Тепловизоры
Охранные тепловизоры
Медицинские тепловизоры
Ультразвуковые дефектоскопы, толщиномеры
Ультразвуковой анализатор дефектов
Ультразвуковые расходомеры
Прибор для контроля и анализа вибрации проводов линий электропередачи
Измерители физических величин
Гелиевые и галогенные течеискатели
Прибор для определения степени коррозии трубопроводов
Георадар для поиска и идентификации подземных объектов
Системы вибромониторинга, вибродиагностики и управления производственными фондами
Пирометры
Черные тела (АЧТ)
ультрафиолетовый дефектоскоп филин
Электроизмерительные приборы
Прибор для контроля элегазовых выключателей
Корреляционные и акустические течеискатели для подземных коммуникаций
Твердомеры
Трубо-кабелеискатели
Газоанализаторы дымовых газов
Beta Laser Mike
Тепловизоры
Пирометры, линейные сканеры и ИК-камеры
Толщинометрия и дефектоскопия
Ультрафиолетовый дефектоскоп Филин
Электроизмерительные приборы
Корреляционные и акустические течеискатели для подземных коммуникаций
Прибор для определения степени коррозии трубопроводов
Системы вибромониторинга, вибродиагностики и управления производственными фондами
MIKRON (США)
PANAMETRICS-NDT™, США
FUJI TECOM (Япония)
CHAUVIN ARNOUX (Франция)
L. H. Testing Instruments Co., Ltd.
НОВОСТИ КОМПАНИИ
НОВОСТИ NDT
новые пирометры серии MI-N500
Новые тепловизоры от фирмы GUIDE
тепловизоры модели IR913
новые модели одно- и 3- фазных цифровых TRMS ваттметров
????????, ???????????
Печать

  ВВЕДЕНИЕ В УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ


Ультразвуковой неразрушающий контроль представляет собой универсальное средство, которое может быть использовано во многих случаях для анализа материалов. Хотя чаще всего ультразвуковой неразрушающий контроль используется для измерения толщины, дефектоскопии и формирования акустических изображений, высокочастотные ультразвуковые волны могут быть также использованы для выявления и измерения некоторых механических, структурных или композиционных свойств твердых тел и жидкостей. Ультразвуковой анализ материалов основывается на простом физическом принципе: на характеристики любых волн оказывает влияние среда, в которой распространяются эти волны. Таким образом, изменение значения одного или более из четырех легко измеряемых параметров, связанных с прохождением высокочастотной ультразвуковой волны через материал (времени прохождения, ослабления, рассевания и частотной составляющей) часто свидетельствует об изменениях таких физических свойств материала, как твердость, упругость, плотность, однородность или зернистость.

Принципы:

При ультразвуковом неразрушающем контроле используются частоты в диапазоне от приблизительно 20 КГц до свыше 100 МГц. Среди них наиболее часто используется диапазон от 500 КГц до 20 МГц. Широко используются как продольные, так и поперечные ультразвуковые, а в некоторых специальных случаях - также поверхностные (волны Релея) и плоскостные (волны Лэмба). Так как короткие волны более чувствительны к изменениям среды, через которую они проходят, во многих случаях анализа материалов требуется преимущественно более высокие частоты. Ультразвуковые импульсы, проникающие в объект контроля, обычно генерируются и принимаются пъезоэлектрическими преобразователями. В большинстве случаев одиночный преобразователь, приставляемый к одной стороне объекта контроля, выступает как передатчик, так и приемник (в эхо-импульсном режиме). В других случаях, особенно при контроле материалов с высокой степенью ослабления или рассеивания ультразвука, используются раздельные преобразователи, размещаемые на противоположных сторонах объекта контроля (в режиме сквозного прозвучивания). Ультразвуковая волна формируется возбуждением преобразователя импульсом ударного возбуждения или непрерывным прямоугольным импульсом, поступающим с генератора импульсов прибора. Ультразвуковая волна проходит через материал объекта контроля, отражаясь донной поверхности объекта и возвращается в исходную точку (в эхо-импульсном режиме) или принимается другим преобразователем (в режиме сквозного прозвучивания). Принятый сигнал затем усиливается и анализируется. Для анализа материалов может быть использован широкий диапазон приборов, использующих как аналоговую, так и цифровую обработку сигналов.

Значительное преимущество ультразвукового контроля перед другими методами анализа материалов заключается в том, что ультразвуковой контроль может проводиться в процессе производства или поточным способом. Высокочастотные ультразвукове волны часто могут быть успешно переданы в и из движущихся материалов без непосредственного контакта благодаря использованию иммерсионной ванны или потока воды в качестве контактной среды. Измерения также могут проводиться в закрытых емкостях передачей ультразвуковой энергии через стенки. Так как ультразвуковые волны проникают через объект контроля, свойства материала измеряются в глубине, а не только на поверхности. Иногда даже возможно, используя строб-импульсы, анализировать только один слой в многослойных материалах.

Измеряемыми параметрами могут быть следующие:
  • Скорость ультразвука/время прохождения ультразвукового импульса в объекте контроля: Скорость ультразвука обычно является самым легко измеряемым параметром. Скорость ультразвука в гомогенной среде непосредственно соотносится с модулем упругости и плотностью. Таким образом, изменения упругости или плотности влияют на время прохождения ультразвукового импульса через объект контроля данной толщины. Кроме этого, степень неоднородности может оказывать влияние на скорость ультразвука.
  • Ослабление ультразвука: Энергия ультразвука поглощается или ослабляется с различной степенью в различных материалах под влиянием различных факторов, например плотности, твердости, вязкости и молекулярной структуры материала. Ослабление обычно повышается с увеличением частоты в данном материале.
  • Рассеяние ультразвука: Ультразвуковые волны отражаются от границы между различными материалами. Изменения в зернистой структуре, ориентации волокон, пористости, ориентации частиц и других микроструктурных переменных может повлиять на амплитуду, направление и частотную составляющую рассеиваемых сигналов. Эффект рассеивания может также отслежен косвенно при наблюдении за изменениями амплитуды донных эхосигналов или сигнала при измерении методом сквозного прозвучивания.
  • Частотная составляющая (Спектр): Все материалы с разной степенью работают как низкочастотный фильтр, ослабляя или рассеивая высокочастотную составляющую широкополосной ультразвуковой волны больше, чем низкочастотную. Таким образом, анализ изменений остающейся частотной составляющей выбранного широкополосного импульса, который проходит через материал объекта контроля, может обеспечить отслеживание комбинированного действия ослабления и рассеивания, как описано выше.

В некоторых случаях, данные ультразвукового контроля, такие как скорость ультразвука, могут непосредственно использоваться для расчета свойств материала, например модуля упругости. В других случаях ультразвуковой контроль используется как сопоставительный метод, когда в целях установления протокола контроля в данном случае применения необходимо экспериментально оценить стандартные образцы, представляющие диапазон материала объекта контроля. У таких стандартных образцов можно зафиксировать изменение значений параметров прохождения ультразвука в конкретных свойствах материала, после чего, опираясь на эти данные, определять или предсказывать аналогичные изменения в реальных объектах контроля.

Оборудование:

Для анализа свойств материалов могут использоваться различные ультразвуковые приборы. Скорость ультразвука можно измерять простыми ручными ультразвуковыми толщиномерами. Изменения скорости ультразвука, степень его ослабления или рассеяния могут быть измерены современными цифровыми дефектоскопами. Генераторы импульсов/приемники с соответствующим дополнительным оборудованием, а также системы формирования акустических изображений с соответствующим программным обеспечением могут быть использованы для определения всех этих свойств и проведения спектрального анализа (частотной составляющей). Для получения более подробной информации о приборах и преобразователях, используемых в конкретных случаях контроля, обращайтесь к представителю компании GE Panametrics.

Применение:

Ниже приводится обзор некоторых свойств материалов, для анализа и документирования результатов анализа которых могут быть использованы ультразвуковые средства.
  • Модули упругости: Модуль Юнга и модуль сдвига в гомогенных недиспергирующих материалах могут быть рассчитаны на основании измерений скорости продольных и поперечных ультразвуковых волн (наряду с плотностью материала). Использование волноводов часто обеспечивает проведение измерений при высоких температурах объектов контроля.
  • Содержание шаровидного графита в чугуне: Как концентрация включений графита в чугуне, так и их форма могут быть определены на основании измерений скорости ультразвука.
  • Скорость вулканизации в эпоксидных смолах и бетоне: Скорость ультразвука в этих материалах изменяется по мере их затвердевания; таким образом, измерения скорости ультразвука могут быть соотнесены со степенью вулканизации. Контроль бетона обычно требует доступа к обеим сторонам объекта контроля для работы в режиме сквозного прозвучивания.
  • Концентрация жидкостей: Коэффициент смешивания двух жидкостей с различными скоростями ультразвука может быть соотнесен со скоростью ультразвука в растворе при данной температуре.
  • Плотность гидросмесей: Коэффициент смешивания жидкости/твердого вещества, такой как буровой раствор и бумажная гидросмесь при данной температуре может быть соотнесен со скоростью ультразвука и/или степенью его ослабления.
  • Плотность керамики: Неоднородность плотности необожженной и обожженной керамики может быть проконтролирована средствами измерения скорости ультразвука.
  • Food products: Широкий диапазон методов контроля имеется, включая возраст яиц и картофеля, зрелость фруктов, содержание жира в мясе и процент твердых частиц в молоке. В целом все эти контроли являются как неразрушающими, так и незагрязняющими.
  • Полимеризация пластмасс: В пластмассах и других полимерах, вариации в молекулярной структуре, такие как длина и ориентация полимерных цепей часто приводят к соответствующим изменениям в скорости и степени ослабления ультразвука.
  • Размеры и распределение частиц и пористости: Изменения в размерах или распределении частиц и пористости в твердых или жидких средах влияют на амплитуду и частоту рассеянного ультразвука.
  • Размер зерна в металлах: Изменения в размерах зерна или его ориентации в стали, чугуне, титане и других металлах приводит к изменениям в амплитуде, направлении и/или частотной составляющей рассеиваемого ультразвука.
  • Анизотропность в твердых материалах: Изменения скорости ультразвука, рассеяние и/или ослабления по разным осям твердого тела могут быть использованы для установления и измерения анизотропности.
  • Глубина поверхностной закалки стали: Приемы обратного рассеяния высокочастотных поперечных ультразвуковых волн могут быть использованы для измерения глубины поверхностной закалки стали.
  • Измерения температуры: Ультразвуковое измерение температуры используется для измерения очень высоких температур (свыше 3000° С) отслеживанием изменений скорости ультразвука в объекте контроля.

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ: СПЕЦИАЛЬНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЩИНЫ

АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ

Результаты измерения скорости и степени ослабления ультразвука в материалах могут быть использованы для определения свойств материалов, например модуля упругости, чередования плотностей, гранулометрического состава и распределения частиц. Кроме этого, ультразвуковыми средствами могут быть определены степень содержания шаровидного графита в чугуне, степень полимеризации пластмасс и коэффициент смешивания жидкостей.

Другие случаи специального измерения толщины:

  • Контактные линзы
  • Лед
  • Граница жидкостей
  • Использование в медицине и биологии
  • Минералы, камень, песок и почва
  • Краска на неметаллических поверхностях
  • Силиконовые пластины
  • Профиль поверхности/расстояние
  • Подводные измерения