Способ лазерно-акустического контроля

Способ лазерно-акустического контроля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится ультразвуковой дефектоскопии изделий. Цель изобретения - повышение информативности контроля путем определения ориентации дефекта, для чего контроль изделий осуществляется под разными углами воздействия на него импульсами поперечной упругой волны, генерируемой сфокусированным лазерным излучением. Ослабленный дефектом или отраженный от дефекта упругий импульс принимается парами преобразователей, места приема которых расположены на равных расстояниях и симметрично от места фокусировки лазерного излучения на поверхности изделия Об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд сигналов в каждой паре преобразователей и между парами . Контроль изделий может осуществляться в теневом, зеркально-теневом , эхо-методах или любой их совокупности 3 ил. k/ k

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!}5 G D1 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И ЗОБ РЕТЕ Н И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4638978/28 (22) 09. 11.88 (46) 15.11.92. Бюл. N- 42 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) H.Ï.Áèðþêoâà, Н.Г.Богородский, В.Д.Датько, Т.В.Морозова, В,А.Хамчишкин и В.Е.Чабанов (56) Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте. Под ред.

А.К.Гурвича, М., Транспорт, 1983, с.88-9D.

Авторское свидетельство СССР

N. 1585743, кл. G 01 N 29/04, 1988. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНО-АКУСТИЧЕСКОГО.

КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится ультразвуковой дефектоскопии изделий. Цель изобретения — повышение информативности контроля

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии изделий и может найти применение в машиностроительной, энергетической, транспортной и других отраслях техники.

Известен способ контроля изделий поперечными волнами, возбуждаемыми в изделии пьезоэлектрическим преобразователем, а прием отраженного от дефекта или ослабленного экранированием дефекта акустического импульса осуществляют на поверхности изделия на расстоянии от места возбуждения другим преобразователем. Недостатком такого cnocoGa является низкая выявляемость различно ориентированных дефектов, что снижает надежность контроля, особенно при автоматизированном процессе, так как для выявления и определения размеров дефектов

„„5U„„1775660 А1 путем определения ориентации дефекта, для чего контроль изделий осуществляется под разными углами воздействия на него импульсами поперечной упругой волны, генерируемой сфокусированным лазерным излучением. Ослабленный дефектом или отраженный от дефекта упругий импульс принимается парами преобразователей, места приема которых расположены на равных расстояниях и симметрично от места фокусировки лазерного излучения на поверхности изделия. Об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд сигналов в каждой паре преобразователей и между парами. Контрол ь изделий может осуществляться в теневом, зеркально-теневом, эхо-методах или любой их. совокупности. 3 ил. требуется изменение взаимного расстояния между преобразователями и изменение их ориентации в пространстве.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ лазерно-акустического контроля иэделий, заключающийся в том, что излучейие поперечных волн осуществляется сфокусированным на поверхность контролируемого изделия лазерным излучением, а прием ослабленного экранированием дефекта или отраженного от дефекта акустического импульса осуществляют преобразователем упругого смещения поверхности в электрический сигнал на расстоянии от места фокусировки лазерного луча и по последовательности и амплитуде электрических сигналов определяют величину и расположение дефектов.

1775660

Недостатком прототипа является то, в нем используется только одно направление излучения поперечных волн из как минимум возможных двух, в зависимости от фокусировки, что не позволяет полностью исполь- 5 зовать возмо>кности акустического излучения, создаваемого лазерным излучением, при этом также как и в способе-аналоге возникает затруднение при выявлении различно ориентированных дефектов при 10 автоматизированном контроле и определение их ориентации, чта существенно при оценке прочностных свойств изделия.

Целью изобретения является повышение информативности контроля путем ппре- 15 деления ориентации дефекта.

Указанная цель достигается тем, что e .. способе лазерно-акустического контроля, заключающемся в том, что фокусируют лазерный луч на поверхности контролируемо- 20

ro иэделия, принимают в точке ослабленный экранированием дефекта или отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны, по амплитуде которой судят о наличии дефекта, согласно предложенному способу, 25 дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по крайней мере еще в одной точке, симметричной первой относительно зо- . .ны возбу>кдения, точки приема упругих колебаний выбирают из расчета максималь- 30

IIoro Значения амплитуды возбужденных колебаний при отсутствии дефекта, измеряют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд в этих точках. 35

На фиг. 1 показана схема предлагаемого способа для контроля плит, листов и т.п, изделий, на фиг.2 — схема контроля изделий типа гильзы блока цилиндров, т.е. изделий цилиндрической формы с обработанной 40 внутренней поверхностью и наружной механически не обработанной после литья поверхностью, при этом дополнительно установлены преобразователи для приема акустических сигналов в эха-методе контра- 45 ля; на фиг. 3 — схема контроля — вид в плане — при приеме акустических сигналов двумя парами преобразователей.

Предлагаемый способ лазерно-акустического контроля реализустся следующим 50 образом. Сфокусированное линзой 1 им- . пульсное лазерное излучение воздействует точкой 2 или линией, в зависимости от формы линзы 1 на поверхность контролируемого иэделия 3. За счет теплового расширения 55 или испарения поверхностного слоя материала изделия 3 в нем возбуждается упругий импульс поперечной волны, имеющий диаграмму направленности в виде осесимметричного полого конуса с вершиной в точке 2 или продольной симметричной относительно линии фигуры с двумя лепестками диаграммы направленности 4. При отсутствии в изделии 3 дефекта 5 симметрично установленные на противоположной стороне изделия в теневом варианте контроля, или в зеркально-теневом варианте контроля — на стороне, где осуществляется воздействие лазерным излучением, пара преобразователей ба.и бб примет одинаковые акустические сигналы каждым преобразователем-приемником. Максимальная чувствительность будет достигнута если приемники ба и бб будут установлены в местах максимальных значений лепестков диаграммы направленности 4 в бездефектной зоне иэделия 3. При отсутствии дефекта

5 в изделии 3 на выходе устройства обработки результатов контроля 7, на который поступают и, при размерности в дб, вычитаются сигналы с приемников ба и бб для получения соотношения амплитуд, имеют сигнал равный нулю или какой либо постоянной величины, которую можно II корректировать до равенства ее нулю, В случае пересечения при сканировании одним иэ лепестков диаграммы направленности 4 дефекта 5, баланс сигналов, или постоянное значение, на выходе устройства

7 нарушается пропорционально площади дефекта в этом направлении облучения его поперечной волной.

При дальнейшем сканировании лазерного излучения и приемников ба и 6б по поверхности контролируемого изделия 3 дефект 5 попадает под облучение вторым лепестком диаграммы направленности 4, уменьшая уже принимаемый сигнал вторым приемником, и на выходе устройства,7 вновь получают сигнал разбаланса, но уже противоположной полярности, чем в первом случае. Вычитая величины разбаланса, при размерности в дБ, получим соотношение амплитуд сигналов в первой и второй точках при облучении дефекта 5 под направлениями, образующими между собой угол, приближающийся по величине к прямому, можно определить ориентаци1о дефекта 5 за один шаг сканирования без изменения положения приемников относительно источника излучения.

Существенно повысить информативность контроля можно путем дополнительной установки преобразователей для приема поперечных волн от дефекта 5 в эховарианте контроля, как это показано на фиг.2. В этом случае дополнительная пара преобразователей 8а и 8б может устанавливаться между преобразователями ба и бб, при этом обработка и оценка сигналов уст1775660 ройством 7 этой дополнительной пары преобразователей не отличается от процесса для пары преобразователей Ga и 6б, но эа счет разности расстояний, прошедших прямыми ультразвуковыми волнами и отраженными, фиксируемых соответственно разными парами преобразователей, т,е, за счет временного разнесения результатов, они могут быть отражены.о одном индицирующем устройстве, например на экране осциллографа и т.п.

При осуществлении возможности накопления информации за несколько строк сканирования, например при записи результатов самописцами, число пар преобразователей при фокусировке лазерного излучения в точку 2, т.е. когда диаграмма направленности излучения поперечных волн представляет собой тело вращения, с сечениями равной площади и конфигурации во всех направлениях, число пар преобразователей, установленных в местах приема максимальных значений лепестков диаграммы направленности излучения может быть увеличено, как зто показано на фиг. 3.

Например, перпендикулярно расположению приемников 6а и бб могут быть расположены приемники 9а и 9б, которые позволят оценить по аналогичной схеме оценки результатов отражательную способность дефектов в другой плоскости, под иным углом воздействия поперечных ультразвуковых волн.

При отсутствии двухстороннего доступа к поверхностям контролируемого изделия контроль может осуществляться зеркальнотеневым методом.

5 Таким образом предлагаемый способ позволяет за один процесс сканирования получить инфогмацию об отражательной способности дефекта под разными углами

его озвучиванйя, что позволяет оценить ори10 ентацию дефекта.

Формула изобретения

Способ лазерно-акустического контроля, заключающийся в том. что фокусируют

15 лазерный луч по поверхности контролируемого изделия, при; имают в точке ослабленный экранированием дефекта или отраженный от дефекта сигнал упругой поперечной волны, по амплитуде которой су20 дят о наличии дефекта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности контроля путем определения ориентации дефекта, дополнительно принимают ультразвуковые импульсы по

25 крайней мере еще в одной точке, симметричной первой относительно зоны возбуждения, точки приема упругих колебаний, выбирают иэ расчета максимального значения амплитуды возбужденных колебаний

30 при отсутствии дефекта, измеряют амплитуду в дополнительных точках, а об ориентации дефекта судят по соотношению амплитуд в этих точках.

7775660

442 5

Составитель В.Датько

Техред М Моргентал Корректор Т Палий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 4031 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5