1.2. Принципы построения акустических приборов.

Основными элементами акустических приборов НК являются искатели (излучатели, приемники), электронные схемы обработки сигналов и устройства воспроизведения результатов контроля (измерения).

Рис. 41. Схемы нормального (а), накладного (б), и раздельно–совмещенного (в) искателей.

Искатель представляет собой преобразователь электромагнитных колебаний в упругие колебания и обратно. Другими словами, искатель сочетает в себе излучатель и приемник упругих колебаний, работающих раздельно или совмещенно. Принцип устройства искателей можно пояснить по схемам, приведенным на рис. 41. Нормальный совмещенный искатель (а) включает пьезопластинку 5, приклеенную к демпферу 2, служащему для гашения свободных колебаний и состоящему из искусственных смол с добавлением порошка с высокой плотностью. Между пьезопластиной и исследуемой средой 7 помещается протектор 6, служащий для защиты пьезоэлемента от повреждений, и прослойка контактной смазки 6. Искатель размещается в корпусе 3, а вывод сигнала с пьезоэлемента производится по проводу 4.

В качестве характеристик искателей используют чувствительность преобразователя, амплитудно – частотную характеристику, полное электрическое сопротивление, коэффициент статического акустического контакта, реверберационную шумовую характеристику и характеристику направленности.

Коэффициент статического акустического контакта характеризуется отношением амплитуды выходного сигнала искателя при данной чистоте обработки поверхности к амплитуде того же сигнала на поверхности изделия с шероховатостью не ниже 8-го класса.

Акустическое поле искателя определяется параметрами излучателя и длиной волны излучаемого звука.

Характеристика направленности искателя R(ф) представляет зависимость звукового давления от угловой координаты φ при заданном отношении диаметра излучателя d и длине волны λ. Чем больше d/λ, тем острее характеристика направленности (рис. 42)

Рис. 42. Характеристика направленности искателя d/λ,=5

Для увеличения остроты характеристики направленности применяют специальные фокусирующие искатели, реализуемые искривлением пьезоэлементов, использованием рефлекторов или акустических линз.

Бесконтактные методы возбуждения акустических волн в исследуемом объекте позволяют осуществить контроль при больших скоростях движения и вибрациях, высоких температурах, загрязнениях и большой шероховатости. Среди этих методов получили распространение методы, в которых связь излучателя с объектом осуществляется через воздух, электрическое или электромагнитное поле. Чувствительность этих методов значительно ниже контактных методов с пьезоэлементами.

Ультраакустические приборы применяются не только для выявления дефектов и определения линейных размеров. Они также используются для исследования структуры материалов и определения физико-механических характеристик (модули упругости, твердость и др.).

Глава 2. Радиоволновые методы и средства нк.

Радиоволновой метод основан на зависимости прошедшего или отраженного радиоизлучения от параметров и характеристик диэлектрических материалов (пластмасс, резины, стеклопластиков, термоизоляционных материалов, бумаги, фанеры, зерна, песка и др).

В радиоволновом методе используется диапазон длин волн 1 — 1000 мм, называемый диапазоном сверхвысоких частот (СВЧ).

Электромагнитная волна представляет собой совокупность электрического Е и магнитного Н полей, распространяющихся в определенном направлении z. В свободном пространстве электромагнитные волны поперечны, т. е. векторы Е и Н перпендикулярны направлению распространения.

При радиоволновом контроле диэлектрических материалов в качестве характеристик последних используют диэлектрическую постоянную ε и тангенс угла потерь tgδ; при контроле полупроводниковых материалов необходимо учитывать диэлектрическую постоянную ε и магнитную проницаемость μ, а при контроле электропроводных материалов — электропроводность σ.

Приборы радиоволнового контроля можно разделить на фазовые, амплитудно-фазовые, поляризационные, резонансные, спектральные, частотные, лучевые и преобразовательные. Все эти приборы основаны на использовании явлений отражения, прохождения, поглощения, преломления, поляризации и преобразования радиоволнового излучения.