Nie-vernietigende toetstegnologie en die toepassing daarvan (4)

Ultrasoniese diffraksie en verstrooiing eienskappe:

Wanneer die ultrasoniese golf deur die medium voortplant, ontmoet dit 'n heterogene koppelvlak (soos 'n defek). Volgens die huygens-beginsel vind 'n diffraksieverskynsel aan die rand daarvan plaas, en 'n nuut opgewekte diffraksiegolf word gegenereer. vanuit die oënskynlike oogpunt kan die oorspronklike ultrasoniese golf voortgaan om om die defek te beweeg, maar 'n akoestiese skaduwee (ruimte sonder ultrasoniese golwe) word agter die defek gevorm. Die nuwe gebuigde golf kan gebruik word om die oppervlakkraakdiepte of die hoogte van die interne kraak te evalueer. In China word hierdie metode die randregeneratiewe golfmetode genoem, en die vreemde land word die puntdiffraksiegolfmetode genoem. Die verskynsel van klankskaduvorming word gebruik vir ultrasoniese penetrasie-opsporing, dit wil sê, wanneer ultrasoniese golwe defekte op hul klankbane teëkom, as gevolg van refleksie, diffraksie, verstrooiing, ens., en as gevolg van die abnormale mikrostruktuur van die materiaal van die werkstuk wat geïnspekteer moet word, Dit sal die verswakking van die ultrasoniese energie veroorsaak aan die ander kant wat ontvang word. die akoestiese pad is laer as die akoestiese energie wat onder normale toestande ontvang word, en die verskil kan weerspieël word deur die ultrasoniese foutdetektorvertoning te gebruik of die elektriese meteraanduiding direk te gebruik.Gebruik as basis vir inspeksie en evaluering, ultrasoniese dikte meting meter kan gebruik word vir defekte opsporing van vel, saamgestelde of gebonde struktuur, soos delaminering, ontbinding, ens., en kan ook gebruik word vir die krake van punte van klein elektriese skakelaars. Ultrasoniese diffraksie (regeneratiewe golf) bepaal die kraakdiepte.

Versilwerde kontak kwaliteit inspeksie en meer. Die voordeel is dat dit maklik is om outomatiese opsporing te implementeer, maar die nadeel is dat die grootte van die defek en die ligging van die defek nie bekend kan wees nie, en die relatiewe posisies van die twee probes word streng vereis. Wanneer die ultrasoniese golf in die medium voortplant, sal sy eie golffrontdiffusie veroorsaak dat die klankenergie wat deur die eenheidsarea loodreg op die rigting van die klankstraal gaan, afneem namate die voortplantingsafstand toeneem, wat diffusieverswakking genoem word, wat die ultrasoniese self is. Die eienskap hou verband met die straalverspreidingshoek 2θ (θ is die semi-diffusiehoek van die ultraklankstraal). Daarbenewens is die ultrasoniese golf in die korrelgrens van die materiaal, die fasepunt, of die akoestiese impedansie van die gesuspendeerde deeltjies, onsuiwerhede, borrels, ens. in die medium (die waarde is gelyk aan die produk van die spoed van klank en die digtheid) (al is dit 'n geringe verskil). Die verstrooiingstoestand hou verband met die golflengte van die ultrasoniese golf en die grootte van die strooideeltjie (die gemiddelde kristalkorreldeursnee). In die metaalmateriaal kan die verhouding van die golflengte λ tot die gemiddelde deursnee van die kristalkorrels in drie verstrooiingstoestande verdeel word: Rayleigh-verstrooiing: 'wanneer λ, is die graad van verstrooiing eweredig aan die vierde mag van die frekwensie, wat die meerderheid van die metaal is. ewekansige verstrooiing: ≈λ is gewoonlik die proporsie van die frekwensie, die proporsie van die frekwensie is gewoonlik die geval in grofkorrel gietstukke: ≥ λ, die graad van verstrooiing is omgekeerd eweredig aan, wat dikwels uitgedruk word in In die geval waar die oppervlak van die bespeurde oppervlak van die werkstuk grof is, word die diffuse verstrooiingsverlies van die invallende akoestiese energie by die raakvlak veroorsaak as as dit 'n soortgelyke metafoor kan wees vir die motor skyn nie deur die mis nie As gevolg van die bestaan van die verstrooiingsverskynsel, is die akoestiese energie deur die eenheidsarea loodreg op die klankpad verminder, dit wil sê, die verstrooiingsversagting word veroorsaak. eggo-diskriminasie, kan dit ook teruggestuur word na die ultrasoniese golf deur die gesuperponeerde weerkaatsing van die verstrooide ultrasoniese golf in die metaalmateriaal Nadat die sonde ontvang is, word dit op die ultrasoniese foutdetektor vertoon in die vorm van onkruid-eggo evaluasie van rommelvlakke het 'n belangrike aanwyser geword in die aanvaardingskriteria vir ultrasoniese toetsing van titaniumlegeringssmee.

Ultrasoniese verswakkingskenmerke Benewens die verstrooide verswakking wat in die vorige afdeling beskryf is, is 'n ander belangrike oorsaak van energieverswakking wanneer ultrasoniese golwe deur die materiaal oorgedra word die verswakking as gevolg van interne absorpsie, wat verband hou met die viskositeit van die materiaal, hittegeleiding, grenswrywing, Die ontspanningsverskynsel is verwant aan die vorm van hitte-energie, in die soniese energie, en die verlies van die soniese energie. bykomend tot ontwrigting beweging (soos ontwrigting digtheid, lengte verandering, teenwoordigheid van gate en onsuiwerhede) en magnetiese domein muur beweging, Residuele spanning veroorsaak klank veld versteurings ... ens. Hulle kan die verswakking van ultrasoniese energie veroorsaak, wat ooreenstem met die verstrooide verswakking in die boonste gedeelte. Ons verwys na die ultrasoniese energieverswakking wat deur hierdie redes veroorsaak word as absorpsie-absorpsie. Dit kan gesien word dat die verswakkingsmeganisme van ultrasoniese golwe in die materiaal baie ingewikkeld is. Ons oorweeg omvattende verswakking. Aanvaar dat die klankdrukamplitude by die afstandbron X=0 P0 is, en die klankdrukamplitude na die afstand X PX is, dan is: PX =P0·e-αx, waar α die verswakkingskoëffisiënt genoem word, wat in twee dele verdeel kan word, naamlik: α=αs+αa, waar αs die verstrooiingskoëffisiënt en αau-verstrekking is. Daarom is die verswakkingskoëffisiënt uitgedruk in α 'n omvattende parameter van 'n materiaal, wat gewoonlik toeneem namate die ultrasoniese frekwensie toeneem. In die ultrasoniese toetsing is dit moontlik om die mate van vermindering van akoestiese energie te bepaal nadat die ultrasoniese golf deur die materiaal beweeg (byvoorbeeld, die evaluering van die mate van vermindering van die eggo-amplitude van die onderste oppervlak van die werkstuk in die ultrasoniese pulsrefleksiemetode) word die onderste golfverlies-evaluering of die onderste refleksiegolfverlies genoem. Penetrasiemetode kan gebruik word om die aard, morfologie en verspreiding van die materiaalmikrostruktuur te bepaal, soos die opsporing van growwe kristalle van metaalmateriale, oorverhitting en oorverbranding, ('n oorverhitte struktuur in metaalsmee), karbiede. Eenvormigheid, karbiedsferoïdasietempo van rekbare yster, kamertemperatuur treksterkte van koolstofstaal, spanningsmeting, en dies meer. 

Die beskikbare data stel die gebruik van die rommelvertoning bekend wat veroorsaak word deur verstrooiing en die verswakkingsevaluering van die eggo-amplitude om die spasiëring van die sementietlaag in die perlietstruktuur van die lokomotiefwiel (die perlietstaal met 'n koolstofinhoud van 0,53~0,61%) te beoordeel. Bepaal die opbrengsgrens en slytasieweerstand van die wiel. Daar is ook verslae oor die gebruik van ultrasoniese verswakkingseienskappe in moegheidstoetsing van materiale (in die moegheidstoets kan die interne wrywing en roostervervorming binne die monster ultrasoniese verstrooiing veroorsaak, en die plaaslike plastiese vervorming van die gebreekte oppervlak kan veroorsaak dat die ultrasoniese energie geabsorbeer word). Word gebruik vir die evaluering van breuktaaiheid van staal. Die kombinasie van die ultrasoniese verswakkingskenmerke met die klanksnelheidskenmerke kan gebruik word om byvoorbeeld die waterstofinhoud in titaniumlegerings te bepaal (wat die risiko van waterstof in titaniumlegerings verminder) en om die verouderingskwaliteit van aluminiumlegerings te bepaal. golftipes het ook verskillende voortplantingsspoed. Wanneer die samestelling, mikrostruktuur, digtheid, insluitingsverhouding, konsentrasie, polimeeromskakelingskoers, sterkte, temperatuur, humiditeit, druk (spanning), vloeitempo van die materiaal wissel of verander, sal die spoed van klank ook verskil. Gebruik 'n spesiale klanksnelheidstoetser of 'n konvensionele ultrasoniese polsrefleksie tipe foutdetektor of diktemeter om die materiaal met 'n bekende klanksnelheid te vergelyk met 'n bekende klanksnelheid. snelheid of die spoed van klank van die materiaal kan gemeet word en kan toegepas word: (1) Bepaling van fisiese konstantes van materiale, soos: volgens die verwantskap in fisika, oor die algemeen: klanksnelheid C = (E / ρ) 1/2, waar ρ die materiaaldigtheid is, E is die elastiese modulus van die materiaal . Aangesien die spoed van klank beïnvloed word deur die anisotropie, vorm en koppelvlak van die materiaal, en die onderskeie elastiese moduli gebruik word afhangende van die vibrasievorm van die ultrasoniese golf, is die longitudinale golfsnelheid in gas en vloeistof (slegs in gas en vloeistof) Die longitudinale golf het: CL = (K / ρ0) 1/2, waar Kvolume elasties is, waar Kvolume elasties is. modulus) van die materiaal, en ρ0 is die oorspronklike statiese digtheid van die medium in die teenwoordigheid van die akoestiese golf. In vaste stowwe: die ultrasoniese longitudinale golfsnelheid wat aksiaal voortplant in 'n dun staaf met 'n deursnee kleiner as die ultrasoniese golflengte is: Cl = (E / ρ) 1/2, waar E die Young se modulus van die materiaal is, en ρ die materiaaldigtheid deursnee is. golflengte. CL={[K+(4/3)G]/ρ}1/2={[E(1-σ)]/ρ(1+σ) (1-2σ)} K in die 1/2-formule is die kapasitiewe elastiese modulus (volumetriese elastiese modulus) van die materiaal, G is die skuif-elastiese modulus van die materiaal, en die verhouding van die materiaal σ is die verhouding van die materiaal, en die verhouding van die materiaal. krag,Wanneer longitudinale vervorming in die rigting voorkom, word sywaartse vervorming ook in die vertikale rigting gegenereer, en die verhouding tussen hulle word poisson se verhouding genoem, wat een van die fisiese eienskappe van die materiaal is). Die skuifgolfklanksnelheid is: Cs=(G/ρ)1/2={E/[ρ·2(1+σ)]}1/2 Die Rayleigh-golfklanksnelheid is: CR=[(0.87+1.12σ)/(1 +σ)]·(G/ρ)1/2. wanneer die klanksnelheid gemeet word en 'n ander parameter bekend is, kan ander parameters bereken word.

(2) Meting van temperatuur: Die spoed van klank in die medium hou verband met die temperatuur van die medium. Hierdie eienskap kan gebruik word om die temperatuur van die nie-kontak medium te meet. Dit kan verder gebruik word om die smeltpunt, kookpunt en faseverandering van die medium aan te dui, en om die spesifieke hitte van die medium te meet. Die hitte van samesmelting is die hitte van reaksie en die hitte van verbranding word gemeet, en die suiwerheid en molekulêre gewig van die medium word gemeet.

(3) Meting van vloeitempo: Wanneer ultrasoniese golwe voortplant in 'n vloeiende medium (soos gas-, vloeistof- of vloeistofoordragpype wat 'n sekere proporsie vaste deeltjies bevat, of waterkanale.), is die voortplantingspoed anders as dié onder statiese toestande met betrekking tot 'n vaste koördinaatstelsel. Dit hou verband met die vloeitempo van die medium, sodat die vloeitempo bepaal kan word op grond van die verandering in die spoed van klank en die vloeitempo (vloeistof-deursnee-area x vloeitempo) verder bepaal kan word. (4) Meting van die viskositeit van die vloeistof η: Volgens die skuif-akoestiese impedansie Z en (η·ρ) 1/2 (η is die viskositeit van die vloeistof, ρ is die digtheid van die vloeistof), en die akoestiese impedansie Z=ρ·C, daarom kan Deur die spoed van die klank en die digtheid van die vloeistof te bepaal, deur die spoed van die klank te bepaal, bepaal. (5) Spanningsmeting: Die voortplantingssnelheid van ultrasoniese golwe in die materiaal het 'n ongeveer lineêre verandering met die toegepaste spanning (genoem ultrasoniese spanningseffek), dus kan dit gebruik word om die sterkte van beton voorgespanne, die sterkte en oorblywende spanning van die metaal, en die bevestiging te meet. Trekspanning op 'n stuk (soos 'n bevestigingsbout). (6) Hardheidmeting: Die hardheid van die metaaloppervlak verharde laag kan bepaal word deur die spoedverandering kenmerk van die golf in die verharde laag van die metaaloppervlak te gebruik.

(7) Bepaling van die diepte van die kraak op die oppervlak van die metaal: die verskil tussen die tyd wanneer die golf direk langs die metaaloppervlak oorgedra word en die tyd wanneer die oppervlakkraak teenwoordig is en die golf deur die kraak omseil word. Volgens die voortplantingsspoed van die Rayleigh-golf kan dit bereken word deur die diepte van die kraak. Hierdie metode word tydvertragingsmetode of transitotydmetode, Δt-metode, genoem.

(8) Meting dikte: Volgens die verband tussen die ultrasoniese voortplantingsafstand X en die klanksnelheid C en die transmissietyd t: X=C·t, byvoorbeeld, wanneer meet dikte deur ultrasoniese pulsrefleksiemetode, werkstukdikte d=C·t/2. Die rede vir die gebruik van die noemer 2 hier is dat die ultrasoniese sonde 'n ultrasoniese puls na die onderste oppervlak van die werkstuk uitstuur en die reflektiewe terugkeer sonde ontvang word, sodat die klankbaanpasse twee keer die dikte van die werkstuk is.

Deur die snelheidseienskappe van ultrasoniese golwe te gebruik, kan dit ook toegepas word op die meting van die sterkte van sferoïdale grafiet-gietyster en die graad van sferoïdisering van grafiet, die bepaling van die humiditeit van keramiek-adobe om die tydsberekening van afvuur in die oond te bepaal, en die ontleding van die eienskappe van die suurstofhoudende gas (byvoorbeeld, suurstofhoudende medium en nitrogeen). die metaboliese tempo van diere-respirasie het die verandering in die inhoud van 'n komponent in die gas, ens. sowel as die digtheid van die petroleumfraksie, die neopreen latex.

Die ultrasoniese tydvertragingsmetode word gebruik om die digtheid van die oppervlakkraakdieptevloeistof en dies meer te bepaal. Samevattend is die toepassing van ultrasoniese snelheidskenmerke, veral in industriële metingstegnologie, talle. Ultrasonicis 'n soort meganiese vibrasiegolf. Ons kan die ultrasoniese resonator gebruik om die ultrasoniese golf met verstelbare frekwensie (hoofsaaklik met behulp van longitudinale golf) in die werkstuk te spuit wat geïnspekteer moet word. Wanneer die ultrasoniese golf resoneer met die natuurlike frekwensie van die werkstuk, versprei die invallende golf van die teenoorgestelde rigting. Die gereflekteerde golwe word op mekaar geplaas om 'n staande golf te vorm, wat die dikte-resonansie is van die longitudinale golf wat loodreg inval. Met hierdie resonansie-eienskap kan dit op die volgende aspekte toegepas word:

(1) Diktemeting:
Die dikte van piëzo-keramiekskyf-omskakelaar is d, en die golflengte van die ultrasoniese golf wat daarin voortplant, is λ, wat verkry word wanneer resonansie plaasvind: d=λ1/2=2λ2/2=3λ3/2=...=n·λn/2, waar n is Enige positiewe heelgetal, dit wil sê, die dikte van die integrale van die werk is gelyk aan 'n halwe tyd van die werkstuk. golflengte van die resonante ultrasoniese golf. Wanneer die ultrasoniese snelheid C van die toetsstukmateriaal bekend is, volgens die verband tussen die spoed van klank, die golflengte en die frekwensie: C = λ · f, kan die ultrasoniese frekwensie ten tyde van dikteresonansie verkry word: fn = C / λn = n · C / 2d Wanneer n=1, f1=C/2 is die fundamentele frekwensie, waarvan die fundamentele frekwensie, van C/2 is. Aangesien die verskil tussen die frekwensies van enige twee aangrensende harmonieke gelyk is aan die fundamentele frekwensie, is daar: fn-fn-1=nf1-( N-1) f1=f1, dus kan die frekwensie van twee aangrensende harmonieke in die dikteresonansie bepaal word deur die resonator, en die dikte van die werkstuk is: d)=C/fn die frekwensie van nie-aangrensende harmonieke is fm en fn, onderskeidelik, aangesien: fm-fn=(mn)f1.

(2) Opsporing van defekte:
Wanneer daar 'n defek is in die werkstuk wat geïnspekteer moet word, sal die nasionale frekwensie verander in vergelyking met dieselfde werkstuk sonder defekte, en die resonansietoestand sal ook verander (resonansiefrekwensie verander), sodat die bestaan ​​van die defek dienooreenkomstig opgespoor kan word. Dit word byvoorbeeld gebruik om die hardheid van metale te meet, om die kwaliteit van plaatpuntsweiswerk te inspekteer, veral vir die bindingsdefekte van saamgestelde materiale en gebonde strukture (soos ongebonde, ontbinde, swak gel, ens.) en die opsporing van bindingsterkte. akoestiese vibrasie opsporing metode is ontwerp om die kwaliteit van gom gewrigte na te gaan.

'n Tipiese toepassing van ultrasoniese resonansie-eienskappe is 'n ultrasoniese hardheidtoetser, wat die hardheid meet deur middel van 'n verandering van die resonansiefrekwensie van die ultrasoniese sensorbalk. Dit word hoofsaaklik gebruik om die hardheid van 'n metaal te bepaal, en kan ook vir ander metings gebruik word deur 'n vergelykingsmetode. Ultrasoniese hardheidmeting het die voordele van minimale skade aan die oppervlak van die toetsstuk, vinnige metingspoed en eenvoudige bedieningsprosedure. Dit is veral geskik vir 100% inspeksie van voltooide werkstukke, en kan die werkstuk direk opspoor deur die sonde vas te hou, veral geskik vir groot skale wat moeilik is om te beweeg. Werkstukke dele wat nie maklik uitmekaar gehaal word nie, wat gemeet word. Die volgende is 'n voorbeeld van die ultrasoniese hardheidstoetser wat vervaardig is. Onder die eenvormige kontakdruk is die punt van die sensor in kontak met die oppervlak van die toetsstuk, en die resonante frekwensie van die sensor sal die toetsstuk volg. Die hardheid van die toetsstuk word bepaal deur die verandering in die resonansiefrekwensie van die sensor te meet.