Краткие теоретические сведения

1.1. Автоматический сигнализатор дефектов (АСД) является сервисным устройством. Его основное назначение - вырабатывать световой и звуковой сигнал при обнаружении сигналов от дефектов. В методиках ультразвукового контроля анализируются не все сигналы, а только сигналы, попадающие в некоторый временной интервал - в зону АСД. АСД пред­назначен для подачи звукового и светового сигнала при одновремен­ном поступлении на схему совпадений селектирующего импульса (строба) и видеоимпульсов, что освобождает оператора от необходимости одновре­менного наблюдения за экраном дефектоскопа и перемещаемым преоб­разователем (рис. 1.1). Временное положение относительно зондирующего импульса и длительность строба определяют зону АСД (зона селекции). АСД ультразвукового импульсного дефектоскопа реализует строб (или два строба), определяющий зону ожидания сигналов от дефектов, и порог АСД, по которому происходит звуковая и световая сигнализация обнаружения дефекта. АСД универсальных дефектоскопов поддерживают два метода контроля – эхо метод (ЭХО) и зеркально-теневой метод контроля (ЗТМ). Строб ЭХО устанавливается на экране дефектоскопа в соответствии с диапазоном глубин залегания дефектов. Строб ЗТМ (обычно немного больше длительности «донного» сигнала) устанавливается в зоне индикации «донного» сигнала. Порог АСД определяется положением строба по вертикали и выражается в процентах от высоты экрана дефектоскопа. В процессе контроля АСД выдает световой и звуковой сигнал, если эхосигнал от дефекта попадает в строб ЭХО и превышает порог АСД или если сигнал в стробе ЗТМ уменьшается ниже порога АСД.

Рисунок 1.1 Схема контроля совмещенным ПЭП по двум методам (ЭХО и ЗТМ) с изображением сигналов на экране дефектоскопа.

Принцип временной и амплитудной селекции сигналов поясняется функциональной схемой (рис. 1.2) и временными диаграммами (рис. 1.3). На выходе видеоусилителя (ВУ) наблюдается последовательность импульсов: зондирующего, эхо-сигналов от дефектов, отражения от конструктивных элементов. Прежде, чем подавать эти сигналы на пороговый индикатор необходимо выделить сигналы от потенциальных дефектов.

Рисунок 1.2 Функциональная схема АСД.

ВУ – видеоусилитель. ГСИ – генератор синхронизирующих импульсов.

Автоматический сигнализатор дефектов имеет следующие параметры:

¾ количество стробов;

¾ метод контроля (ЭХО, ЗТМ);

¾ диапазон регулировки порога АСД, (%);

¾ диапазон регулировки зоны АСД, мкс;

¾ инерционность звукового индикатора дефектов характеризуется количеством эхо сигналов от дефекта необходимых для срабатывания индикатора, что позволяет повысить помехозащищённость.

Рисунок 1.3 Временные диаграммы работы АСД

1.2 Глубиномерпредназначен для определения координат дефектов и толщины изделия путем измерения интервала времени между моментами излучения зондирующего импульса и приходом отраженного сигнала. Глубиномер ультразвукового дефектоскопа реализует косвенный метод измерения координат дефектов. Глубиномер определяет время задержки эхосигнала относительно зондирующего импульса и по известным зависимостям рассчитывает координаты отражателя. Есть некоторая разница в способах измерения задержки эхосигнала относительно зондирующего импульса. Наиболее широкое распространение получили два способа измерения задержки: по фронту (2t_фронт) эхосигнала и по его пику (2t_пик) (рис. 1.4). При определении задержки по фронту измеряется временной интервал между передним фронтом ЗИ и передним фронтом эхосигнала в точке пересечения его со стробом. Такой способ измерений реализован в большинстве аналоговых дефектоскопов. При определении задержки по пику измеряется временной интервал между передним фронтом ЗИ и максимумом эхосигнала.

Первичной измеряемой величиной при измерении координат дефектов является время между излученным зондирующим импульсом и принятым эхо сигналом. Затем это время пересчитывается в координаты дефекта с учетом:

¾ Времени распространения ультразвука в призме или протекторе ПЭП (2tп).

¾ Скорости распространения ультразвука в материале контролируемого изделия (С_t).

¾ Угла ввода луча (a).

                        ЗИ                                  ЭХО

                                   2t_фронт

                                                2t_пик

Рисунок 1.4 Схема измерения времени задержки эхосигнала относительно зондирующего импульса по фронту (2t_фронт)  и по пику (2t_пик).

Рисунок 1.5 Схема, поясняющая принцип работы глубиномера.

Y, X – координаты дефекта. R – расстояние до дефекта по лучу. 2t – время между излученным зондирующим импульсом и принятым эхо сигналом от дефекта. a - угол ввода луча.

R = C_t  x (2t - 2tп)/2 Y = R x cosa      X = R x sina

Где: R – расстояние до дефекта по лучу.

C_t - скорость распространения ультразвука в материале контролируемого изделия;

2t – время между излученным зондирующим импульсом и принятым эхо сигналом от дефекта;

2tп – время распространения ультразвука в призме или протекторе ПЭП:

a - угол ввода луча.

Погрешность глубиномера дефектоскопа определяется погрешностью измерения времени задержки. Точность измерения координат дефектов определяется точностью установки коэффициентов пересчета измеренного времени в координаты дефекта, а также точностью нахождения положения ПЭП, при котором амплитуда сигнала от дефекта максимальна. В некоторых дефектоскопах, например USN 52, глубиномер позволяет проводить отсчет координаты (X₁ = Х – n) от передней кромки ПЭП с учетом стрелы ПЭП (n). Кроме того, в схемах прозвучивания однажды отраженными лучами ПЭП удобно определять глубину залегания дефекта (Y₁ = 2H – Y) от контактной поверхности изделия. Н – толщина объекта контроля.

                                            n         X₁ 

Рисунок 1.6 Схема, поясняющая способ определения координат дефектов с учетом стрелы ПЭП при прозвучивании объекта контроля однажды отраженным лучом.