Технология неразрушающего тестирования и ее применение (4)

Ультразвуковая дифракция и характеристики рассеяния:

Когда ультразвуковая волна распространяется через среду, она сталкивается с гетерогенным интерфейсом (например, дефектом). Согласно принципу Huygens, на краю его дифракционного явления возникает, и создается недавно возбужденная дифракционная волна. С кажущейся точки зрения, исходная ультразвуковая волна может продолжать развиваться вокруг дефекта, но за дефектом образуется акустическая тень (пространство без ультразвуковых волн). Новая дифрагированная волна может быть использована для оценки глубины поверхностной трещины или высоты внутренней трещины. В Китае этот метод называется методом регенеративной волны края, а иностранная страна называется методом дифракционной волны наконечника. Феномен формирования звуковой тени используется для обнаружения ультразвукового проникновения, то есть, когда ультразвуковые волны сталкиваются с дефектами на их звуковых путях, из -за отражения, дифракции, рассеяния и т. Д., А из -за аномальной микроструктуры материала на промышленности проверять, это приведет к ослаблению энергии ультразвукового распространения, так что акустическая энергия, полученная на другом конце акустического пути, ниже, чем акустическая энергия, полученная при нормальных условиях, и разница может быть отражена с использованием ультразвукового детектора недостатка. отображать или непосредственно с использованием индикации электрического счетчика. Используется в качестве основы для проверки и оценки,Ультразвуковая толщина измеренияМожет использоваться для обнаружения дефектов листа, композитной или связанной структуры, такой как расслаивание, отслоение и т. Д., А также может использоваться для кончиков растрескивания небольших электрических переключателей. Ультразвуковая дифракция (регенеративная волна) определяет глубину трещины.

Серебряное покрытие контактирует в качество проверки и многое другое. Преимущество заключается в том, что легко реализовать автоматическое обнаружение, но недостаток заключается в том, что размер дефекта и местоположение дефекта не могут быть известны, и относительные положения двух зондов строго требуются. Когда ультразвуковая волна распространяется в среде, его собственная диффузия волнового фронта приведет к уменьшению звуковой энергии, проходящей через область единицы, перпендикулярно направлению звукового луча с увеличением расстояния распространения, которое называется ослаблением диффузии, которое является самим ультразвуком Анкет Характеристика связана с углом распределения луча 2θ (θ-угол полудиффузии ультразвукового луча). Кроме того, ультразвуковая волна находится в границе зерна материала, фазовой точке или акустическом сопротивлении взвешенных частиц, примесей, пузырьков и т. Д. В среде (значение равно продукту скорости звука и плотность) (даже если это небольшая разница). Состояние рассеяния связано с длиной волны ультразвуковой волны и величиной частицы рассеяния (средний диаметр кристаллического зерна). В металлическом материале соотношение длины волны λ к среднему диаметру кристаллических зерен можно разделить на три рассеяния: рассеяние Рэлея: \ »Когда λ, степень рассеяния пропорциональна четвертой мощности частоты, которая, которую это большая часть металла. Случайное рассеяние: ≈λ, степень рассеяния пропорциональна квадрату частоты, например, как обычно в грубых отликах; диффузное рассеяние: ≥ λ, степень рассеяния обратно пропорционально пропорциональному Пропорционально, что часто выражается в случае, когда поверхность обнаруженной поверхности заготовки является грубой, диффузное рассеяние потери падающего акустики на границе раздела возникают. Подобная метафора для этой ситуации может быть так, как если бы автомобиль был Свети были разбросаны в туманную погоду и не могли светить через туман. Из -за существования явления рассеяния акустическая энергия через область единицы перпендикулярна звуковой пути, то есть t Он рассеян. Хотя существование этого явления рассеяния в методе обнаружения ультразвуковых импульсных отражений не только снижает способность к проникновению ультразвуковой волны, но и мешает дискриминации эха, но и может быть возвращено в ультразвуковую волну путем применения рассеянной ультразвуковой волны в металлическом материале. После получения зонда он отображается на дисплее ультразвукового детектора недостатка в виде эхо -сорняки. Оценивая уровень беспорядка, микроструктура металлического материала может быть оценена и оценена. Особенно в аэрокосмической промышленности оценка уровней беспорядка стала важным показателем в критериях принятия ультразвукового тестирования на сплавов титановых сплавов.

Характеристики ультразвуковой ослабления в дополнение к ослаблению рассеяния, описанного в предыдущем разделе, еще одной важной причиной ослабления энергии, когда ультразвуковые волны передаются через материал, является ослабление из -за внутренней бабочки, которая связана с вязкостью материала, теплопроводно. Трение, явление релаксации связано с потерей ультразвуковой энергии в форме миграции тепла и атома растворенного вещества, в дополнение к движению дислокации (например, плотность дислокации, изменение длины, наличие отверстий и примесей) и магнитное движение стенки, остаточное Стресс вызывает звуковые нарушения поля ... и т.д. Они могут вызвать ослабление ультразвуковой энергии, которая соответствует ослаблению рассеяния в верхней части. Мы называем ультразвуковое ослабление энергии, вызванное этими причинами как поглощение поглощения. Можно видеть, что механизм ослабления ультразвуковых волн в материале очень сложный. Мы рассматриваем комплексное затухание. Предположим, что амплитуда звукового давления в источнике расстояния x = 0 равна P0, а амплитуда звукового давления после расстояния x равна Px, то: Px = P0 · E-αx, где α называется коэффициентом ослабления, который можно разделить в две части, а именно: α = αS+αA, где αS является коэффициентом ослабления рассеяния, а αA является коэффициентом ослабления поглощения. Следовательно, коэффициент затухания, экспрессируемый в α, является комплексным параметром материала, который по -прежнему увеличивается по мере увеличения ультразвуковой частоты. В ультразвуковом тестировании можно определить степень снижения акустической энергии после того, как ультразвуковая волна проходит через материал (например, оценка степени снижения эхо -амплитуды нижней поверхности заготовки в ультразвуковой Метод отражения импульса) называется оценкой потери нижней волны или потерей нижнего отражения или ультразвуковой волной. Метод проникновения может быть использован для оценки природы, морфологии и распределения микроструктуры материала, такой как обнаружение грубых кристаллов металлических материалов, перегрев и перегорание (обносимая структура в металлических перекладках), карабидов. Единообразие, скорость карбида сфероидации пластичного железа, прочность на растяжение в комнатной температуре углеродистой стали, измерение напряжений и тому подобное.

Доступные данные вводят использование дисплея беспорядка, вызванного рассеянием и оценкой ослабления эхо -амплитуды для оценки расстояния расстояния цементитового слоя в структуре перлит ) Определите предел доходности и износостойкость колеса. Существуют также сообщения об использовании характеристик ультразвуковой ослабления при тестировании усталости материалов (в испытании на усталость, внутреннее трение и искажение решетки внутри образца могут вызвать ультразвуковое рассеяние, а локальная пластическая деформация перелом поверхности может вызвать ультразвуковую энергию. быть поглощенным). Используется для оценки вязкости перелома стали. Сочетание характеристик ультразвуковой ослабления с характеристиками скорости звука можно использовать для определения, например, содержания водорода в титановых сплавах (снижение риска водорода в титановых сплавах) и для оценки качества старения алюминиевых сплавов, характеристики скорости ультразвуковых волн волн. Из одного и того же типа волны имеют разные скорости распространения в разных материалах, и в одном и том же материале ультразвуковые волны разных типов волн также имеют разные скорости распространения. Когда состав, микроструктура, плотность, коэффициент включения, концентрация, скорость конверсии полимеров, прочность, температура, влажность, давление (напряжение), скорость потока материала варьируется или изменяется, скорость звука также будет различаться. Использование особой скорости звука Тестер или обычный ультразвуковой пульс отражающий детектор или манометр толщины, чтобы сравнить материал неизвестной скорости звука со стандартным образцом известной скорости звука, чтобы можно было измерить скорость звука или скорость звука материала и может быть применена. : (1) Определение физической константы материалов, таких как: в соответствии с отношениями в физике, обычно: скорость звука c = (e / ρ) 1/2, где ρ - плотность материала, E - модуль упругого материал Поскольку на скорость звука влияет анизотропия, форма и раздела материала, и соответствующие модули упругости используются в зависимости от формы вибрации ультразвуковой волны, скорость продольной волны в газе и жидкости (только в газе и жидкости) Продольная волна имеет: cl = (k / ρ0) 1/2, где k - емкостный модуль упругости (объемный модуль упругости) материала, а ρ0 - исходная статическая плотность среды в присутствии акустической волны. В твердых веществах: скорость ультразвуковой продольной волны, распространяющаяся в осевом направлении в тонком стержне, имеющем диаметр, меньший, чем ультразвуковая длина волны, составляет: cl = (e / ρ) 1/2, где E - модуль молодых материалов, а ρ - материал Диаметр плотности. Ультразоническое распространение продольной волны в осевом направлении толстого стержня, большей, чем ультразвуковая длина волны. Cl = {[k+(4/3) g]/ρ} 1/2 = {[e (1-σ)]/ρ (1+σ) (1-2σ)} k в формуле 1/2-это емкостный модуль упругости (объемный упругой модуль) материала, G - модуль упругого сдвига материала, а σ - это отношение пуассона материала (материал находится в силе, когда продольная деформация возникает в направлении, боковая деформация находится в боковой деформации. также генерируется в вертикальном направлении, и соотношение между ними называется соотношением Пуассона, которое является одним из физических свойств материала). Скорость звука сдвиговой волны составляет: cs = (g/ρ) 1/2 = {e/[ρ · 2 (1+σ)]} 1/2 Скорость звука волны Рэлея: Cr = [(0,87+1,12σ. )/(1 +σ)] · (г/ρ) 1/2. Когда скорость звука измеряется и известен другой параметр, можно рассчитать другие параметры.

(2) Измерение температуры: скорость звука в среде связана с температурой среды. Эта характеристика может быть использована для измерения температуры бесконтактной среды. Его можно дополнительно использовать для указания температуры плавления, температуры кипения и фазового изменения среды и для измерения удельного тепла среды. Нагрев слияния - это тепло реакции и измеряется тепло сгорания, а чистота и молекулярная масса среды измеряются.

(3) Измерение скорости потока: когда ультразвуковые волны распространяются в проточной среде (например, газ, жидко -жидко уважение к фиксированной системе координат. Это связано со скоростью потока среды, так что скорость потока может быть определена на основе изменения скорости звука, и может быть дополнительно определено дальнейшее определение скорости расхода (площадь поперечного сечения жидкости). (4) Измерение вязкости жидкости η: в соответствии с акустическим импедансом сдвига Z и (η · ρ) 1/2 (η - вязкость жидкости, ρ - плотность жидкости), а акустическое импеданс z = ρ · C, поэтому путем измерения скорости звука и определения плотности жидкости можно определить плотность теликкида. (5) Измерение напряжений: скорость распространения ультразвуковых волн в материале имеет приблизительно линейное изменение с приложенным напряжением (называемое эффектом ультразвукового напряжения), поэтому его можно использовать для измерения прочности предварительного напряжения бетона, прочности и остаточного напряжения металл и крепление. Растяжение напряжения на кусочке (например, крепление болта). (6) Измерение твердости: твердость металлического затвердевшего слоя можно определить, используя характеристику изменения скорости волны в закаленном слое металлической поверхности.

(7) Определение глубины трещины на поверхности металла: разница между временем, когда волна передается непосредственно вдоль металлической поверхности, и времени, когда появляется поверхностная трещина, и волна обходит трещину. Согласно скорости распространения волны Рэлея, она может быть рассчитана по глубине трещины. Этот метод называется методом задержки времени или методом транзита, методом ΔT.

(8) Толщина измерения: в соответствии с взаимосвязью между расстоянием ультразвукового распространения x и скоростью звука C и временем передачи T: x = C · T, например, когда измеряется толщина с помощью метода ультразвукового импульса, толщины заготовки D = C · T/2. Причина использования знаменателя 2 здесь заключается в том, что ультразвуковой зонд излучает ультразвуковой импульс на нижнюю поверхность заготовки, и получен отражающий возвратный зонд, так что проходы звука являются вдвое от толщины заготовки.

Используя характеристики скорости ультразвуковых волн, это также может быть применено, к тематическому измерению прочности чугуна сфероидального графита и степени сфероизации графита, определяя влажность керамического Adobe для определения времени стрельбы в печи и Анализ характеристик газообразной среды (например, чистота промышленного кислорода и азота). Скорость метаболизма дыхания животных имеет изменение содержания компонента в газе и т. Д., А также плотность нефтяной фракции, неопренового латекса.

Метод ультразвуковой временной задержки используется для определения плотности жидкости глубины поверхностной трещины и тому подобного. Таким образом, применение ультразвуковых характеристик скорости, особенно в технологии промышленных измерений, много. Ultrasonicis своего рода механическая волна вибрации. Мы можем использовать ультразвуковой резонатор для введения ультразвуковой волны с регулируемой частотой (в основном с использованием продольной волны) в заготовку для проверки. Когда ультразвуковая волна резонирует с естественной частотой заготовки, падающая волна противоположного направления распространяется. Отраженные волны накладываются друг на друга, чтобы сформировать стоящую волну, которая представляет собой резонанс толщины продольной волны, перпендикулярно падающего. С помощью этой резонансной характеристики она может применяться к следующим аспектам:

(1) Измерение толщины:
Толщинапьезо керамический датчик дискаd, а длина волны ультразвуковой волны, распространяющаяся в ней, является λ, которая получена при возникновении резонанса: d = λ1/2 = 2λ2/2 = 3λ3/2 = ... = n · λn/2, где n есть Положительное целое число, то есть толщина заготовки, которая должна быть проверена в это время, равна интегральной кратном полуотраволновой длине резонансной ультразвуковой волны. Когда ультразвуковая скорость C материала испытательного материала известна, в соответствии с взаимосвязью между скоростью звука, длиной волны и частотой: C = λ · F, ультразвуковой частоты во время резонанса толщины можно получить: FN = FN = C / λn = n · C / 2d, когда n = 1, f1 = c / 2d, которая является фундаментальной частотой резонанса толщины. Поскольку разница между частотами любых двух смежных гармоник равна фундаментальной частоте, существует: fn-fn-1 = nf1- (n-1) f1 = f1, поэтому частота двух смежных гармоник в толщине резонанс может определяться резонатором, а толщина заготовки: d = c/[2 (fn-fn-1)], когда частоты не приспособленных гармоник FM и Fn соответственно, поскольку: fm-fn = (Mn) F1.

(2) Обнаружение дефектов:
Когда есть дефект в заготовке, который должен быть проверен, национальная частота будет изменяться по сравнению с той же заготовкой без дефектов, и состояние резонанса также изменится (изменения частоты резонанса), чтобы существование дефекта могло быть соответственно обнаружено соответственно Анкет Например, он используется для измерения твердости металлов, для проверки качества точечной сварки листа, особенно для дефектов соединений составных материалов и связанных структур (таких как несвязанные, отстраненные, плохой гель и т. Д.) И обнаружение сила связывания. Метод обнаружения акустической вибрации предназначен для проверки качества клея.

Типичным применением ультразвуковых резонансных характеристик является ультразвуковой тестер твердости, который измеряет твердость посредством изменения резонансной частоты ультразвукового датчика. Он используется в основном для определения твердости металла, а также может использоваться для других измерений методом сравнения. Ультразвуковое измерение твердости имеет преимущества минимального повреждения поверхности испытательного элемента, быстрой скорости измерения и простых процедур работы. Он особенно подходит для 100% проверки готовых заготовков и может напрямую обнаружить заготовку, удерживая зонд, особенно подходящий для больших масштабов, которые трудно перемещать. Заготовки детали, которые нелегко разобрать, которые измеряются. Ниже приведен пример ультразвукового тестера твердости, который выпускал. При однородном контактном давлении контакт датчика находится в контакте с поверхностью испытательного куска, а резонансная частота датчика будет следовать за испытательной частью. Твердость испытательного элемента определяется путем измерения изменения резонансной частоты датчика.