8. Понятие ближней и дальней зоны. Диаграммы направленности уз излучателей.

Энергия ультразвуковой волны излучается не равномерно во все стороны, а в пределах узкого, слегка расходящегося пучка. Вблизи от излучателя волна распространяется без расхождения, эту зону называют ближней зоной или зоной Френеля. За пределами ближней зоны начинается дальняя зона или зона Фраунгофера. В этой зоне ультразвуковое поле, формируемое пластиной круглого сечения, можно представить в виде усеченного конуса. При увеличении частоты ультразвука угол 2_р, характеризующий раскрытие основного лепестка диаграммы направленности излучателя данного диаметра, будет уменьшаться. При частоте ультразвука 2,5 МГц и диаметре излучателя 2а = 12 мм, протяженность ближней зоны в стали составляет приблизительно 15 мм, а половина угла раскрытия _р не превышает 14º. В ближней зоне интенсивность ультразвукового поля, как вдоль пучка, так и по его сечению распределена неравномерно и меняется от точки к точке. В дальней зоне – интенсивность плавно падает, как вдоль луча, так и по его сечению. Геометрическое место точек максимальной интенсивности поля в дальней зоне излучателя и его продолжение в ближней зоне называют акустической осью преобразователя. Направленность поля, или изменение интенсивности УЗК в дальней зоне в зависимости от угла _р между направлением данного луча и акустической осью на постоянном расстоянии от излучателя можно отобразить с помощью так называемой диаграммы направленности. Если пьезоэлемент имеет форму диска, то форма основного лепестка диаграммы направленности прямого ПЭП симметрична относительно оси и имеет вид «булавы». Центральную часть диаграммы направленности, в пределах которой амплитуда поля уменьшается от единицы до нуля, называют основным лепестком. В пределах основного лепестка сосредоточено около 85% энергии поля излучения. Вне основного лепестка диаграмма направленности может иметь боковые лепестки

9. Методы уз дефектоскопии: импульсный эхо-метод, теневой, зеркально-теневой и зеркальный методы.

Большинство ультразвуковых дефектоскопов являются импульсными. Принцип действия их основан на посылке ультразвуковых импульсов в изделие и приеме их отражений от несплошностей или конструктивных элементов изделий. Теневой метод контроля предполагает доступ к изделию с двух сторон (рис. 2.2) и реализуется при раздельной схеме включения ПЭП. В этом случае ультразвук излучается одним ПЭП (И), проходит через контролируемое изделие и принимается другим ПЭП (П) на другой стороне. Признаком дефекта при теневом методе является уменьшение ниже порогового уровня или пропадание сигнала прошедшего через контролируемое изделие. Метод обладает высокой чувствительностью, но не дает информации о глубине залегания дефекта. О величине дефекта можно судить по степени ослабления прошедшего сигнала. На уменьшение амплитуды сигнала при теневом прозвучивании влияют кроме того и другие факторы: шероховатость поверхности, затухание ультразвука, расхождение пучка, нарушение соосности преобразователей. При зеркально-теневом методе (ЗТМ) излучатель и приемник расположены на одной стороне (контактной). Зеркально- теневой метод можно реализовать либо одним прямым, либо двумя наклонными преобразователями. При работе по первой схеме в рельсовой дефектоскопии чаще используются раздельно-совмещенный преобразователь. Приемник регистрирует сигнал, отраженный от противоположной стороны (донной), который называют «донным» сигналом. Ультразвук проходит изделие два раза, что повышает чувствительность контроля. Можно работать также по второму и последующим донным сигналам, причем чувствительность при этом будет увеличиваться. В отличие от теневого метода ЗТМ не требует двухстороннего доступа к изделию, но необходимо наличие двух плоско-параллельных поверхностей. При использовании прямых ПЭП также не дает информации о глубине залегания дефекта. Признаком дефекта при ЗТМ контроля является пропадание донного сигнала или его ослабление ниже порогового уровня. О величине дефекта можно судить по степени ослабления донного сигнала. Выявляемость дефекта не сильно зависит от его ориентации по отношению к акустической оси. Эхо-метод ультразвуковой дефектоскопии основан на посылке в изделие коротких ультразвуковых сигналов (зондирующих импульсов) и регистрации сигналов (эхо-сигналов), отраженных от выявляемых дефектов.При контроле прямым преобразователем наряду с эхо-сигналом от дефекта на экране может присутствовать донный сигнал. Возможен контроль лучом, отраженным от противоположной поверхности (рис 2.4 в) а также многократно отраженными лучами. Признаком дефекта при эхо-методе контроля является появление в зоне контроля эхо-сигнала с амплитудой выше порога срабатывания АСД при заданной чувствительности дефектоскопа. В некоторых случаях (например, трещина с зеркальной поверхностью, ориентированная под углом отличным от нуля к акустической оси преобразователя) эхо-метод может вообще не обнаружить даже сильно развитый дефект. Однако, если известно куда будет направлен отраженный от дефекта сигнал, приемник можно установить на его пути и зарегистрировать этот сигнал. Такой метод контроля называется зеркальным