Метод свободных колебаний

Метод свободных колебаний основан на анализе частотного спектра свободных колебаний, возбуждаемых в контролируемом изделии (рис. 4.8). Блоки 1 – 3 предназначены для генерации, излучения и приема УЗК, 5 и 6 относятся к регистрирующей части дефектоскопа.

Рис. 4.8. Схема локального метода свободных колебаний АК: 1 – генератор, 2 – вибратор, 3 – приемник, 4 – спектроанализатор, 5 –индикатор

Сущность метода заключается в следующем: если твердое тело, обладающее определенной массой, гибкостью и механическим сопротивлением, возбудить резким ударом, то в нем возникнут свободные (или собственные) затухающие колебания.

При заданных размерах и форме изделия, однородности материала, из которого оно изготовлено, частота собственных колебаний является величиной определенной. При наличии дефекта параметры колебательной системы (гибкость, масса) меняются, что ведет к изменению частоты собственных колебаний. Соответственно меняется и спектральный состав колебаний (рис.4.9).

Рис. 4.9. Спектральный состав акустического сигнала в методе свободных колебаний: изделие с дефектом (1) и без него (2)

Этот метод позволяет выявить нарушения жесткой связи между слоями в слоистых конструкциях, а также внутренние дефекты в массивных изделиях.

Резонансный метод

Резонансный метод основан на возбуждении в изделиях постоянной толщины незатухающих УЗ-колебаний и определении частот, на которых имеют место резонансы этих колебаний (рис. 4.10). Блоки 1–4 предназначены для генерации, излучения и приема УЗК. Различие волн 5 и 6 обусловлено различными свойствами материала (в т. ч. геометрическими).

Рис. 4.10. Схема резонансного метода АК(а) и его АЧХ (б): 1 – преобразователь, 2 – генератор, 3 – модулятор, 4 – регистратор. Различие АЧХ 5 и 6 обусловлено свойствами материала (в т. ч. геометрическими), – резонансная частота

Частота, при которой возникают стоячие волны, т. е. наступает резонанс, зависит от толщины детали и скорости распространения в ней акустических волн. Таким образом, по фиксации момента установления резонанса определяют толщину контролируемой делали.

Условие резонанса для объекта толщиной :

, (4.4)

где – целое число.

С помощью резонансного метода решают все три задачи неразрушающего контроля:

- выявление дефектов;

- измерение толщины;

- измерение физических свойств.

Ультразвуковой резонансный метод используют для обнаружения дефектов в виде коррозии или несплошностей материала, а также для измерения толщины листов, стенок труб, резервуаров и т. д.