yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2. АПАРАТУРА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЮ

Ультразвукові дифекти

2. АПАРАТУРА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЮ

2.1. Дефектоскопи

Ультразвуковий контроль зварних з'єднань є вельми специфічною технологічною операцією. Специфіка визначається необхідністю роботи в цеху, в полі на монтажі в різних погодних умовах (висота, вітер і тому подібне).

Це пред'являє особливі вимоги до конструкції дефектоскопа і, зокрема, до його маси, габаритів, автономності живлення, простоти індикації дефектів, ударостійкості і іншим експлуатаційним якостям. З іншого боку, оператор - дефектоскопіст повинен надійно виявляти дефекти і правильно оцінювати їх величину і ступінь допустимості для даного виробу. Тому дефектоскоп повинен мати обов'язковий мінімум функціональних блоків, що дозволяє виконати необхідні операції.

Апаратура ультразвукового контролю складається з електронного блоку (власне дефектоскопа), набору п’єзоперетворювачів (ПЕП), п’єзоелементи, що містять, для випромінювання і прийому ультразвукових коливань; і різних допоміжних пристроїв.

Ультразвуковий дефектоскоп призначений для генерування імпульсів ультразвукових коливань, прийому відбитих сигналів, перетворення цих сигналів до вигляду, зручного для спостереження їх на екрані електронно-променевої трубки і управління додатковими індикаторами, а також для вимірювання координат дефектів і порівняння амплітуд сигналів.

Для достовірного контролю дефектоскоп як мінімум повинен забезпечувати:

а) лінійну пропорційність між амплітудами ехо-сигнала на вході дефектоскопа і на індикаторі;

б) отримання максимальної інформації про дефект, точне вимірювання амплітуди і тимчасових інтервалів між зондуючим імпульсом і ехо-сигналом від дефекту;

в) селектірованіє ехо-сигналов з будь-якого заданого тимчасового інтервалу і автоматичну сигналізацію (звукову, світлову) про їх наявність;

г) вирівнювання чутливості дефектоскопа по всій зоні контролю для компенсації загасання ультразвуку в металі.

Дефектоскопи діляться на аналогові і процесорні. До складу останніх входить процесор для управління і цифрової обробки інформації, що міститься в сигналі.

Принцип роботи аналогового дефектоскопа пояснюється структурною схемою. До основних вузлів функціональної схеми дефектоскопа відносяться: генератор зондуючих радіоімпульсів; синхронізатор; підсилювач; схема автоматичного сигналізатора дефектів; глибиномір, включаючи генератор стробуючих імпульсів; генератор напруги розгортки; електронно-променева трубка; блок живлення.

Генератор що синхронізує імпульси (ГСІ) виробляє послідовність імпульсів, які синхронно запускають генератор зондуючих імпульсів, глибиномір і генератор напруги розгортки. Як ГСІ найчастіше використовують автоколивальний блокинг-генератор, який виробляє імпульси негативної полярності амплітудою до 400В, або трігер. Частота проходження синхроімпульсів зазвичай регулюється в межах 200... 1000Гц. Вибір частоти посилок зондуючих імпульсів визначається завданнями контролю, розмірами і геометричною формою об'єкту контролю. Мала частота посилок обмежує швидкість контролю, особливо в автоматизованих установках, але в цьому випадку незначний рівень шумів, що виникають при об'ємній реверберації в об'єкті контролю. При підвищенні частоти посилок надійність виявлення дефектів зростає, яскравість свічення екрану ЕЛТ збільшується. Проте виникає небезпека попадання на робочу ділянку екрану дефектоскопа що багато разів відбилися від стінок об'єкту контролю сигналів від попереднього зондуючого імпульсу. Частота посилок, що рекомендується, при ручному контролі зварних швів 600...800Гц.

Генератор зондуючих радіоімпульсів (ГЗІ) призначений для отримання короткого імпульсу високочастотних електричних коливань, які використовуються для збудження п’єзоперетвоювачів. Основними елементами ГЗІ є коливальний контур, включаючий п’єзоелемент, і електронна схема (ключ), що забезпечує генерацію коротких імпульсів.

Частота високочастотних коливань, що заповнюють імпульс, є основною характеристикою дефектоскопа. Вона визначається параметрами коливального контура і вибирається залежно від величини загасання ультразвуку в контрольованому матеріалі.

Відбиті від дефекту імпульси пружних коливань потрапляють на п’єзопластіну і за рахунок прямого п'єзоефекту перетворюються в ній в електричні сигнали. У дефектоскопі передбачений спеціальний перемикач, за допомогою якого підсилювач може бути безпосередньо підключений до ГЗІ (при праці за суміщеною схемою) або відключений від нього (при роздільній схемі).

Для вимірювання відносин сигналів на вході підсилювача високої частоти є дільник напруги, що коливається, - атенюатор, в якому на передню панель виведені проградуйовані регулятори з діапазоном вимірювання 80... 110дБ. Останнім часом розроблені автоматичні вимірники амплітуди з цифровим виходом.

У більшості дефектоскопів атенюатор проградуйований в негативних децибелах, тобто чисельна величина відліку в децибелах пропорційна коефіцієнту посилення, що вводиться за допомогою атенюатора. При цьому максимальному сигналу відповідає мінімальний відлік в децибелах. У ряді приладів вітчизняного виробництва по конструктивних причинах атенюатор проградуйований в позитивних децибелах, тобто більшому сигналу відповідає більше значення чисельного відліку в децибелах.

Підсилювачі високої частоти бувають двох типів: вузькосмугові і широкосмугові. Перші володіють високою перешкодостійкістю, великим коефіцієнтом посилення (до 80...90дБ) і простіші у виготовленні.

Ширину смуги пропускання зазвичай вибирають рівною 0,2, що забезпечує мінімальні спотворення сигналів. Проте застосування вузькосмугових підсилювачів збільшує габарити дефектоскопа при необхідності роботи в широкому діапазоні частот. Широкосмугові підсилювачі мають коефіцієнт посилення на порядок менше, перешкодостійкість їх нижче, та зате і габарити менші.

Для того, щоб подавити на екрані ревербераційно-шумові перешкоди на початку розгортки або вирівняти чутливість по глибині, в підсилювальному тракті Передбачена схема тимчасового регулювання чутливості (ТРЧ). Ця схема виробляє імпульс певної форми (найчастіше експоненціальний), який подається на підсилювач високої частоти, замикаючи його безпосередньо після випромінювання зондуючого імпульсу і змінюючи коефіцієнт посилення в часі. Тривалість, амплітуда і форм імпульсу ТРЧ можуть регулюватися залежно від завдань контролю. В цілях вирівнювання чутливості до рівних відбивачів, що залягають на різній глибині, закон зміни посилення повинен бути зворотним закону зменшення амплітуди відбитих сигналів, викликаного загасанням ультразвуку і розширенням пучка у міру збільшення відстані.

Генератор напруги розгортки служить для формування напруги, необхідної для отримання лінії розгортки на екрані електроннопроменевої трубки, а також імпульсу підсвіта для збільшення яскравості зображення під час прямого ходу променя.

У деяких дефектоскопах генератор напруги розгортки може використовуватися в режимі «від поверхні» і в режимі «по шарах». У режимі «від поверхні» запуск генератора розгортки проводиться одночасно з випромінюванням зондуючого імпульсу позитивним імпульсом синхронізатора. Імпульси пилкоподібної напруги позитивної і негативної полярності з виходу генератора подаються на пластини електронно-променевої трубки, що горизонтально-відхиляють. Прямокутний імпульс позитивної полярності, що виробляється цим генератором, використовується як імпульс підсвітла прямого ходу променя. У режимі «по шарах» генератор напруги розгортки запускається імпульсом глибиноміра.

У дефектоскопах зазвичай передбачено плавне регулювання тривалості розгортки і ступінчасті діапазони тривалість, вибирають залежно від товщини вироби.

Глубиномірний пристрій служить, для визначення координат дефектів і товщини виробу шляхом вимірювання інтервалу часу між моментами випромінювання зондуючого імпульсу і приходом відбитого сигналу. Для виконання цієї функції глибиномір містить схему тимчасової затримки синхронізуючого імпульсу, що коливається. У момент закінчення затримки глибиномір виробляє імпульс, який використовується для запуску генератора стробуючого імпульсу, що дозволяє провести тимчасову селекцію сигналів, відбитих від несуцільності, розташованих в даному шарі контрольованого виробу. Стробуючий імпульс подається на пластини електронно-променевої трубки, що вертикально відхиляють, і спостерігається на екрані у вигляді прямокутного імпульсу позитивної полярності. Передній фронт цього імпульсу і є влучною глибиноміра.

Осциллоскопічний індикатор на електронно-променевій трубці служить для візуального спостереження луно-сигналів, визначення відстані до дефектів і вимірювання амплітуди.

Дефектоскопи загального призначення зазвичай забезпечені дубльованою системою живлення від мережі і автономною від акумуляторної батареї. Дефектоскоп має вихід синхронізації для роботи інших вимірювальних приладів і може бути засинхронізірован зовнішнім джерелом. Крім того, є виходи з відеопідсилювача для аналогової реєстрації результатів контролю на самописці і з схеми АСД для використання в автоматичних пристроях з альтернативною (більше - менше) оцінкою якості.

Допоміжні пристрої, що додаються до дефектоскопа, покликані полегшити працю оператора і підвищити достовірність контролю. До них відносяться магнітні утримувачі, що забезпечують надійний акустичний контакт з виробом, обмежувачі переміщення в околошовной зоні, пристосування для симетричного одночасного переміщення перетворювачів для контролю по схемі «тандем» і ін.

До недоліку дефектоскопа УД2-12 слід віднести застосування в нім двійкового кнопкового атенюатора, дуже незручного в роботі.

Можна виділити три конструктивні напрями. По перше - це створення дефектоскопів шляхом поєднання серійних ПЕВМ, в першу чергу типу «ноут-бук», з відповідним електронним блоком, що містить генератор зондуючих імпульсів і підсилювач. Перевагою таких конструкцій є гнучкість управління, широкі можливості по обробці інформації з вирішенням нестандартних завдань, можливість постійного вдосконалення програмного продукту.

До недоліків слід віднести: некомпактність конструкції; необхідність додаткових операцій в клавішному наборі при виклику відповідної програми, що приводить до витрат; неможливість використання в польових або забруднених цехових умовах.

Найбільший розвиток отримали процесорні дефектоскопи з вбудованим процесором і заданим програмним забезпеченням. Це зрозуміло, оскільки такий підхід дозволяє максимально зменшити габарити приладу, спростити управління і при цьому забезпечити високі міцнісні і інші експлуатаційні якості, необхідні при ручному контролі.

Більшість процесорних дефектоскопів працюють приблизно в одному частотному діапазоні від 1,25 до 10МГц; мають плоский дисплей з відображенням цифрової і відеоінформації (режим поліекрану); герметичну клавіатуру прямого доступу; не менш 2-х стробів АСД регульованих по тимчасовому положенню, тривалості і амплітудному рівню; автоматичне вимірювання амплітуди і тимчасових інтервалів; режим затриманої розгортки (електронна лупа); вбудовану пам'ять; меню; текстовий редактор; сполучення із зовнішнім комп'ютером через стандартну інтерфейсну шину RS-232; комбіноване живлення: мережеве і від акумуляторної батареї; протиударний корпус і ін.

Застосування процесорних дефектоскопів істотно полегшує працю і знижує психофізіологічне навантаження на оператора, оскільки звільняє його від більшості вимірювальних операцій; підвищує продуктивність контролю за рахунок різкого скорочення (у десятки разів) часу на настроювальні операції при переході з одного об'єкту на іншій і, найголовніше, підвищує достовірність контролю. Останнє, в першу чергу, визначається новими можливостями, такими як: наявність «заморожування» (накопичення) сигналу і вимірюванням максимальних параметрів сигналу в цьому режимі при багатократному скануванні дефекту; проведенням настройки дефектоскопа в камеральних умовах, що знижує рівень помилок; завдання через «меню» часу проходження УЗК в призмі, що підвищує точність вимірювання координат; одночасне вимірювання двох координат дефекту, що необхідне при контролі складних по геометрії об'єктів, наприклад, кутових швів врізання «труба в трубу»; запам'ятовування осцилограми дефектної ділянки і його аналіз в камеральних умовах із залученням фахівців більш високого рівня; архівація результатів контролю (осцилограм і коментарів до них) на ПЕВМ для подальшого моніторингу за поведінкою дефектів, що залишилися в конструкції.

Ультразвуковий дефектоскоп «EPOCH III» може бути забезпечений додатковою платою пам'яті і ручним сканером-кодувальником положення («миша»), що дозволяє отримувати масштабну двобарвну індикацію поперечного перетину об'єкту контролю (В- розгортка).

 

11