Что означает ультразвуковая тень
Теневой контроль регистрирует уменьшение прошедшего ультразвукового сигнала, когда неоднородность препятствует распространению выбранного пучка. В классической схеме передающий и приёмный преобразователи расположены на противоположных сторонах изделия. Их положение согласуют так, чтобы при отсутствии препятствия приёмник устойчиво принимал прошедшую волну. Измеряемая величина характеризует передачу по всему пути, а не отдельный участок толщины.
Зеркально-теневая схема наблюдает ослабление сигнала, отражённого от противоположной поверхности, после прохождения через контролируемую область. Возможны совмещённый преобразователь или раздельная пара, в зависимости от процедуры и геометрии. Слово «зеркально» относится к отражению от границы изделия. Оно не означает, что прибор обязательно получает самостоятельный эхо-сигнал от дефекта.
Сравнение схем
| Признак | Теневой метод | Зеркально-теневой метод |
|---|---|---|
| Наблюдаемый сигнал | Прошедший от передатчика к приёмнику | Донный сигнал после отражения |
| Доступ | Обычно нужен с двух сторон | В подходящей геометрии возможен с одной стороны |
| Зависимость от поверхности | Контакт и соосность обоих преобразователей | Контакт и отражательная способность противоположной поверхности |
| Локализация | Проекция ослабляющей области по сканированию | Проекция области ослабления донного сигнала |
| Глубина дефекта | По одному ослаблению не определяется | По одной амплитуде донного сигнала не определяется |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Почему сигнал уменьшается
Расслоение, полость или ориентированная трещина могут отразить либо рассеять часть энергии и создать тень. Но уменьшение сигнала вызывают также ухудшение акустического контакта, наклон поверхностей, изменение толщины, шероховатость дна, крупное зерно, смещение приёмника и изменение усиления. Поэтому потеря сигнала является индикацией, требующей проверки причин. Полное исчезновение донного эха ещё не устанавливает ни тип, ни размер несплошности.
Чувствительность зависит от того, какую долю пучка перекрывает препятствие, от его ориентации и отношения размеров к полю преобразователя. Небольшой дефект может оставлять достаточную энергию для приёма. Дефекты вне акустического пути не проверяются этой установкой. Для сложной формы нужно заранее оценить отражения от конструктивных границ и зоны, где устойчивый опорный сигнал отсутствует даже в исправном изделии.
Условный пример ослабления
При неизменных настройках и линейном амплитудном тракте пусть опорный сигнал составляет 80 процентов высоты экрана, а сигнал в проверяемой зоне — 20 процентов. Потеря амплитуды составляет L = 20 log₁₀(A₀/A) = 12,04 дБ. Здесь сравнивают амплитуды, поэтому используют множитель 20. Для отношения мощности применяют множитель 10. Переход от экранной высоты к физической амплитуде допустим только в проверенном линейном диапазоне прибора.
Значение 12,04 дБ не является универсальным порогом браковки. Если амплитуда оказалась ниже шумового порога, можно указать лишь нижнюю границу потери, определяемую чувствительностью системы. При одной и той же потере различные сочетания размера дефекта, контакта и структуры материала могут давать одинаковый результат. Расчёт глубины дефекта из этого отношения невозможен без дополнительной независимой информации.
Как проверить индикацию
- Задать рабочую область, траекторию пучка и опорную зону либо представительный образец.
- Проверить стабильность контакта, взаимное положение преобразователей и отсутствие насыщения.
- Настроить временной строб на выбранный прошедший или донный сигнал, исключая посторонние отражения.
- Повторить проход и проверить, следует ли ослабление за координатой изделия.
- При необходимости применить эхо-метод, другую ориентацию пучка или независимый метод для уточнения.
- Зафиксировать карту индикаций и ограничения доступности; решение принимать по применимой процедуре.
Для сравнимости записывают материал, толщину, частоту, тип преобразователей, контактную среду, усиление, параметры строба и опорную амплитуду. При автоматизированном сканировании дополнительно сохраняют шаг, скорость и связь координат с изделием. Проверка на образце должна представлять реальные поверхности и предполагаемые нарушения; гладкий лабораторный образец не доказывает работоспособность на грубом литье.
Первичная база и доступ
- Evident: An Introduction to Ultrasonic Flaw Detection — прочитан открытый обзор производителя, включая описание through-transmission.
- Evident: Fiberglass and Composites — открытый материал о применении передачи в композитах; не нормативный критерий приёмки.