RU2445614C1 - Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов - Google Patents
Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445614C1 RU2445614C1 RU2010126534/28A RU2010126534A RU2445614C1 RU 2445614 C1 RU2445614 C1 RU 2445614C1 RU 2010126534/28 A RU2010126534/28 A RU 2010126534/28A RU 2010126534 A RU2010126534 A RU 2010126534A RU 2445614 C1 RU2445614 C1 RU 2445614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- product
- acoustic
- article
- alloys
- Prior art date
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Использование: для акустической диагностики изделий из металлов и сплавов. Сущность заключается в том, что осуществляют возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой, при этом о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния. Технический результат - повышение точности и достоверности контроля свойств исследуемых материалов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения свойств и кристаллической структуры материалов изделий по их виброакустическим характеристикам.
Известен волновой способ контроля свойств материалов изделий [1]. Способ заключается в том, что ударным механизмом наносят удар по образцу, закрепленному в держателе только с одной стороны, в двух направлениях - по вертикальной оси сверху (сжимающий удар) и по касательной у нижнего свободного края образца (касательный удар). Записывают на ЭВМ через микрофон, находящийся в 20 см от образца, собственные волны образца от двух ударов (две записи). Полученные записи подвергают спектральному анализу, выявляют из первой записи резонансную частоту от сжимающего удара, выявляют из второй записи касательную резонансную частоту, вводят полученные результаты в ЭВМ и проводят расчеты свойств материала изделия.
Устройство, реализующее данный способ, включает ударный механизм для возбуждения акустического сигнала от изделия, микрофон для принятия акустических сигналов и преобразование их в электрические и ЭВМ для регистрации и обработки сигналов, полученных от образца.
Недостатком данных способа и устройства является то, что при возбуждении в образце колебаний ударным механизмом спектральный состав возбуждаемых колебаний в большой мере зависит от свойств ударника и качества взаимодействующих поверхностей, что в свою очередь снижает точность и достоверность контроля свойств исследуемых материалов.
Известен также способ контроля физических параметров объекта [2], включающий возбуждение упругих или электрических колебаний посредством источника колебаний, подключенного к контролируемому объекту, прием соответственно электрических или упругих колебаний с последующим их преобразованием в электрические сигналы и усиление, определение характеристик электрических сигналов и суждение об изменениях физических параметров объекта по изменению характеристик электрических сигналов. При этом после усиления электрических сигналов фазу сигналов сдвигают, затем электрические сигналы направляют на вход источника колебаний, образуя замкнутый контур, при этом электрические сигналы проходят по замкнутому контуру два и более раз с одновременным их складыванием при условии соблюдения баланса амплитуд и баланса фаз до установления автоколебаний.
Недостатком данного способа является малая информативность, так как он позволяет судить только об изменении физических параметров объекта, но не дает информацию о значении этих параметров.
Данный способ реализуется устройством, включающим блок источника упругих колебаний, выход которого соединен с объектом, блок приема электрических колебаний и преобразования их в электрические сигналы, вход которого соединен с объектом, а выход - с входом блока усиления, и регистрирующий блок. Дополнительно оно снабжено фазосдвигающим блоком и вычислительным блоком, вход которого соединен с выходом регистрирующего блока, при этом один выход фазосдвигающего блока соединен с входом блока источника упругих колебаний, другой - с регистрирующим блоком, а вход - с выходом блока усиления.
Данное устройство может работать только при возбуждении периодических, предпочтительно гармонических, колебаний.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ акустического контроля монолитных дисков ротора турбомашины [3].
Способ заключается в том, что диск приводится во вращение. Каждая лопатка на диске подвергается механическому возбуждению. Считывается ее акустический отклик и генерируется соответствующий электрический сигнал. По методу быстрого преобразования Фурье определяется ее частотный отклик. Электрический сигнал и соответствующий ему частотный отклик запоминаются. Определяются характеристические частоты для каждой лопатки диска. Диск принимается или бракуется в зависимости от того, совпадает или нет полученное распределение частот с предварительно определенным набором запрещенных частотных распределений. Предусматривается также дополнительный этап идентификации дефектов лопатки путем сравнения ее частотного отклика с предварительно определенными частотными откликами, характерными для типовых дефектов.
Устройство, реализующее данный способ, включает в себя средство механического возбуждения каждой из лопаток диска, например ударник, приемное акустическое устройство для приема акустического сигнала и выработки соответствующего электрического сигнала, например микрофон, и блок обработки полученного электрического сигнала.
Недостатком данных способа и устройства является то, что при возбуждении колебаний в лопатке ударником спектральный состав возбуждаемых колебаний в большой мере зависит от условия взаимодействия ударника и лопатки и качества взаимодействующих поверхностей, что в свою очередь снижает точность и достоверность контроля свойств исследуемых материалов.
Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля свойств исследуемых материалов.
Поставленная цель достигается тем, что способ акустической диагностики изделий из металлов и сплавов включает возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой.
Новым является то, что о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния.
Способ может быть реализован с помощью устройства представленного на чертеже. Устройство для диагностики изделий из металлов и сплавов включает в себя возбудитель акустических сигналов изделия 1, изделие 2, датчик 3 для приема акустических сигналов и выработки соответствующих электрических сигналов и ЭВМ 4. Возбудитель акустических сигналов изделия 1 состоит из генератора электрических импульсов 5, к выходу которого подключен электромагнитный индуктор 6. Датчик для приема акустических сигналов и выработки соответствующих электрических сигналов установлен с возможностью восприятия акустических сигналов изделия 2 и присоединен выходом к входу ЭВМ 4.
Реализуется способ следующим образом.
Предварительно получают спектральные характеристики образцов металлов и сплавов, имеющих различные кристаллические структуры (полученные, например, за счет термической обработки). Для этого последовательно на каждый образец 2 подают электромагнитные импульсы от электромагнитного индуктора 6, подключенного к генератору электрических импульсов 5. Под действием электромагнитных импульсов в образце 2 возникают акустические сигналы, которые принимаются датчиком 3 и преобразуются в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются на ЭВМ 4, где вычисляют его спектральную характеристику. В полученной спектральной характеристике выделяют частоты, соответствующие характерным экстремумам максимумам и минимумам спектральной характеристики, и запоминают. Затем возбудителем акустических сигналов изделия 1 воздействуют электромагнитными импульсами на исследуемое изделие 2, принимают акустические сигналы изделия 2 и датчиком 3 преобразуют их в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются на ЭВМ 4, где вычисляют их спектральную характеристику, в полученной спектральной характеристике выделяют частоты, соответствующие характерным экстремумам максимумам и минимумам спектральной характеристики, и сравнивают их с ранее полученными значениями частот экстремумов максимумов и минимумов образцов. По совпадению соответствующего набора частот экстремумов исследуемого изделия с соответствующим набором частот экстремумов соответствующего образца судят о составе и кристаллической структуре исследуемого изделия.
1. Патент РФ №2335756.
2. Патент РФ №2237887, 10.10.2004, G01N 27/00, G01N 29/00.
3. Патент РФ №2270440, 20.06.2006, G01N 29/00.
Claims (1)
- Способ акустической диагностики изделий из металлов и сплавов, включающий возбуждение акустических сигналов изделия посредством воздействия на него внешним источником, прием акустических сигналов от изделия с последующим их преобразованием в электрические сигналы, определение спектральных характеристик электрических сигналов, сравнение полученных спектральных характеристик с типовыми характеристиками и суждение о свойствах изделия по совпадению с соответствующей типовой характеристикой, отличающийся тем, что о составе и кристаллической структуре изделия судят по совпадению характерных экстремумов максимумов и экстремумов минимумов спектральных характеристик сигналов изделия и типовых характеристик соответствующих металлов, сплавов и их кристаллического состояния.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126534/28A RU2445614C1 (ru) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126534/28A RU2445614C1 (ru) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010126534A RU2010126534A (ru) | 2012-01-10 |
| RU2445614C1 true RU2445614C1 (ru) | 2012-03-20 |
Family
ID=45783307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010126534/28A RU2445614C1 (ru) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2445614C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821403C1 (ru) * | 2024-01-11 | 2024-06-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Самоходный робот для диагностики металлоконструкций |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1516782A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-10-23 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ ультразвукового контрол издели |
| SU1658076A1 (ru) * | 1989-12-19 | 1991-06-23 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл контрол изделий |
| US6125703A (en) * | 1998-06-26 | 2000-10-03 | Mcdermott Technology, Inc. | Detection of corrosion fatigue in boiler tubes using a spike EMAT pulser |
| RU54198U1 (ru) * | 2005-09-07 | 2006-06-10 | Наум Аронович Кеслер | Устройство для электромагнитного акустического (эма) контроля качества металлов и сплавов |
| RU94715U1 (ru) * | 2009-12-24 | 2010-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для ультразвукового контроля механических свойств ободьев цельнокатаных колес |
-
2010
- 2010-06-29 RU RU2010126534/28A patent/RU2445614C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1516782A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-10-23 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ ультразвукового контрол издели |
| SU1658076A1 (ru) * | 1989-12-19 | 1991-06-23 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл контрол изделий |
| US6125703A (en) * | 1998-06-26 | 2000-10-03 | Mcdermott Technology, Inc. | Detection of corrosion fatigue in boiler tubes using a spike EMAT pulser |
| RU54198U1 (ru) * | 2005-09-07 | 2006-06-10 | Наум Аронович Кеслер | Устройство для электромагнитного акустического (эма) контроля качества металлов и сплавов |
| RU94715U1 (ru) * | 2009-12-24 | 2010-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для ультразвукового контроля механических свойств ободьев цельнокатаных колес |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОЛДАТОВ Г.В., ТАРАСОВ С.П., ЧАУС Т.А. Дистанционный гидроакустический метод экологического мониторинга дна мелководных водоемов и шельфа морей, Известия ЮФУ, №6, июнь 2009, с.137-142. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821403C1 (ru) * | 2024-01-11 | 2024-06-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Самоходный робот для диагностики металлоконструкций |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010126534A (ru) | 2012-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pruell et al. | A nonlinear-guided wave technique for evaluating plasticity-driven material damage in a metal plate | |
| De Marchi et al. | A signal processing approach to exploit chirp excitation in Lamb wave defect detection and localization procedures | |
| EP3987283A1 (en) | Method and system for analysing a test piece using a vibrational response signal | |
| EP0759166A4 (en) | APPARATUS AND METHOD FOR TESTING MATERIALS BY ULTRASOUND SPECTROSCOPY | |
| Delrue et al. | Non-destructive evaluation of kissing bonds using local defect resonance (LDR) spectroscopy: a simulation study | |
| US20050109110A1 (en) | Structural health monitoring | |
| CN108802203B (zh) | 一种基于多模态技术的杆状构件内部缺陷定位方法 | |
| RU2445614C1 (ru) | Способ и устройство акустической диагностики изделий из металлов и сплавов | |
| Liao et al. | Estimation of complex modulus using wave coefficients | |
| Trochidis et al. | Analysis of Vibroacoustic Modulations for Crack Detection: A Time‐Frequency Approach Based on Zhao‐Atlas‐Marks Distribution | |
| CN113533519A (zh) | 一种非接触无损评估材料各向异性的方法和装置 | |
| Campos-Pozuelo et al. | Comparative study of the nonlinear behavior of fatigued and intact samples of metallic alloys | |
| Yan et al. | Nonlinear ultrasonic properties of stress in 2024 aluminum | |
| JP3922459B2 (ja) | 打音法による剥離および空洞検出方法および装置 | |
| CN1215325C (zh) | 一种使用核共振探测物质的方法和装置 | |
| CA2243401A1 (en) | A method of operating a machine for stress relieving workpieces | |
| CN110318956A (zh) | 一种基于频谱分析的风力发电机叶片结构损伤检测方法 | |
| Kazakov et al. | Pulsed sounding of cracks with the use of the modulation of ultrasound by vibrations | |
| JP6581462B2 (ja) | 超音波検査装置 | |
| Tallavo et al. | Ultrasonic transducers characterisation for evaluation of stiff geomaterials | |
| JP2001124744A (ja) | コンクリート構造物の検査装置 | |
| RU2320987C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса детали акустической диагностикой | |
| Xie et al. | Strategies for reliable second harmonic of nonlinear acoustic wave through cement-based materials | |
| RU2354932C2 (ru) | Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии | |
| Kotkowski et al. | Diagnostics of turbine blades, based on estimation of frequency response function |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120605 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180630 |