Icke-förstörande testteknik och dess tillämpning (3)

Den högfrekventa pulskretsen hos ultraljudsfeldetektorn genererar en högfrekvent pulsoscillerande ström som ska appliceras på den piezoelektriska keramiska kristallen i ultraljudsgivaren (sonden), som exciterar ultraljudsvågen och överför den till arbetsstycket som ska inspekteras, och när ultraljudsvågen propageras in i ett defekterat arbetsstycke. (heterogen) påträffas på den akustiska vägen (utbredningsvägen för ultraljudsvågen), en reflektion kommer att genereras vid gränssnittet, och det reflekterade ekot tas emot av sonden i en högfrekvent puls elektrisk signal in till den mottagande förstärkaren av feldetektorn. Därefter, på feldetektorns display, visas en ekovågform (grafisk) som är proportionell mot ekotjudtrycket. Storleken på linjära piezorör kan uppskattas enligt amplituden för det visade ekot, och den horisontella linjen på bildskärmen kan justeras så att den är proportionell mot utbredningstiden (avståndet) för ultraljudsvågen i mediet (vanligtvis känd som 'kalibrering'), sedan kan positionen för defekten i arbetsstycket bestämmas baserat på skärmens horisontella visningslinje. Läget för arbetsstyckets nedre ekot på den horisontella avsökningslinjen kan också användas för att bestämma arbetsstyckets tjocklek. Det utrymme som upptas av ultraljudsvågorna kallas ultraljudsfältet. Det inkluderar närfältet (N är närfältets längd) och fjärrfältet. Ljudtrycksfördelningen i närfältsregionen är inte enhetlig, och ljudtrycket i fjärrfältsregionen ändras monotont när avståndet ökar. Längden på närfältsområdet är relaterat till givarens wafers diameter och ultraljudsvågens våglängd, och ultraljudsstrålen i närfältsområdet konvergeras, i slutet av närfältsområdet, det vill säga vid övergångspunkten från närfältsområdet till fjärrfältsområdet. Stråldiametern är den minsta (så denna punkt kallas också för naturligt fokus). Efter att ha kommit in i det bortre fältet kommer strålen att divergera i en viss vinkel.

 Lutningen på strålkanten uttrycks av semi-diffusionsvinkeln, halvdiffusionsvinkeln för strålen är densamma. Det är relaterat till skivans diameter piezokeramisk skivkristallgivare och ultraljudsvågens våglängd. Därför, i ultraljudsdetekteringen, för att utvärdera defektstorleken enligt ekots amplitud, när storleken på arbetsstycket som ska inspekteras är liten och faller inom området för närfältsområdet, är det vanligtvis nödvändigt att använda referensjämförelsetestblocket för jämförande utvärdering, materialet i referenstestblocket, Det akustiska objektet ska ha samma specifika egenskaper eller liknande egenskaper, reflektorer av känd storlek (såsom plana bottenhål, tvärgående hål, kolumnhål, spår, etc.), och den detekterande eko-ekoamplituden och samma ljud. Amplituden av reflektorekonen för processen (ultraljudsutbredningsvägen) jämförs, och storleken på defektekvivalenten uttryckt av storleken på den konstgjorda reflektorn erhålls.

 I fjärrfältsdetekteringen, på grund av arbetsstyckets stora storlek, är det svårt att förbereda teststycket med motsvarande storlek i förväg, och det är obekvämt att bära och använda. Med tanke på att ljudtrycket i fjärrfältet ändras monotont med avståndets ökning, regleras regelbundet ekoljudtrycksförändringarna för olika konstgjorda reflektorer, så avstånd-amplitudkurvan kan beräknas genom beräkning eller förmätning. (kallad AVG-metoden eller DGS-metoden) för att bestämma detektionskänsligheten och bedöma defektens ekvivalenta storlek. Det måste påpekas att storleken på defekten är likvärdig utvärderad i ultraljudstestet innebär att ekoamplituden för defekten är densamma som ekoamplituden för den konstgjorda reflektorn av en viss storlek, men den faktiska storleken på defekten är inte densamma som storleken på den konstgjorda standardreflektorn. Eftersom amplituden av ekot av defekten påverkas av olika faktorer såsom materialet i arbetsstycket som ska inspekteras och arten, storleken, formen, orienteringen, yttillståndet för själva defekten, och även relaterat till ultraljudsvågens självegenskaper, introduceras 'ekvivalent'. Begreppet en ansenlig mängd används som ett mått på storleken på defekter. Till exempel säger vi att ultraljudsinspektionen fann att det finns en defekt med Φ2 mm diameter platt bottenhål vid en viss position, vilket betyder att ekoamplituden för defekten är Φ2 mm diameter platt bottenhål i samma position i arbetsstycket (bottenytan av det plana bottenhålet är ekostråleaxeln är vinkelrät, och koamplituden är dock ekostorleken är ofta större än bottenytan på det platta bottenhålet med diametern Φ2 mm Dessutom, enligt resultaten av ultraljudstestning för att bestämma arten av defekten (kvalitativa) problemet, förlita sig för närvarande huvudsakligen på testarens praktiska erfarenhet, tekniska nivå och materialegenskaper hos arbetsstycket som ska inspekteras, bearbetningsegenskaper, villkor etc ultraljudspulsreflektionsmetod för att upptäcka attacken:

(1) Val av ultraljudsdetekteringsyta - När ultraljudsstrålen är vinkelrät mot den riktning i vilken defekten sträcker sig i arbetsstycket, eller vinkelrät mot defektytan, kan den bästa reflektionen erhållas, och defektdetekteringshastigheten är den högsta. På arbetsstycket som ska inspekteras väljs därför den yta på arbetsstycket som kan göra ultraljudsstrålen så vinkelrät som möjligt mot den riktning i vilken defekten kan existera som detekteringsyta. Den högra bilden visar ultraljudsinspektionsytan för det gemensamma arbetsstycket.

Metod för att upptäcka ytkrav

Kontaktmetod för detektering av längsgående vågor ≤3,2μm
Detektering av längsgående vågor genom nedsänkning i vatten ≤6,3μm
Kontaktmetod för detektering av tvärvågor ≤3,2μm
Detektering av kontaktfarleighvåg (ytvåg) ≤0,8μm
Kontaktflänsvåg)1 (detektionsplatta ≤våg)

Om provbitens yta inte uppfyller provningskraven, bör speciell ytförberedelse utföras eller speciella avhjälpande åtgärder (såsom speciell kopplingsmetod eller känslighetskompensation) vidtas.

Bestämning av kopplingsmetoden - När det finns luft mellan ultraljudssonden och arbetsstycket som ska inspekteras kommer ultraljudsvågorna att reflekteras och kan inte komma in i arbetsstycket som ska inspekteras. Därför krävs ett kopplingsmedium mellan dem, och beroende på kopplingsmetoden kan den delas in i kontaktmetod, ultraljudssonden är i direkt kontakt med arbetsstyckets detekteringsyta, i vilken olja, transformatorolja, fett, glycerin, vattenglas (natriumsilikat Na2SiO3) eller industriellt lim, kemisk pasta, som används som kopplingsmedel, eller kommersiella kopplingsmedel. speciellt kopplingsmedel för ultraljudstestning. Vattennedsänkningsmetod – Det finns en viss tjocklek på piezoelektrisk keramisk ring mellan ultraljudssonden och arbetsstyckets detekteringsyta. Tjockleken på vattenskiktet varierar beroende på arbetsstyckets tjocklek, materialets ljudhastighet och inspektionskraven, men vattenkvaliteten måste vara ren, från bubblor och föroreningar, de har en vätningsförmåga på arbetsstycket. 

Temperaturen bör vara densamma som arbetsstycket som ska inspekteras, annars kommer det att orsaka större störningar på ultraljudsinspektionen. Kontaktmetod och vattensänkningsmetod är de två huvudsakliga kopplingsmetoderna som används vid ultraljudstestning. Dessutom finns olika speciella kopplingsmetoder såsom vattenspaltemetod, vattenstrålekolonnmetod, bräddmetod, mattmetod och valsmetod. (4) Förberedelse av testförhållanden, val av lämplig ultraljudsfeldetektor, ultraljudssond, referensstandardtestblock (eller beräkningsprogram med beräkningsmetod eller avståndsamplitudkurva, AVG- eller DGS-kurva, etc., och instrumentet före testkalibreringen (tidsbaslinjekorrigering, initial känslighetsinställning, etc.) inspekteras, och se till att ultraljudsstrålen täcker alla områden som ska inspekteras (6) Defektbedömning - lokalisera och markera defekterna (djupet och horisontellt läge för defekten i arbetsstycket), den kvantitativa (defektens storlek, area, längd), och vid behov, bestämma defektens art eller typ, dvs är kvalificerad eller inte enligt de tekniska villkoren och acceptanskriterierna, dra testslutsatsen och utfärda testrapporten (8) Bearbetning - Markera de arbetsstycken som har hittat problemet, isolera dem för bearbetning och passera de kvalificerade märkena till nästa produktionsprocess eller omsättningsprogram. Ultraljudspulsreflektionsdetektion är den mest använda metoden vid ultraljudstestning, inte bara inom industriell ultraljudstjockleksmätare, utan även inom andra områden som tjockleksmätning, fiskdetektering, undervattensljud, havsbottentopografi och geologi, medicinsk ultraljudsdiagnos använder i stor utsträckning ultraljudsvågor.