Образец акустической нагрузки для определения угла ввода притёртых наклонных ультразвуковых преобразователей

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ОБРАЗЕЦ АКУСТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ВВОДА ПРИТРТЫХ НАКЛОННЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский государственный институт метрологии(72) Авторы Добров Александр Анатольевич Павловский Александр Александрович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский государственный институт метрологии(57) Образец акустической нагрузки для определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей, представляющий собой твердое тело с плоскопараллельными торцевыми и боковыми гранями, углы торцевых плоскостей которого закруглены, с размещенными в его теле, по крайней мере, двумя искусственными отражателями в виде сквозных цилиндрических отверстий, оси которых перпендикулярны боковым граням, отличающийся тем, что поверхность, предназначенная для установки притертого наклонного ультразвукового преобразователя, имеет радиус кривизны, совпадающий с радиусом кривизны контактной поверхности притертого наклонного ультразвукового преобразователя. 28862006.06.30 Предлагаемое техническое решение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля качества изделий, в частности для определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей с вогнутой цилиндрической рабочей поверхностью, применяемых при контроле труб, котлов, сосудов, резервуаров и т.п. Известен образец СО-2 1, применяемый, в частности, для определения угла ввода луча ультразвукового преобразователя. Образец СО-2 представляет собой брусок с плоскопараллельными гранями, с выполненным в его теле искусственным отражателем в виде сквозного цилиндрического отверстия. Недостатки этого образца необходимость использования локальной ванны для обеспечения акустического контакта между притертым наклонным преобразователем с вогнутой цилиндрической рабочей поверхностью и поверхностью образца низкая точность измерения угла ввода наличие поверхностной волны, отражающейся от кромки грани, на которую устанавливают притертый ультразвуковой преобразователь механический контакт с поверхностью образца реализуется только поверхностью двух боковых кромок призмы притертого ультразвукового преобразователя, что приводит к увеличению мертвой зоны преобразователя по сравнению с реальной вследствие появления дополнительных сигналов и помех на экране дефектоскопа. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению(прототип) является образец акустической нагрузки 2, чертеж 28 для определения угла ввода наклонного ультразвукового преобразователя в виде бруска с плоскопараллельными гранями, торцевые плоскости которого выполнены закругленными и наклонены в направлении распространения сдвиговой волны от преобразователя под углом в образце акустической нагрузки выполнены, по крайней мере, два искусственных отражателя в виде сквозных цилиндрических отверстий одинакового диаметра. К недостаткам данного образца акустической нагрузки можно отнести необходимость нанесения на рабочую поверхность образца акустической нагрузки толстого слоя вязкой смазки для обеспечения акустического контакта между поверхностью ультразвукового преобразователя и поверхностью образца акустической нагрузки, что приводит к значительному ухудшению акустического контакта и снижает точность измерений, т.к. механический контакт с поверхностью образца реализуется только поверхностью двух боковых кромок призмы притертого ультразвукового преобразователя, что приводит к увеличению мертвой зоны преобразователя по сравнению с реальной, вследствие появления дополнительных сигналов и помех на экране дефектоскопа. Задачей предлагаемой полезной модели является создание образца акустической нагрузки для определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей, который позволит повысить точность определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей для увеличения достоверности контроля качества проверяемых изделий и метрологического обеспечения притертых наклонных ультразвуковых преобразователей. Задача решается за счет того, что в образце акустической нагрузки для определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей, представляющем собой твердое тело с плоскопараллельными торцевыми и боковыми гранями, углы торцевых плоскостей которого закруглены, и размещенными в его теле, по крайней мере, двумя искусственными отражателями в виде сквозных цилиндрических отверстий, оси которых перпендикулярны боковым граням, поверхность, предназначенная для установки притертого ультразвукового преобразователя, имеет радиус кривизны, совпадающий с радиусом кривизны контактной поверхности притертого наклонного преобразователя. Контактная поверхность притертого наклонного преобразователя получена подгонкой к поверхности контролируемого изделия. Совпадение радиуса кривизны поверхности образца акустической нагрузки, на которую устанавливается преобразователь, с радиусом кривизны контактной поверхности притертого наклонного преобразователя ведет к повышению качества акустического контакта и устранению дополнительных сигналов и помех, увеличивающих мертвую зону преобразователя. 2 28862006.06.30 Закругление углов торцевых плоскостей образца акустической нагрузки позволяет устранить поверхностную волну, отражающуюся от кромки поверхности, на которую устанавливается притертый наклонный ультразвуковой преобразователь. На фиг. 1 изображен образец акустической нагрузки для определения угла ввода притертых наклонных ультразвуковых преобразователей на фиг. 2 - разрез -. 1 - поверхность, на которую устанавливают притертый наклонный ультразвуковой преобразователь, 2, 3 - искусственные отражатели, 4 - притертый наклонный ультразвуковой преобразователь (показан условно). Определяют угол ввода притертого наклонного ультразвукового преобразователя следующим образом. Устанавливают контролируемый притертый наклонный ультразвуковой преобразователь 4 (контактная поверхность которого подогнана по поверхности контролируемого изделия) на рабочую поверхность 1 образца акустической нагрузки и, перемещая преобразователь по образцу, добиваются получения максимального сигнала от искусственного отражателя 2. Фиксируя преобразователь 4 в этом положении, измеряют удвоенное время 1 распространения ультразвуковых колебаний от точки ввода преобразователя до поверхности искусственного отражателя 2. Перемещая далее преобразователь 4 вдоль образца акустической нагрузки по поверхности 1, добиваются получения максимального сигнала от искусственного отражателя 3 и измеряют удвоенное время 2 распространения ультразвуковых колебаний от точки ввода преобразователя до поверхности искусственного отражателя 3. Затем рассчитывают значение угла ввода притертого наклонного преобразователя по формуле 2,( 12 ) где- угол ввода, - расстояние между центрами искусственных отражателей,с - скорость распространения поперечных ультразвуковых колебаний в образце,1 - удвоенное время распространения ультразвуковых колебаний от точки ввода преобразователя до поверхности искусственного отражателя 2,2 - удвоенное время распространения ультразвуковых колебаний от точки ввода преобразователя до поверхности искусственного отражателя 3. Предлагаемый образец акустической нагрузки для определения угла ввода притертого наклонного ультразвукового преобразователя является технически выполнимым и применимым. Рабочая поверхность образца акустической нагрузки может быть получена с использованием токарной обработки. В качестве материала для изготовления образца акустической нагрузки может быть использована сталь, скорость распространения продольных ультразвуковых колебаний в которой находится в пределах 592060 м/с. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3