка поверхности этого объекта.

24. Метод акустоупругости – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на измерении скорости распространения упругих колебаний, зависящей от физико-механических свойств или напряженно-деформированного состояния.

25. Акустико-топографический метод – метод акустического неразрушающего контроля, основанный на возбуждении в объекте контроля упругих колебаний и регистрации распределения их амплитуд на поверхности объекта.

26. Акустический дефектоскоп – прибор акустического неразрушающего контроля, предназначенный для неразрушающего контроля на наличие дефектов типа нарушения сплошности и однородности.

27. Пороговая чувствительность акустического дефектоскопа – наименьшее или наибольшее значение параметра объекта контроля или стандартного образца, которое может быть зарегистрировано акустическим дефектоскопом при установленных условиях.

28. Максимальная пороговая чувствительность акустического дефектоскопа – пороговая чувствительность акустического дефектоскопа при максимальной чувствительности приемника и мощности генератора и заданном отношении сигнал-помеха.

29. Чувствительность приемника акустического прибора неразрушающего контроля – наименьшее значение амплитуды электрического сигнала на входе приемника акустического прибора неразрушающего контроля, обеспечивающее при установленных условиях заданный уровень амплитуды выходного сигнала на индикаторе.

30. Лучевая разрешающая способность акустического дефектоскопа – способность акустического дефектоскопа разделять два дефекта, расположенных по акустической оси электроакустического преобразователя или вблизи нее на близких глубинах залегания искусственного отражателя.

31. Фронтальная разрешающая способность акустического дефектоскопа – способность акустического дефектоскопа разделять два дефекта, расположенных близко друг к другу на одной глубине залегания искусственного отражателя.

32. Условная лучевая разрешающая способность акустического дефектоскопа – лучевая разрешающая способность, определяемая длительностью эхо-сигнала на уровне 0,5 его максимального значения, полученного от искусственного отражателя с номинальным эффективным параметром.

33. Диаграмма обнаружения по фронту – диаграмма, отражающая зависимость амплитуды эхо-сигнала от координаты линейного перемещения преобразователя в заданном направлении относительно искусственного отражателя с номинальным эффективным параметром и глубиной залегания Y.

34. Условная фронтальная разрешающая способность акустического дефектоскопа – фронтальная разрешающая способность, определяемая шириной диаграммы обнаружения по фронту на уровне 0,5 от ее максимального значения.

35. Частота акустического прибора – частота заполнения сигнала прибора акустического неразрушающего контроля, если его форма имеет вид радиоимпульса.

36. Зондирующий импульс – акустический импульс, излучаемый электроакустическим преобразователем в направлении объекта контроля.

37. Электроакустический преобразователь – часть преобразователя акустического прибора неразрушающего контроля, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в акустическую и обратно в процессе излучения и (или) приема упругих колебаний.

38. Рабочая поверхность электроакустического преобразователя – поверхность электроакустического преобразователя, через которую излучаются и (или) принимаются упругие колебания.

39. Акустический пьезоэлектрический преобразователь – электроакустический преобразователь, принцип работы которого основан на пьезоэлектрическом эффекте.

40. Акустическая ось преобразователя – линия, соединяющая точки максимальной интенсивности акустического поля в дальней зоне преобразователя и ее продолжения в ближней зоне.

41. Стрела преобразователя – расстояние от точки выхода наклонного преобразователя до его передней грани.

42. Угол ввода преобразователя (Angle of incident) – угол между нормалью к поверхности ввода и акустической осью преобразователя, измеренный в плоскости, перпендикулярной к рабочей поверхности преобразователя и проходящей через его акустическую ось.

43. Ближняя зона преобразователя – область акустического поля электроакустического преобразователя, в которой происходит немонотонное изменение интенсивности поля с расстоянием.

44. Дальняя зона преобразователя – область акустического поля электроакустического преобразователя, в которой происходит монотонное изменение интенсивности поля с расстоянием.

45. Диаграмма направленности электроакустического преобразователя – диаграмма, отображающая свойство электроакустического преобразователя излучать или принимать упругие волны в одних направлениях в большей степени, чем в других.

46. Ширина диаграммы направленности преобразователя – область диаграммы направленности электроакустического преобразователя в режиме излучения и (или) приема на уровне минус 3 дБ, в режиме двойного преобразования - минус 6 дБ.

47. Передаточная функция электроакустического преобразователя – отношение сигнала на выходе электроакустического преобразователя, нагруженного на определенную нагрузку, к сигналу на его входе.

48. Коэффициент преобразования преобразователя – величина, равная модулю передаточной функции электроакустического преобразователя на частоте максимума преобразования.

49. Полоса пропускания электроакустического преобразователя – интервал частот, включающий в себя частоту максимума преобразования преобразователя, в котором амплитудно-частотная характеристика электроакустического преобразователя принимает значения в режиме приема и излучения на уровне минус 3 дБ, в режиме двойного преобразования - минус 6 дБ.

50. АРД-диаграмма – графическое изображение зависимости амплитуды отраженного или прошедшего сигнала от глубины залегания модели дефекта с учетом его размера и типа преобразователя.

51. Стандартный образец для средств акустического неразрушающего контроля – средство измерения в виде твердого тела, предназначенное для хранения и воспроизведения значений физических величин, принятых в качестве единиц для измерения метрологических характеристик, отражающих показатели качества продукции в соответствии с назначением средств акустического неразрушающего контроля и физическими особенностями реализуемых ими методов.

52. Стандартная акустическая нагрузка – стандартный образец в виде твердой, жидкой или газообразной среды или специальное устройство, с которым находится в контакте рабочая поверхность преобразователя при измерении его характеристик, обладающий определенными акустическими и геометрическими параметрами.

53. Акустический контакт – соединение рабочей поверхности электроакустического преобразователя с объектом контроля, обеспечивающее передачу акустической энергии между ними.

54. Сухой акустический контакт – акустический контакт без дополнительных смачивающих материалов.

55. Контактный способ акустического контакта – акустический контакт через слой вещества толщиной менее половины длины волны.

56. Щелевой способ акустического контакта – акустический контакт через слой жидкости толщиной порядка длины волны.

57. Иммерсионный способ акустического контакта – акустический контакт через слой жидкости толщиной больше пространственной длительности акустического импульса для импульсного излучения или нескольких длин волн для непрерывного излучения.

58. Струйный способ акустического контакта – акустический контакт через струю жидкости, создаваемую между преобразователем и объектом контроля.

59. Бесконтактный способ возбуждения и приема – способ возбуждения и приема упругих колебаний, не требующий непосредственного соприкосновения преобразователя с объектом контроля и применения специальных сред для создания акустического контакта.

Контактная гибкость – гибкость зоны соприкосновения преобразователя с объектом контроля при сухом точечном акустическом контакте.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные условия дефектоскопичности объекта контроля?

2. Каким образом проводят сканирование зоны контроля? Как выбирается шаг сканирования?

3. Назовите основные требования, предъявляемые к акустическому дефектоскопу.

4. Перечислите наиболее важные узлы импульсного дефектоскопа. Охарактеризуйте каждый из них.

5. Для чего предназначена схема временной регулировки чувствительности? Какие преимущества дает ее использование в процессе контроля?

6. В каких случаях необходимо использование синхронизатора? Как выбирается его рабочая частота?

7. Каковы причины появления шумов и помех? Назовите основные их виды применительно к ультразвуковому контролю.

8. Каким образом можно отличить полезный сигнал от структурных помех?

9. Укажите основные способы борьбы с помехами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном пособии рассмотрен материал по теоретическим основам акустического контроля. Основной акцент сделан на изучение наиболее распространенного в инженерной практике эхо-метода ультразвуковой дефектоскопии. Описаны основные параметры акустических методов неразрушающего контроля, приведены примеры расчета акустического тракта УЗ-дефектоскопа, рассмотрены способы определения размеров, координат и характера дефектов, изложены требования к аппаратуре и технологии контроля. Объем и порядок расположения глав обусловлены, с одной стороны, степенью необходимости и важности материала, а с другой, логикой изложения рассматриваемых вопросов.

Учитывая тенденцию непрерывного развития научных основ технологии неразрушающего контроля, отметим основные преимущества и недостатки акустических методов контроля по сравнению с другими методами. Преимущества состоят в следующем:

- методы АК позволяют эффективно обнаруживать как поверхностные, так и объемные дефекты, в то время как другие методы контроля (за исключением радиационных) обеспечивают выявление лишь поверхностных и подповерхностных дефектов;

- радиационный контроль обеспечивает выявление внутренних дефектов, однако только методы АК позволяют эффективно выявлять наиболее опасные дефекты типа тонких трещин;

- акустические методы имеют высокую производительность, не требуют сложного оборудования и не опасны для здоровья обслуживающего персонала.

К нерешенным проблемам акустического контроля в настоящий момент следует отнести невозможность точного определения абсолютных размеров дефектов (возможны ошибки оценки размеров в 1,5 – 2,0 раза). Вместе с тем в последнее время в этой области достигнут значительный прогресс, а сами методы АК и их аппаратурная база продолжают непрерывно развиваться.

Использование иммерсионных жидкостей и требование стабильности акустического контакта ограничивают максимальную скорость контроля. В то же время автоматизация АК – более легкая задача, чем для радиационного или капиллярного методов.

Недостатки:

- мелкие поры и включения в материалах вызывают сильное рассеяние высокочастотных ультразвуковых волн, что ослабляет полезный сигнал и приводит к появлению шумов;

- затруднен контроль изделий сложной формы: наличие выступов и выемок на поверхности вблизи возможного расположения дефектов может привести к образованию ложных сигналов;

- грубая поверхность изделия приводит к ухудшению чувствительности и нестабильности акустического контакта преобразователя с объектом. Требования к качеству обработки поверхности особенно высоки при контактном способе контроля.