Раздельно-совмещенный пьезопреобразователь для ультразвуковой дефектоскопии

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕЩЕННЫЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Коновалов Георгий Евменьевич Гиль Николай Николаевич Майоров Александр Леонидович Парадинец Валерий Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Раздельно-совмещенный пьезопреобразователь для ультразвуковой дефектоскопии,содержащий корпус и расположенные в нем акустический датчик продольных волн и акустический датчик головных волн, разделенные акустическим экраном, отличающийся тем, что акустический экран выдвинут на расстояние 4-20 мм относительно рабочей поверхности раздельно-совмещенного пьезопреобразователя.(56) 1. Ультразвуковые пьезопреобразователи для неразрушающего контроля / Под ред. И.Н. Ермолова. - М. Машиностроение, 1986. - С. 227. 2. Методы акустического контроля металлов / Под ред. Н.П. Алешина. - М. Машиностроение, 1989. - С. 152. 3. Патент РБ на полезную модель 4645. 50552009.02.28 Полезная модель относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использована для ультразвуковой дефектоскопии изделий и акустических измерений. Известны раздельно-совмещенные пьезопреобразователи для ультразвуковой дефектоскопии 1, 2, содержащие корпус, расположенные в нем два акустических датчика и установленный между ними акустический экран. Недостатком известных пьезопреобразователей является то, что они не могут выявлять дефекты в биметаллических соединениях, плоскость которых расположена перпендикулярно к наружной поверхности детали(например, сварка трением). Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является пьезопреобразователь для ультразвуковой дефектоскопии 3, содержащий корпус и расположенные в нем акустический датчик головной волны, акустический датчик продольной волны и акустический экран между ними. Недостатком известного пьезопреобразователя является то, что во время контроля он перемещается по поверхности контролируемого изделия. Это приводит к истиранию его рабочей поверхности, что снижает его надежность и не позволяет использовать в автоматизированных установках контроля. Сущность настоящей полезной модели заключается в том, что для решения технической задачи расширения функциональных возможностей (использование в автоматических иммерсионных установках контроля), в раздельно-совмещенном пьезопреобразователе для ультразвуковой дефектоскопии, содержащем корпус и расположенные в нем излучающий акустический датчик головных волн и приемный акустический датчик продольных волн, разделенные акустическим экраном, акустический экран выдвинут относительно рабочей поверхности преобразователя на величину от 4 до 20 мм. То, что акустический экран выдвинут относительно рабочей поверхности раздельносовмещенного пьезопреобразователя, позволяет расположить раздельно-совмещенный пьезопреобразователь дальше (при работе в иммерсионном варианте) от поверхности контролируемого изделия, предотвращая при этом попадание на приемный акустический датчик (продольной волны) акустических помех, которые могут распространяться от излучающего датчика (головной волны) к приемному путем переотражения между поверхностью контролируемой детали и рабочей поверхностью раздельно-совмещенного пьезопреобразователя. Использование в раздельно-совмещенном пьезопреобразователе выдвинутого акустического экрана позволяет реализовать иммерсионный метод теневого контроля биметаллических соединений на автоматизированных иммерсионных установках. То есть достигается технический результат - расширение функциональных возможностей ультразвуковой дефектоскопии. На фигуре представлено обоснование величины, на которую следует выдвигать акустический экран относительно рабочей поверхности заявляемой полезной модели. Величина, на которую следует выдвигать акустический экран, определялась экспериментально. Для этого исследовали зависимость отношения величины полезного сигнала к величине сигнала помехи, возникающего за счет переотражения между поверхностью контролируемой детали и рабочей поверхностью раздельно-совмещенного пьезопреобразователя. Зависимость этого отношения от величины (в мм), на которую выдвинут акустический экран относительно рабочей поверхности раздельно-совмещенного пьезопреобразователя, представлена на фигуре. Ось абсцисс - отношение полезного сигнала к величине сигнала помехи. Ось ординат - величина (в мм), на которую выдвинут акустический экран. Поскольку для уверенного различения дефектных областей от бездефектных достаточно величины отношения полезного сигнала к величине сигнала помехи 8 дБ и более, то из графика на фигуре видно, что это соответствует интервалу величин 4-20 мм. Та 2 50552009.02.28 ким образом обеспечивается расширение функциональных возможностей (использование в автоматических иммерсионных установках контроля). Возможность осуществления полезной модели была подтверждена экспериментально,путем контроля биметаллического сварного соединения двух отрезков труб. Разделка торцов труб перед сваркой была выполнена таким образом, чтобы в сварном соединении присутствовала дефектная область. После сварки грат удалили на токарном станке. Полученный таким образом образец поместили на оси вращения в иммерсионной ванне. Установили над поверхностью образца раздельно-совмещенный пьезопреобразователь,изготовленный в соответствии с описанием данной полезной модели, таким образом, что его рабочая поверхность была удалена от поверхности образца на 10 мм, а выдвинутый со стороны рабочей поверхности образца на 8 мм акустический экран располагался на расстоянии 2 мм от цилиндрической поверхности образца. Пьезопреобразователь подключили к ультразвуковому дефектоскопу и замерили отношение сигнал - шум в различных положениях образца, вращая его вокруг продольной оси при помощи автоматического привода. Было установлено, что соотношение сигнал - шум при контроле дефектной области превышало значение соотношения сигнал - шум в бездефектной области на 14 дБ. Этот результат подтвердил высокую эффективность заявляемой полезной модели при автоматическом контроле биметаллических сварных соединений и возможность осуществления полезной модели. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3