Niet-destructieve testtechnologie en de toepassing ervan (3)

Het hoogfrequente pulscircuit van de ultrasone foutdetector genereert een hoogfrequente puls-oscillerende stroom die wordt toegepast op het piëzo-elektrische keramische kristal in de ultrasone transducer (sonde), die de ultrasone golf opwekt en deze doorgeeft aan het te inspecteren werkstuk, en wanneer de ultrasone golf zich voortplant in het te inspecteren werkstuk. Wanneer een defect (heterogeen) wordt aangetroffen op het akoestische pad (het voortplantingspad van de ultrasone golf), zal er een reflectie plaatsvinden. worden gegenereerd op de interface, en de gereflecteerde echo wordt door de sonde ontvangen in een hoogfrequent elektrisch pulssignaal dat wordt ingevoerd in de ontvangende versterker van de foutdetector. Daarna wordt op het weergavescherm van de foutdetector een echogolfvorm (grafisch) weergegeven die evenredig is aan de echogeluidsdruk. De grootte van de lineaire piëzobuizen kunnen worden geschat op basis van de amplitude van de weergegeven echo, en de horizontale lijn op het beeldscherm kan worden aangepast om evenredig te zijn met de voortplantingstijd (afstand) van de ultrasone golf in het medium (algemeen bekend als 'kalibratie'), waarna de positie van het defect in het werkstuk kan worden bepaald op basis van de positie van de echo op de horizontale scanlijn van het beeldscherm. De positie van de onderste echo van het werkstuk op de horizontale scanlijn kan ook worden gebruikt om de dikte van het werkstuk te bepalen. De ruimte die wordt ingenomen door de ultrasone golven wordt het ultrasone veld genoemd. Het omvat het nabije veld (N is de nabije veldlengte) en het verre veld. De geluidsdrukverdeling in het nabije veld is niet uniform, en de geluidsdruk in het verre veld verandert monotoon naarmate de afstand groter wordt. De lengte van het nabije veldgebied houdt verband met de diameter van de transducerwafel en de golflengte van de ultrasone golf, en de ultrasone straal in het nabije veldgebied wordt geconvergeerd aan het einde van het nabije veldgebied, dat wil zeggen op het overgangspunt van het nabije veldgebied naar het verre veldgebied. De straaldiameter is het kleinst (dus dit punt wordt ook wel het natuurlijke brandpunt genoemd). Na het betreden van het verre veld zal de straal onder een bepaalde hoek divergeren.

 De helling van de straalrand wordt uitgedrukt door de semi-diffusiehoek, de semi-diffusiehoek van de straal is hetzelfde. Het heeft te maken met de wafeldiameter van de piëzo-keramische schijfkristaltransducer en de golflengte van de ultrasone golf. Daarom is het bij ultrasone detectie, om de defectgrootte te beoordelen op basis van de amplitude van de echo, wanneer de grootte van het te inspecteren werkstuk klein is en binnen het bereik van het nabije veldgebied valt, meestal nodig om het referentievergelijkingstestblok te gebruiken voor vergelijkende evaluatie. Het materiaal van het referentietestblok moet hetzelfde zijn of vergelijkbaar met het te testen object, en specifieke kunstmatige reflectoren van bekende grootte bevatten (zoals gaten in de vlakke bodem, dwarsgaten, kolomgaten, groeven, enz.), en de detecterende echo-echo-amplitude en hetzelfde geluid. De amplitude van de reflector-echo's van het proces (ultrasone voortplantingspad) wordt vergeleken en de grootte van het defectequivalent uitgedrukt door de grootte van de kunstmatige reflector wordt verkregen.

 Bij detectie op afstand is het, vanwege de grote afmetingen van het werkstuk, moeilijk om het teststuk van de overeenkomstige afmeting vooraf voor te bereiden, en is het onhandig om te dragen en te gebruiken. Gezien het feit dat de geluidsdruk in het verre veld monotoon verandert met het toenemen van de afstand, worden regelmatig de echogeluidsdrukveranderingen van verschillende kunstmatige reflectoren bepaald, zodat de afstand-amplitudecurve kan worden berekend door berekening of vooraf meten. (ook wel de AVG-methode of de DGS-methode genoemd) om de detectiegevoeligheid te bepalen en de gelijkwaardige omvang van het defect te beoordelen. Er moet op worden gewezen dat de omvang van het defect equivalent is geëvalueerd in de ultrasone test, wat betekent dat de echo-amplitude van het defect hetzelfde is als de echo-amplitude van de kunstmatige reflector van een bepaalde grootte, maar de werkelijke grootte van het defect is niet hetzelfde als de grootte van de standaard kunstmatige reflector. Omdat de amplitude van de echo van het defect wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals het materiaal van het te inspecteren werkstuk en de aard, grootte, vorm, oriëntatie en oppervlaktetoestand van het defect zelf, en ook gerelateerd is aan de eigen kenmerken van de ultrasone golf, wordt het 'equivalent' geïntroduceerd. Het concept van een aanzienlijke hoeveelheid wordt gebruikt als maatstaf voor de omvang van defecten. We zeggen bijvoorbeeld dat uit de ultrasone inspectie is gebleken dat er op een bepaalde positie een defect is van een plat bodemgat met een diameter van Φ2 mm, wat betekent dat de echo-amplitude van het defect een plat bodemgat met een diameter van Φ2 mm is op dezelfde positie in het werkstuk (het bodemoppervlak van het platte bodemgat is de as van de echobundel staat loodrecht en de coaxiale echo-amplitude is hetzelfde, maar de werkelijke oppervlaktegrootte van het defect is vaak groter dan het bodemoppervlak van het platte gat met een diameter van Φ2 mm. In Bovendien zijn, volgens de resultaten van ultrasoon testen om de aard van het defect (kwalitatieve) probleem te bepalen, het probleem nog niet goed opgelost, momenteel voornamelijk afhankelijk van de praktische ervaring van de tester, het technische niveau en de materiaaleigenschappen van het te inspecteren werkstuk, verwerkingskenmerken, omstandigheden, enz. Begrijp een alomvattend subjectief oordeel. De algemene stappen van de ultrasone pulsreflectiemethode om de aanval te detecteren:

(1) Selectie van ultrasoon detectieoppervlak - Wanneer de ultrasone straal loodrecht staat op de richting waarin het defect zich in het werkstuk uitstrekt, of loodrecht op het defectoppervlak, kan de beste reflectie worden verkregen en is de detectiesnelheid van defecten het hoogst. Daarom wordt op het te inspecteren werkstuk het oppervlak van het werkstuk dat de ultrasone straal zo loodrecht mogelijk kan maken op de richting waarin het defect kan bestaan, geselecteerd als detectieoppervlak. De rechterfiguur toont het ultrasone inspectieoppervlak van het gewone werkstuk.

Methode voor het detecteren van oppervlaktevereisten

Contactmethode voor longitudinale golfdetectie ≤3,2μm
Longitudinale golfdetectie door onderdompeling in water ≤6,3μm
Contactmethode voor transversale golfdetectie ≤3,2μm
Contact Farleigh-golfdetectie (oppervlaktegolf) ≤0,8μm
Contactflensgolfdetectie (plaatgolf) ≤1,6μm

Als het oppervlak van het proefstuk niet aan de testvereisten voldoet, moet een speciale oppervlaktevoorbereiding worden uitgevoerd of moeten speciale herstelmaatregelen worden genomen (zoals een speciale koppelingsmethode of gevoeligheidscompensatie).

Bepaling van de koppelmethode - Wanneer er lucht tussen de ultrasone sonde en het te inspecteren werkstuk zit, zullen de ultrasone golven worden gereflecteerd en kunnen niet in het te inspecteren werkstuk terechtkomen. Daarom is er een koppelingsmedium tussen nodig, en afhankelijk van de koppelingsmethode kan dit worden onderverdeeld in contactmethode, de ultrasone sonde staat in direct contact met het detectieoppervlak van het werkstuk, waarin olie, transformatorolie, vet, glycerine, waterglas (natriumsilicaat Na2SiO3) of industriële lijm, chemische pasta,die als koppelingsmiddelen worden gebruikt of op de markt worden gebracht. speciaal koppelmiddel voor ultrasoon onderzoek. Methode voor onderdompeling in water - Er is een bepaalde dikte van piëzo-elektrische keramische ring tussen de ultrasone sonde en het werkstukdetectieoppervlak. De dikte van de waterlaag varieert afhankelijk van de dikte van het werkstuk, de geluidssnelheid van het materiaal en de inspectie-eisen, maar de waterkwaliteit moet schoon zijn, vrij van bellen en onzuiverheden, ze hebben een bevochtigend vermogen op het werkstuk. 

De temperatuur moet dezelfde zijn als die van het te inspecteren werkstuk, anders zal dit een grotere interferentie met de ultrasone inspectie veroorzaken. Contactmethode en wateronderdompelingsmethode zijn de twee belangrijkste koppelingsmethoden die worden gebruikt bij ultrasoon testen. Daarnaast zijn er diverse speciale koppelmethoden zoals waterspleetmethode, waterstraalkolommethode, overloopmethode, tapijtmethode en rolmethode. (4) Voorbereiding van testomstandigheden, selectie van een geschikte ultrasone foutdetector, ultrasone sonde, referentiestandaardtestblok (of berekeningsprogramma met behulp van de berekeningsmethode of afstandsamplitudecurve, AVG- of DGS-curve, enz., en het instrument vóór de testkalibratie (tijdbasislijncorrectie, initiële gevoeligheidsinstelling, enz.) (5) Inspectiescan - Scan de ultrasone sonde op het inspectieoppervlak van het te inspecteren werkstuk en zorg ervoor dat de ultrasone straal alle te inspecteren gebieden bedekt. (6) Beoordeling van defecten - lokaliseren en markeren de gevonden defecten (de diepte en horizontale positie van het defect in het werkstuk), de kwantitatieve (grootte, oppervlakte, lengte van het defect) en bepaal indien nodig de aard of het type van het defect, dat wil zeggen kwalitatieve beoordeling (7) Registratie en beoordeling - Registreer de testresultaten, beoordeel of de test al dan niet gekwalificeerd is volgens de technische omstandigheden en acceptatiecriteria, trek de testconclusie en breng het testrapport uit gekwalificeerde markeringen voor het volgende productieproces of omzetprogramma. Het bovenstaande is de meest elementaire procedure voor ultrasone pulsreflectiedetectie. Bij de daadwerkelijke productinspectie moet de inspectie worden uitgevoerd volgens de vereisten van specifieke inspectiespecificaties of testprocedures. Ultrasone pulsreflectiedetectie is de meest gebruikte methode bij ultrasoon testen, niet alleen in industriële ultrasone diktemeters, maar ook op andere gebieden zoals diktemeting, visdetectie, onderwatersonar, oceaansondes, zeebodemtopografie en geologie reflectiekarakteristieken van ultrasone golven.