Ikke-destruktiv testteknologi og dens anvendelse (4)

Ultralyddiffraksjon og spredningsegenskaper:

Når ultralydbølgen forplanter seg gjennom mediet, møter den et heterogent grensesnitt (som en defekt). I henhold til huygens-prinsippet oppstår et diffraksjonsfenomen ved kanten av det, og en nylig eksitert diffraksjonsbølge genereres. fra det tilsynelatende synspunktet kan den opprinnelige ultralydbølgen fortsette å bevege seg rundt defekten, men en akustisk skygge (rom uten ultralydbølger) dannes bak defekten. Den nye diffrakteriserte bølgen kan brukes til å evaluere overflatesprekkedybden eller høyden på den indre sprekken. I Kina kalles denne metoden edge regenerative wave-metoden, og det fremmede landet kalles tipdiffraksjonsbølgemetoden. Fenomenet lydskyggedannelse brukes til ultralydgjennomtrengningsdeteksjon, det vil si når ultralydbølger støter på defekter på lydbanene sine, på grunn av refleksjon, diffraksjon, spredning, etc., og på grunn av den unormale mikrostrukturen til materialet til arbeidsstykket som skal inspiseres, vil det føre til dempning av den ultrasoniske energien i den andre enden, slik at den mottar ultrasoniske energien. den akustiske banen er lavere enn den akustiske energien som mottas under normale forhold, og forskjellen kan reflekteres ved å bruke ultralydfeildetektordisplayet eller direkte ved å bruke elmålerindikasjonen. Brukes som grunnlag for inspeksjon og evaluering, ultrasonisk tykkelsesmåler kan brukes til defektdeteksjon av ark, kompositt eller limt struktur, slik som delaminering, debonding etc., og kan også brukes til å sprekke spisser på små elektriske brytere. Ultralyddiffraksjon (regenerativ bølge) bestemmer sprekkdybden.

Sølvbelagt kontaktkvalitetsinspeksjon og mer. Fordelen er at det er enkelt å implementere automatisk deteksjon, men ulempen er at størrelsen på defekten og plasseringen av defekten ikke kan kjennes, og den relative plasseringen av de to sonder er strengt nødvendig. Når ultralydbølgen forplanter seg i mediet, vil dens egen bølgefrontdiffusjon føre til at lydenergien som passerer gjennom enhetsarealet vinkelrett på retningen til lydstrålen avtar når forplantningsavstanden øker, som kalles diffusjonsdempning, som er selve ultralyden. Karakteristikken er relatert til strålespredningsvinkelen 2θ (θ er semidiffusjonsvinkelen til ultralydstrålen). I tillegg er ultralydbølgen i materialets korngrense, fasepunktet, eller den akustiske impedansen til de suspenderte partiklene, urenhetene, boblene osv. i mediet (verdien er lik produktet av lydhastigheten og tettheten) (selv om det er en liten forskjell). Spredningstilstanden er relatert til bølgelengden til ultralydbølgen og størrelsen på spredningspartikkelen (gjennomsnittlig krystallkorndiameter). I metallmaterialet kan forholdet mellom bølgelengden λ og gjennomsnittsdiameteren til krystallkornene deles inn i tre spredningstilstander: Rayleigh-spredning: 'når λ, er spredningsgraden proporsjonal med fjerde potens av frekvensen, som er størstedelen av metallet. tilfeldig spredning: ≈λ er vanligvis proporsjonen av frekvensen, frekvensen er vanligvis proporsjonen av frekvensen. tilfellet i grovkornet støpegods: ≥ λ, spredningsgraden er omvendt proporsjonal med, noe som ofte uttrykkes i I tilfellet hvor overflaten på den detekterte overflaten av arbeidsstykket er grov, er det diffuse spredningstapet av den innfallende akustiske energien ved grensesnittet forårsaket av en liknende værsituasjon ikke skinne gjennom tåken På grunn av eksistensen av spredningsfenomenet, er den akustiske energien gjennom enhetsarealet vinkelrett på lydbanen redusert, det vil si at spredningsdempningen forårsakes selv om eksistensen av dette spredningsfenomenet i ultralydpulsrefleksjonen reduserer ikke bare penetreringsmetoden. ekkodiskriminering, kan den også returneres til ultralydbølgen ved den overlagrede ultralydbølgen i metallmaterialet. Etter at sonden er mottatt, vises den på ultralydsfeildetektoren i form av ugressekko evaluering av rotnivåer har blitt en viktig indikator i akseptkriteriene for ultralydtesting av titanlegeringssmiding.

Ultralyddempningsegenskaper I tillegg til spredningsdempingen beskrevet i forrige avsnitt, er en annen viktig årsak til energidempning når ultralydbølger overføres gjennom materialet dempningen på grunn av internabsorpsjon, som er relatert til materialets viskositet, varmeledning, grensefriksjon, avslapningsfenomenet i formen av varme- og solenergien, og solenergien er relatert til ultrasonisk energi og solenergi. i tillegg til dislokasjonsbevegelse (som dislokasjonstetthet, lengdeendring, tilstedeværelse av hull og urenheter) og magnetisk domeneveggbevegelse, forårsaker Restspenning lydfeltforstyrrelser...osv. De kan forårsake dempning av ultralydenergi, som tilsvarer spredningsdempingen i den øvre delen. Vi refererer til ultrasonisk energidempning forårsaket av disse årsakene som absorpsjonsabsorpsjon. Det kan sees at dempningsmekanismen til ultralydbølger i materialet er svært komplisert. Vi vurderer omfattende demping. Anta at lydtrykkamplituden ved avstandskilden X=0 er P0, og lydtrykkamplituden etter avstanden X er PX, da: PX =P0·e-αx, hvor α kalles dempningskoeffisienten, som kan deles i to deler, nemlig: α=αs+αa, hvor αs er spredningskoeffisienten dempning og αau-attenering. Derfor er dempningskoeffisienten uttrykt i α en omfattende parameter for et materiale, som vanligvis øker når ultralydfrekvensen øker. I ultralydtestingen er det mulig å bestemme graden av reduksjon av akustisk energi etter at ultralydbølgen passerer gjennom materialet (for eksempel evalueringen av graden av reduksjon av ekkoamplituden til bunnoverflaten av arbeidsstykket i ultralydpulsrefleksjonsmetoden) kalles bunnbølgetapsevalueringen eller bunnrefleksjonstapet, eller ultralydbølgetap. Penetrasjonsmetode kan brukes til å vurdere arten, morfologien og fordelingen av materialets mikrostruktur, slik som påvisning av grove krystaller av metallmaterialer, overoppheting og overbrenning, (en overopphetet struktur i metallsmiing), karbider. Ensartethet, karbidsfæroidiseringshastighet for duktilt jern, romtemperatur strekkfasthet av karbonstål, spenningsmåling og lignende. 

De tilgjengelige dataene introduserer bruken av støyskjermen forårsaket av spredning og dempningsevalueringen av ekkoamplituden for å bedømme avstanden til sementittlaget i perlittstrukturen til lokomotivhjulet (perlittstålet med et karboninnhold på 0,53~0,61%). Bestem strekkgrensen og slitestyrken til hjulet. Det er også rapporter om bruk av ultralyddempningsegenskaper i utmattelsestesting av materialer (i utmattelsestesten kan den interne friksjonen og gitterforvrengningen inne i prøven forårsake ultralydspredning, og den lokale plastiske deformasjonen av den frakturerte overflaten kan føre til at ultralydenergien absorberes). Brukes for evaluering av bruddseighet av stål. Kombinasjon av ultralyddempningsegenskapene med lydhastighetskarakteristikkene kan brukes til å bestemme for eksempel hydrogeninnholdet i titanlegeringer (reduserer risikoen for hydrogen i titanlegeringer) og for å vurdere aldringskvaliteten til aluminiumslegeringer. Hastighetskarakteristikkene til ultralydbølger av samme bølgetype har forskjellige materialer og bølger i forskjellige forplantningshastigheter, bølgetyper har også forskjellige forplantningshastigheter. Når sammensetningen, mikrostrukturen, tettheten, inklusjonsforholdet, konsentrasjonen, polymerkonverteringshastigheten, styrke, temperatur, fuktighet, trykk (spenning), strømningshastighet til materialet varierer eller endres, vil lydhastigheten også variere. Ved å bruke en spesiell lydhastighetstester eller en konvensjonell ultralydpulsrefleksjonstype feildetektor eller tykkelsesmåler for å sammenligne materialet med lydhastigheten med en kjent lydhastighet med en ukjent lydstandard, kan lydhastigheten sammenlignes med en standard lydhastighet. hastighet eller lydhastigheten til materialet kan måles og kan brukes: (1) Bestemmelse av fysiske konstanter for materialer, slik som: i henhold til forholdet i fysikk, generelt: lydhastighet C = (E / ρ) 1/2, hvor ρ er materialtettheten, E er elastisitetsmodulen til materialet . Siden lydhastigheten påvirkes av anisotropien, formen og grensesnittet til materialet, og de respektive elastiske modulene brukes avhengig av vibrasjonsformen til ultralydbølgen, er den langsgående bølgehastigheten i gass og væske (kun i gass og væske) Den langsgående bølgen har: CL = (K / ρ0) 1/2 elastisk volum, hvor Kvolum er den elastiske modul. modul) til materialet, og ρ0 er den opprinnelige statiske tettheten til mediet i nærvær av den akustiske bølgen. I faste stoffer: ultralydbølgehastigheten som forplanter seg aksialt i en tynn stav som har en diameter som er mindre enn ultralydbølgelengden er: Cl = (E / ρ) 1/2, hvor E er Youngs modul til materialet, og ρ er materialtetthetsdiameteren. Ultralydlengderetningen til en ultralyds-proppsjonsretning er stor enn den tykke bølgen. bølgelengde. CL={[K+(4/3)G]/ρ}1/2={[E(1-σ)]/ρ(1+σ) (1-2σ)} K i 1/2-formelen er den kapasitive elastisitetsmodulen (volumetrisk elastisitetsmodul) til materialet, G er skjærelastisitetsmodulen til materialet, og poi er forholdet til materialet, og poi'ssonen til materialet. kraft,Når langsgående tøyning oppstår i retningen, genereres også sidetøyning i vertikal retning, og forholdet mellom dem kalles poissons forhold, som er en av materialets fysiske egenskaper). Skjærbølgelydhastigheten er: Cs=(G/ρ)1/2={E/[ρ·2(1+σ)]}1/2 Rayleigh-bølgelydhastigheten er: CR=[(0.87+1.12σ)/(1 +σ)]·(G/ρ)1/2. når lydhastigheten måles og en annen parameter er kjent, kan andre parametere beregnes.

(2) Måle temperatur: Lydhastigheten i mediet er relatert til mediets temperatur. Denne karakteristikken kan brukes til å måle temperaturen på det berøringsfrie mediet. Den kan videre brukes til å angi smeltepunktet, kokepunktet og faseendringen til mediet, og for å måle den spesifikke varmen til mediet. Fusjonsvarmen er reaksjonsvarmen og forbrenningsvarmen måles, og renheten og molekylvekten til mediet måles.

(3) Måling av strømningshastighet: Når ultralydbølger forplanter seg i et strømmende medium (som gass-, væske- eller væskeoverføringsrør som inneholder en viss andel faste partikler, eller vannkanaler.), er forplantningshastigheten forskjellig fra den under statiske forhold med hensyn til et fast koordinatsystem. Det er relatert til strømningshastigheten til mediet, slik at strømningshastigheten kan bestemmes basert på endringen i lydhastigheten og strømningshastigheten (væsketverrsnittsareal x strømningshastighet) kan bestemmes videre. (4) Måling av viskositeten til væsken η: I henhold til den akustiske skjærimpedansen Z og (η·ρ) 1/2 (η er viskositeten til væsken, ρ er væskens tetthet), og den akustiske impedansen Z=ρ·C, kan derfor ved å måle hastigheten på lyden, tettheten til lyden og bestemme densiteten til væsken. bestemt. (5) Spenningsmåling: Utbredelseshastigheten til ultralydbølger i materialet har en tilnærmet lineær endring med den påførte spenningen (kalt ultrasonisk spenningseffekt), så den kan brukes til å måle styrken til forspent betong, styrken og restspenningen til metallet, og festingen. Strekkspenning på et stykke (for eksempel en festebolt). (6) Hardhetsmåling: Hardheten til det herdede laget av metalloverflate kan bestemmes ved å bruke hastighetsendringskarakteristikken til bølgen i det herdede laget av metalloverflaten.

(7) Bestemme dybden av sprekken på overflaten av metallet: forskjellen mellom tidspunktet når bølgen overføres direkte langs metalloverflaten og tidspunktet når overflatesprekken er tilstede og bølgen omgås av sprekken. I henhold til forplantningshastigheten til Rayleigh-bølgen kan den beregnes ut fra dybden på sprekken. Denne metoden kalles tidsforsinkelsesmetode eller transittidsmetode, Δt-metoden.

(8) Måletykkelse: I henhold til forholdet mellom ultralydspredningsavstanden X og lydhastigheten C og overføringstiden t: X=C·t, for eksempel, når måles tykkelse med ultralydpulsrefleksjonsmetode, arbeidsstykketykkelse d=C·t/2. Grunnen til å bruke nevneren 2 her er at ultralydsonden sender ut en ultralydpuls til bunnflaten av arbeidsstykket og den reflekterende retursonden mottas, slik at lydbanens passeringer er to ganger tykkelsen på arbeidsstykket.

Ved å bruke hastighetskarakteristikkene til ultralydbølger, kan den også brukes til å måle styrken til sfæroidt grafittstøpejern og graden av sfæroidisering av grafitt, bestemme fuktigheten til keramisk adobe for å bestemme tidspunktet for brenning i ovnen, og analysen av egenskapene til det industrielle mediet (f.eks. oksygenholdig nitrogen). stoffskiftet i dyrs respirasjon har endringen i innholdet av en komponent i gassen osv. samt tettheten til petroleumsfraksjonen, neoprenlatexen.

Ultralydtidsforsinkelsesmetoden brukes til å bestemme tettheten til overflatesprekkedybdevæsken og lignende. Oppsummert er bruken av ultralydhastighetskarakteristikker, spesielt i industriell måleteknologi, mange. Ultrasonicis er en slags mekanisk vibrasjonsbølge. Vi kan bruke ultralydresonatoren til å injisere ultralydbølgen med justerbar frekvens (hovedsakelig ved bruk av langsgående bølge) inn i arbeidsstykket som skal inspiseres. Når ultralydbølgen resonerer med arbeidsstykkets naturlige frekvens, forplanter den innfallende bølgen i motsatt retning seg. De reflekterte bølgene legges over hverandre for å danne en stående bølge, som er tykkelsesresonansen til den langsgående bølgen vinkelrett innfallende. Med denne resonansegenskapen kan den brukes på følgende aspekter:

(1) Tykkelsesmåling:
Tykkelsen på piezokeramisk skivetransduser er d, og bølgelengden til ultralydbølgen som forplanter seg deri er λ, som oppnås når resonans oppstår: d=λ1/2=2λ2/2=3λ3/2=...=n·λn/2, hvor n er et hvilket som helst positivt heltall, det vil si at tykkelsen av dette stykket er lik en halvpart av arbeidsstykket. bølgelengden til den resonante ultralydbølgen. Når ultralydhastigheten C til prøvestykkematerialet er kjent, i henhold til forholdet mellom lydhastigheten, bølgelengden og frekvensen: C = λ · f, kan ultralydfrekvensen på tidspunktet for tykkelsesresonansen oppnås: fn = C / λn = n · C / 2d Når n=1, f1=C/2 er grunnfrekvensen, f1=C/2. Siden forskjellen mellom frekvensene til to tilstøtende harmoniske er lik grunnfrekvensen, er det: fn-fn-1=nf1-( N-1) f1=f1, slik at frekvensen til to tilstøtende harmoniske i tykkelsesresonansen kan bestemmes av resonatoren, og tykkelsen på arbeidsstykket er: d-1f=C/2 frekvensen til ikke-tilstøtende harmoniske er henholdsvis fm og fn, siden: fm-fn=(mn)f1.

(2) Påvisning av defekter:
Når det er en defekt i arbeidsstykket som skal inspiseres, vil den nasjonale frekvensen endres sammenlignet med samme arbeidsstykke uten defekter, og resonanstilstanden vil også endres (resonansfrekvensen endres), slik at eksistensen av defekten kan oppdages tilsvarende. For eksempel brukes den til å måle hardheten til metaller, for å inspisere kvaliteten på arkpunktsveising, spesielt for bindingsfeil til komposittmaterialer og limte strukturer (som ubundet, frigjort, dårlig gel, etc.) og påvisning av bindingsstyrke. akustisk vibrasjonsdeteksjonsmetode er designet for å kontrollere kvaliteten på limfuger.

En typisk anvendelse av ultralydresonansegenskaper er en ultralydhardhetstester, som måler hardheten ved hjelp av en endring av resonansfrekvensen til ultralydsensorstangen. Den brukes hovedsakelig for å bestemme hardheten til et metall, og kan også brukes til andre målinger ved en sammenligningsmetode. Ultrasonisk hardhetsmåling har fordelene med minimal skade på overflaten av teststykket, rask målehastighet og enkel operasjonsprosedyre. Den er spesielt egnet for 100 % inspeksjon av ferdige arbeidsstykker, og kan direkte detektere arbeidsstykket ved å holde i sonden, spesielt egnet for store skalaer som er vanskelige å flytte. Arbeidsstykker deler som ikke lett kan demonteres, som måles. Følgende er et eksempel på ultralydhardhetstesteren som ble produsert. Under jevnt kontakttrykk er tuppen av sensoren i kontakt med overflaten av teststykket, og resonansfrekvensen til sensoren vil følge teststykket. Hardheten til prøvestykket bestemmes ved å måle endringen i resonansfrekvensen til sensoren.