Акустическое поле и диаграмма направленности наклонного преобразователя.

Для прямого преобразователя акустическое поле представляет собой поле продольных волн. Для наклонного поле – поперечных, релеевских, Лэмба, головных. В наклонных преобразователях между пьезопластиной и ОК помещают призму из материала со скоростью звука мень­шей, чем в материале ОК. Призму также называют акустической задержкой, имея в виду то, что благодаря ей прохождение фронта волны задерживается на одинаковые (плоскопараллельные за­держки) или разные промежутки времени. В последнем (чаще все­го применяемом) варианте призма обеспечивает наклонный ввод различных типов волн в ОК.(Рис.8.1)

Рис.8.1 Акустическое поле наклонного преобразователя

Ближняя зона для наклонного преобразователя с круглым пьезоэлементом:

Nбл =

(8.1)

Где α – угол ввода в объект контроля

β – угол призмы преобразователя

Ширина диаграммы направленности зависит от диаметра преобразователя d, частоты f и угла ввода α в объект контроля. Чем больше d и f , тем уже диаграмма направленности. Чем больше α, тем шире диаграмма направленности. Диаграмма направленности наклонного ПЭП не симметрична. Вводят понятие двух плоскостей ДН:

1. Плоскость сканирования (ширина ДН зависит от α)

2. Плоскость перпендикулярная плоскости сканирования (ширина ДН не зависит от α)

Q1 min = 1,22·

(8.2)

α (истинный) может отличаться от рассчитанного по закону Снеллиуса.

Угол ввода α – это угол между нормалью к поверхности, на который установлен преобразователь и линией, соединяющей центр искусственного цилиндрического отражателя с точкой выхода преобразователя при установке в положение максимума амплитуды от отражателя в данном объекте контроля.

Угол ввода α - угол преломления центрального луча.

СО₂

α = 45⁰

Отклонение угла ввода может происходить по нескольким причинам:

1. В процессе эксплуатации происходит истирание призмы преобразователя.

Если Δβ изменился на 1⁰ , то Δα изменится: Δα = 2,2· Δβ.

Допуски на изменение угла ввода:

Если α < 65⁰ , то отклонение Δα ± 1,5⁰

Если α > 65⁰ , то отклонение Δα ± 2⁰

2. Изменение температуры окружающей среды (меняется скорость)

Скорость изменения в металле не существенна. Для оргстекла:

C_oc = C_o ·(1-3t), С₀ – при нормально Т =20⁰C

3 – температурный коэффициент скорости

ΔТ на 1⁰ С, скорость уменьшается на 3 м/c

ΔТ на 10⁰ С, скорость уменьшается на 30 м/c

Δα = 0,5⁰ ÷ 0,7⁰

3. Угол ввода уменьшается в средах с высоким затуханием и при контроле на больших расстояниях (Рис.8.2)

Рис.8.2 Сканирование поверхности изделия наклонным ПЭП

Затухание УЗ волн так же зависит от расстояния. Угол ввода уменьшается в средах с большим затуханием.

4. В области больших углов α возможно уменьшение угла вследствие уменьшения коэффициента прозрачности.

Классификация акустических преобразователей.

Признаки:

1. По способу акустического контакта:

• Контактный преобразователь (с использование контактной жидкости).

Необходимое условие h_к.ж < λ/2

• Иммерсионный преобразователь.

Объект контроля погружают в иммерсионную ванну, при этом толщина слоя h_к.ж > n·λ

• Контактно – иммерсионный преобразователь (локальная ванна)

• Щелевые преобразователи (струйный способ)

h_к.ж ~ λ – вода под давлением подается под преобразователь.

• Преобразователи с сухим точечным контактом (без контактной жидкости)

• Бесконтактный преобразователь. Преобразователь на расстоянии 1 мм. Это может быть электромагнитное взаимодействие, через слой воздуха, лазерное взаимодействие.

2. Способ соединения с УЗ дефектоскопом:

• Совмещенные преобразователи (излучение и прием в одном корпусе)

• Раздельные преобразователи (излучение и прием в различных корпусах)

• Раздельно – совмещенные преобразователи (один корпус, но прием и излучение производится по - отдельности)

3. По направлению акустической оси преобразователя:

• Прямые

• Наклонные

4. По форме акустического поля:

• Если преобразователи с плоской пластиной, то волна расходящаяся

• Преобразователи фокусирующие

• Фазированные решетки преобразователя

5. По ширине пропускания:

• Узкополосные

• Широкополосные

< 2 – узкополосный преобразователь

6. Физические принципы генерации и приема УЗ волн:

• Пьезоэлектрический

• Электромагнитоакустические (ЭМА)

• Электоемкостные

• Лазерные

• Магнитострикционные и др.

Формирование условного обозначения преобразователей.

Контакт (*)	Угол наклона АО (*)	Соединение с дефектом	(*)	(*,*)	(*)	(*)	(***)
1 - контактные	1 – прямой	1-совмещенный	Н- неплоскостной	Рабочая частота (МГц) 10,0 5,0	Угол ввода, только для наклонного преобразователя (в стали)	Дополнительные характеристики	Заводской номер п-ля, 001÷999
2 - иммерсионные	2-наклонный	2-раздельно-совмещенный	Ф- с фокусировкой
3 – конт.-иммерсион.	3- комбинированный	3-раздельный
4 -бесконтактные

Пример: ПЭП 112 5,0 8 006 (контактный, прямой, раздельно-совмещенный с рабочей частотой 5,0 МГц, заводской номер 006)