Принципы ультразвукового контроля

Концепция ультразвуковых волн

Ультразвуковые волны – это звуковые волны с частотой выше 20,000 Герц. Они обладают отличной направленностью., сильные отражающие способности, и способность концентрировать звуковую энергию. Ультразвуковые волны могут распространяться в воде на большие расстояния и используются в таких приложениях, как дефектоскопия., измерение толщины, измерение расстояния, измерение скорости, уборка, сварка, дробление камня, и стерилизация.

Ультразвуковые волны — это разновидность механических волн.. К ним относятся продольные волны, поперечные волны, surface waves (Rayleigh waves), ползущие волны, plate waves (SH waves), и дифракционные волны.

Дозвуковые волны: Frequency f < 20 Гц
Звуковые волны: 20 Гц < Частота f < 20,000 Гц
Ультразвуковые волны: Frequency f > 20,000 Гц

Характеристики ультразвуковых волн

The main characteristics of ultrasonic waves are as follows:

1. Excellent Directionality: The higher the frequency, тем лучше направленность. Ультразвуковые волны излучают узкие лучи в среду., что позволяет легко определить местонахождение дефектов. Ультразвуковой луч может быть сфокусирован в определенном направлении и распространяться прямолинейно в среде., демонстрация хорошей направленности.

2. Attenuation and Scattering: Ultrasonic waves experience attenuation and scattering during propagation within a medium.

3. Отражение, Преломление, and Waveform Conversion at Interfaces: Ultrasonic waves produce reflection, преломление, и преобразование сигналов на интерфейсах между различными средами. Используя эти характеристики, отраженные волны от границы дефекта могут быть получены, включение обнаружения дефектов.

4. High Energy Propagation: Ultrasonic waves carry significantly more energy compared to sound waves. Например, энергия, распространяемая ультразвуковой волной с частотой 1 МГц эквивалентно энергии звуковой волны той же амплитуды, но частоты в миллион раз. 1000 Гц.

5. Minimal Transmission Loss in Solids: Ultrasonic waves have minimal transmission loss and can penetrate deeply into materials. Когда ультразвуковые волны сталкиваются с неоднородными границами раздела, такие как границы раздела газ-твердое тело, они подвергаются явлениям отражения и преломления. Если есть поры, трещины, ламинирование, или включения, содержащие газ в металле, ультразвуковые волны частично или полностью отражаются, когда достигают границы раздела между металлом и дефектом.. Отраженные ультразвуковые волны принимаются преобразователем и отображаются на флуоресцентном экране прибора в виде сигналов различной высоты и с определенными интервалами.. Изменения характеристик формы сигнала можно использовать для определения глубины, расположение, и форма дефекта внутри заготовки.

What is Ultrasonic Testing?

Ультразвуковой контроль — это метод неразрушающего контроля, который использует различия в акустических свойствах испытуемого материала и дефектов., без повреждения испытуемого объекта. Он предполагает использование соответствующего оборудования и устройств для ультразвукового контроля для анализа и оценки отражения., преломление, дифракция, время распространения, и изменение энергии ультразвуковых волн при их распространении, для проверки внутренней части и поверхности испытуемого объекта.

Ultrasonic testing (UT) is one of the five conventional non-destructive testing methods. Non-destructive testing (NDT) refers to a set of testing techniques that examine the surface and internal quality of inspected components without causing damage, пока они находятся в рабочем состоянии. NDT includes five testing methods: radiographic testing (RT), ультразвуковой контроль (УЗК), magnetic particle testing (MT), liquid penetrant testing (PT), and eddy current testing (ET). Эти методы в первую очередь применяются к сырью., компоненты, и сварные швы механических устройств и оборудования из металлических материалов., но также может использоваться для других продуктов, таких как стекло.

Принципы ультразвукового контроля

Ультразвуковой контроль заключается в введении ультразвуковых волн, генерируемых источником звука, во внутреннюю часть проверяемого объекта с использованием определенного метода.. При наличии дефектов внутри объекта, образуется граница раздела между дефектом и материалом объекта, что приводит к разным акустическим импедансам на границе раздела. Когда ультразвуковые волны достигают границы раздела, они подвергаются размышлению. Затем принимаются отраженные ультразвуковые сигналы., и анализируя полученные сигналы, внутренние условия объекта могут быть определены. Это принцип работы ультразвукового контроля..

Ультразвуковая дефектоскопия основана на различиях в акустических свойствах материалов и дефектов для анализа отражения формы волны., передача инфекции, и изменения энергии при распространении ультразвуковых волн. Это метод неразрушающего контроля, используемый для проверки внутренних и поверхностных дефектов материалов.. The basic steps involved in ultrasonic testing are as follows:

1. Generating Ultrasonic Waves: Ultrasonic waves are generated using a transducer, который состоит из пьезоэлектрического кристалла. При подаче электрического напряжения на кристалл, он вибрирует и производит ультразвуковые волны.

2. Propagation of Ultrasonic Waves: The generated ultrasonic waves are directed towards the material being tested. Они проходят сквозь материал в виде луча..

3. Interaction with Defects: When the ultrasonic waves encounter a defect, например трещина, пустота, или включение, они претерпевают изменения в своем распространении. Эти изменения включают отражение, преломление, дифракция, и рассеяние.

4. Reception of Reflected Waves: A receiver transducer is used to detect the reflected waves from the defects. Преобразователь преобразует полученные ультразвуковые сигналы в электрические сигналы..

5. Signal Analysis: The electrical signals are processed and analyzed using ultrasonic testing equipment. Анализ включает в себя измерение времени, необходимого ультразвуковым волнам для прохождения к дефекту и обратно., определение амплитуды и формы сигналов, и интерпретация результатов.

6. Defect Identification and Evaluation: Based on the analysis of the ultrasonic signals, дефекты можно выявить, располагается, и оценен. Размер, форма, ориентация, и другие характеристики дефектов могут быть определены.

7. Recording and Documentation: The results of the ultrasonic testing are recorded and documented for future reference. Это включает в себя создание отчетов, захват изображений или сигналов, и ведение протокола проверки.

Ультразвуковой контроль может проводиться на различных материалах., в том числе металлы, пластмассы, композиты, и керамика. Он широко используется в таких отраслях, как производство., строительство, аэрокосмический, автомобильный, и энергия. Методика дает ценную информацию о целостности и качестве материалов., помогая обеспечить безопасность и надежность узлов и конструкций.