RU1775660C - Способ лазерно-акустического контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  ультразвуковой дефектоскопии изделий. Цель изобретени  - повышение информативности контрол  путем определени  ориентации дефекта, дл  чего контроль изделий осуществл етс  под разными углами воздействи  на него импульсами поперечной упругой волны, генерируемой сфокусированным лазерным излучением. Ослабленный дефектом или отраженный от дефекта упругий импульс принимаетс  парами преобразователей, места приема которых расположены на равных рассто ни х и симметрично от места фокусировки лазерного излучени  на поверхности издели  Об ориентации дефекта суд т по соотношению амплитуд сигналов в каждой паре преобразователей и между парами . Контроль изделий может осуществл тьс  в теневом, зеркально-теневом , эхо-методах или любой их совокупности 3 ил. k/ k

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой дефектоскопии изделий и может найти применение в машиностроительной, энергетической , транспортной и других отрасл х техники.

Известен способ контрол  изделий поперечными волнами, возбуждаемыми в изделиипьезоэлектрическим преобразователем, а прием отраженного от дефекта или ослабленного экранирование дефекта акустического импульса осуществл ют на поверхности издели  на рассто нии от места возбуждени  другим преобразователем . Недостатком такого способа  вл етс  низка  вы вл емость различно ориентированных дефектов, что снижает надежность контрол , особенно при автоматизированном процессе, так как дл  вы влени  и определени  размеров дефектов

требуетс  изменение взаимного рассто ни  между преобразовател ми и изменение их ориентации в пространстве.

Наиболее близким техническим решением , прин тым за прототип,  вл етс  способ лазерно-акустического контрол  изделий, заключающийс  в том, что излучение поперечных волн осуществл етс  сфокусированным на поверхность контролируемого издели  лазерным излучением , а прием ослабленного экранированием дефекта или отраженное от дефекта акустического импульса осуществл ют преобразователем упругого смещени  поверхности в электрический сигнал на рассто нии от места фокусировки лазерного луча и по последовательности и амплитуде электрических сигналов определ ют величину и расположение дефектов

4 СЯ

О

о о

Недостатком прототипа  вл етс  то, в нем используетс  только одно направление излучени  поперечных волн из как минимум возможных двух, в зависимости от фокусировки , что не позвол ет полностью использовать возможности акустического излучени , создаваемого лазерным излучением , при этом также как и в способе-аналоге возникает затруднение при вы влении различно ориентированных дефектов при автоматизированном контроле и определение их ориентации, что существенно при оценке прочностных свойств издели .

Целью изобретени   вл етс  повышение информативности контрол  путем определени  ориентации дефекта.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе лазерно-акустического контрол , заключающемс  в том, что фокусируют лазерный луч на поверхности контролируемого издели , принимают в точке ослабленный экранированием дефекта илм отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны , по амплитуде которой суд т о наличии дефекта, согласно предложенному способу, дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по крайней мере еще в одной точке , симметричной первой относительно зоны возбуждени , точки приема упругих колебаний выбирают из расчета максимального значени  амплитуды возбужденных колебаний при отсутствии дефекта, измер ют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта суд т по соотношению амплитуд в этих точках,

На фиг. 1 показана схема предлагаемого способа дл  контрол  плит, листоа и т.п. изделий; на фиг. 2 -схема контрол  изделий типа гильзы блока цилиндров, т.е. изделий цилиндрической формы с обработанной внутренней поверхностью и наружной механически не обработанной после лит„  по- верхностыо, при этом дополнительно установлены преобразователи дл  приема акустических сигналов в эхо-методе контрол ; на фиг. 3 -схема контрол  - вид в плане - при приеме акустических сигналов двум  парзми преобразователей.

Предлагаемый способ лазерно-акустм- ческого контрол  реализуетс  следующим образом. Сфокусированное линзой 1 импульсное лазерное излучение воздействует точкой 2 или пинией, в зависимости от формы линзы 1 на поверхность контролируемого издели  3. За счет теплового расширени  или испарени  поверхностного сло  материала издели  3 в нем возбуждаетс  упругий импульс поперечной волны, имеющий диаграмму направленности в виде осесим- метричного полого конуса с вершиной в точке 2 или продольной симметричной относительно линии фигуры с двум  лепестками диаграммы направленности 4. При отсутствии в изделии 3 дефекта 5 симметрично установленные на противоположной стороне и дели  в теневом варианте контрол , или в зеркально-теневом варианте контрол  - на стороне, где осуществл етс  воздействие лазерным излучением, пара преобразовате0 лей ба и 66 примет одинаковые акустическиесигналыкаждым преобразователем-приемником. Максимальна  чувствительность будет достигнута если приемники ба и 66 будут установлены

5 в местах максимальных значений лепестков диаграммы направленности 4 в бездефектной зоне издели  3, При отсутствии дефекта 5 в изделии 3 на выходе устройства обработки результатов контрол  7, на который по0 ступают и, при размерности в дБ, вычитаютс  сигналы с приемников 6а и 66 дл  получени  соотношени  амплитуд, имеют сигнал равный нулю или какой либо посто нной величины, которую можно и

5 корректировать до равенства ее нулю. В случае пересечени  при сканировании одним из лепестков диаграммы направленности 4 дефекта 5, баланс сигналов, или посто нное значение, на выходе устройства

0 7 нарушаетс  пропорционально площади дефекта в этом направлении облучени  его поперечной волной.

При дальнейшем сканировании лазерного излучени  и приемников ба и 66 по

5 поверхности контролируемого издели  3 дефект 5 попадает под облучение вторым лепестком диаграммы направленности 4, уменьша  уже принимаемый сигнал вторым приемником, и на выходе устройства 7

0 вновь получают сигнал разбаланса, но уже противоположной пол рности, чем в первом случае. Вычита  величины разбаланса, при размерности в дБ, получим соотношение амплитуд сигналов в первой и второй

5 точках при облучении дефекта 5 под направлени ми , образующими между собой угол, приближающийс  по величине к пр мому, можно определить ориентацию дефекта 5 за один шаг сканировани  без изменени  по0 ложени  приемников относительно источника излучени .

Существенно повысить информативность контрол  можно путем дополнительной установки преобразователей дл 

5 приема поперечных волн от дефекта 5 в эхо рарианте контрол , как это показано на фиг,2. В этом случае дополнительна  пара преобразователей 8а и 86 может устанавливатьс  между преобразовател ми ба и 66, при этом обработка и оценка сигналов устройством 7 этой дополнительной пары преобразователей не отличаетс  от процесса дл  пары преобразователей 6а и 66, но за счет разности рассто ний, прошедших пр - 1 мыми ультразвуковыми волнами и отражен- ными, фиксируемых соответственно разными парами преобразователей, т.е. за счет временного разнесени  результатов, они могут быть отражены о одном индицирующем устройстве, например на экране осциллографа и т.п.

При осуществлении возможности накоплени  информации за несколько строк сканировани , например при записи результатов самописцами, число пар преобра- зователей при фокусировке лазерного излучени  в точку 2, т.е. когда диаграмма направленности излучени  поперечных волн представл ет собой тело вращени , с сечени ми равной площади и конфигурации во всех направлени х, число пар преобразователей , установленных в местах приема максимальных значений лепестков диаграммы направленности излучени  может быть увеличено, как это показано на фиг. 3. Например, перпендикул рно расположению приемников 6а и 66 могут быть расположены приемники 9а и 96. которые позвол т оценить по аналогичной схеме оценки результатов отражательную способность дефектов в другой плоскости, под иным углом воздействи  поперечных ультразвуковых волн.

10

5

0

5

0

При отсутствии двухстороннего доступа к поверхност м контролируемого издели  контроль может осуществл тьс  зеркально- теневым методом.

Таким образом предлагаемый способ позвол ет за один процесс сканировани  получить информацию об отражательной способности дефекта под разными углами его озвучивани , что позвол ет оценить ориентацию дефекта.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ лазерио-акустического контрол , заключающийс  в том. что фокусируют лазерный луч по поверхности контролируемого издели , принимают в точке ослабленный экранированием дефекта или отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны, по амплитуде которой суд т о наличии дефекта, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  информативности контрол  путем определени  ориентации дефекта, дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по крайней мере еще в одной точке, симметричной первой относительно зоны возбуждени , точки приема упругих колебаний, выбирают из расчета максимального значени  амплитуды возбужденных колебаний при отсутствии дефекта, измер ют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта суд т по соотношению амплитуд о этих точках.

   ФигЗ

   ФигЈ