Краткие теоретические сведения

Развертка «типа В» (или В-скан) представляет собой, как бы, поперечное сечение контролируемого изделия по линии сканирования. Эхо сигналы от дефектов отображаются яркостной отметкой (Bright – яркость). Положение яркостной отметки по оси времени пропорционально расстоянию до отражателя, а по горизонтали месторасположению ПЭП по длине объекта контроля, по линии сканирования (рис. 1.1.,1.2.), т.е. на В-скан сигналы представлены в координатной плоскости: время распространения ультразвука в изделии – путейская координата. На В-скан отсутствует информация об амплитуде и форме эхосигналов, но наглядно представлено взаимное расположение отражателей по длине и глубине объекта контроля. Информация об амплитуде сигналов на В-скан может быть отображена разным цветом или градациями серого цвета. Кроме того, на В-скан сигналы от дефектов образуют характерный рисунок, который легко распознается на фоне многочисленных помех (образ дефекта), что позволяет значительно увеличить чувствительность контроля. Поэтому механизация и автоматизация ультразвукового контроля немыслима без представления сигналов в виде В-скан. Формирование В-скан при прямом вводе ультразвука представлено на примере простейшего объекта контроля с боковым сверлением (рис. 1.1.). Точечный отражатель отображается на В-скан в виде короткой дуги. Это объясняется тем, что ПЭП обладает определенной диаграммой направленности с углом раскрытия. По мере перемещения ПЭП по поверхности изделия точечный отражатель сначала озвучивается боковыми лучами потом акустической осью и снова боковыми лучами ультразвукового пучка. При этом время распространения ультразвука до отражателя все время изменяется, сначала уменьшается, затем увеличивается. Длина дуги тем больше, чем больше угол раскрытия диаграммы направленности. При прочих равных условиях без учета затухания ультразвука в объекте контроля длина дуги увеличивается с увеличением глубины залегания отражателя пропорционально размеру ультразвукового пучка. У В-скан и А-скан одна из координат совпадает, а именно: время распространения ультразвука в изделии.

Направление движения ПЭП (Хмм)

1  2  3 4

                                  U                          1   2 3 4             Хмм

                                                                                                    Линия «зондирующего»

                                                                                           Н

                                                                                                               Линия «донного»

                                                              t t              ΔL     

Рисунок 1.1. Схема формирования В-скан при нормальном вводе ультразвука в контролируемое изделие. U – амплитуда сигнала. Хмм – путейская координата. t – время распространения ультразвука. Н – глубина дефекта.

 ΔL – условная протяженность дефекта.

При наклонном вводе ультразвука в объект контроля (рис. 1.2.) время распространения ультразвука до отражателя и обратно зависит не только от глубины залегания отражателя и скорости ультразвука, но и от угла ввода луча. В процессе перемещения ПЭП текущий угол озвучивания дефекта меняется в пределах угла раскрытия. Можно показать, что для углов раскрытия диаграммы направленности реальных ПЭП, не превышающих на практике 14°...16°, изменение времени прихода эхо сигнала при равномерном движении ПЭП происходит почти по линейному закону. Таким образом, по мере перемещения ПЭП с наклонным вводом ультразвука в зоне локации дефекта на В-скан формируется совокупность яркостных отметок эхо сигналов от дефекта, которые образуют наклонную линию (рис. 1.2). В качестве примера приведены сигналы отображения на В-скан при контроле рельса РС ПЭП (рис. 1.3.) и наклонным ПЭП (рис.1.4.). Сигналы от конструктивных элементов рельса и от дефектов отображаются яркостной отметкой в координатах время распространения ультразвука (ось ординат),  путейская координата (ось абсцисс). При этом каждый эхо сигнал, превышающий порог автоматической сигнализации дефектов (АСД) и находящийся в зоне АСД отображается точкой. При контроле рельса прямым РС ПЭП параллельно с линией зондирующих импульсов выше ее на расстоянии пропорциональном высоте рельса образуется линия «донных» сигналов.

Направление движения ПЭП (Хмм)

     1 2 3 4

                                  U                          1   2 3 4             Хмм

                                                                                                    Линия «зондирующего»

                                                                              Y

                                                                                                  ΔH

                                                       t t          ΔX

Рисунок 1.1. Схема формирования В-скан при наклонном вводе ультразвука в контролируемое изделие. U – амплитуда сигнала. Хмм – путейская координата. t – время распространения ультразвука. Y – глубина дефекта.

ΔX – условная ширина дефекта. ΔH – условная высота дефекта.

Рисунок 1.3. Пример формирования В-скан при контроле рельса прямым ПЭП

Рисунок 1.4. Пример формирования В-скан при контроле рельса наклонным ПЭП

При наличии внутреннего отражателя на высоте, пропорциональной глубине его расположения, появляются эхо-сигналы от отражателя, которые при перемещении РС ПЭП формируют на В-скан изображение отражателя (несколько точек). Количество этих точек зависит от ряда факторов: диаграммы направленности ПЭП, чувствительности контроля, размеров и глубины залегания дефекта. При контроле рельса наклонным ПЭП эхо-сигналы от внутренних отражателей образуются в виде наклонных линий, наклон которых зависит от угла ввода ПЭП.