Сущность метода контроля УЗКСтраница 1
Акустические методы контроля основаны на свойствах упругих механических колебаний, которые могут быть возбуждены в различных физических средах: твёрдых, жидких и газообразных. Упругие колебания представляют собой колебания частиц среды относительно своего положения равновесия, которые могут передаваться от одних частиц к другим т.е. такие колебания сопровождаются распространением энергии. Распространение энергии при упругих колебаниях происходит в виде волн за счёт упругих межмолекулярных связей.
В зависимости от частоты механических колебаний различают звук (механические колебания с диапазоном частот от 16 Гц до 20 кГц, воспринимающиеся человеческим ухом), ультразвук (механические колебания с частотой свыше 20 кГц) и инфразвук (механические колебания с частотой ниже 16 Гц). При контроле акустическими методами неразрушающего контроля используется, как правило, ультразвук. Упругие волны, распространяемые в среде источником ультразвука, в зависимости от своих свойств подразделяются на продольные, поперечные и поверхностные, причём поперечные и поверхностные волны могут распространяться только в твёрдых телах. Поверхностные волны могут распространяться в твёрдых телах только в поверхностном слое, глубина которого не превышает длину волны (λ). Акустические параметры некоторых материалов приведены в таблице 1.
Длина волны равна пути, пробегаемому волной за время полного цикла колебаний. Это время называется периодом колебаний (Т ). Число периодов колебаний в секунду называется частотой колебаний (f). Частота колебаний с периодом колебаний связаны простой зависимостью:
f=
(1)
Длина волны выражается зависимостью
λ = с∙Т, (2)
где с - скорость распространения волны в данной среде.
Учитывая формулы (1) и (2) длину волны можно выразить через частоту:
λ=
. (3)
Эти соотношения справедливы для всех типов волн.
Величина энергии, проходящая в единицу времени через площадь 1 м2, расположенную перпендикулярно к направлению движения волны, называется интенсивностью волны I Вт/м (силой звука). Но поскольку на практике интенсивности звуковых волн изменяются в больших пределах, то для удобства их сравнения применяются относительные логарифмические единицы -децибелы (дБ). Уровень силы звука в децибелах будет:
N = 10∙lg
(4)
где I0 - некоторое пороговое значение интенсивности звуковой волны.
Важными характеристиками для ультразвукового контроля являются значения амплитуд колебаний (А) и звукового давления (Р):
Р = р∙с∙ώ∙А, (5)
где р - плотность среды;
с - скорость распространения волны;
ώ = 2∙π∙f - круговая частота колебаний.
Волновое сопротивление среды Z (Z = р∙с) имеет большое значение при переходе ультразвуковой волны через границу раздела сред.
При прохождении ультразвуковой (УЗ) волны через границу раздела двух сред одна часть энергии волны проходит через границу, а другая отражается от неё. В этом случае интенсивность отражённой волны (Iотр) будет пропорциональна интенсивности падающей волны (Iпад) и коэффициенту отражения R:
Iотр = R∙Iпад. (6)
Коэффициент отражения в свою очередь равен разности волновых сопротивлений граничащих сред:
R = Z1 -Z2 (7)
При R=0 будет наблюдаться полное прохождение ультразвука через границу раздела сред. Чем больше различие волновых сопротивлений сред, тем большая часть энергии отразится от границы раздела сред.
На этом физическом явлении основаны все контактные методы ультразвуковой дефектоскопии. Т.к. при наличии дефекта (несплошности) всегда имеется граница раздела между материалами несплошности и изделия c R ≠ 0 (сталь - шлак, сталь - воздух и т.п.), то в результате на ней будет происходить отражение Уз волны и частичное прохождение её через границу раздела. Поэтому дефекты могут быть обнаружены путём регистрации отражённых или прошедших УЗ волн.
Альтернативы автомобилизации при решении транспортных проблем
В конце 60-х годов в нашей стране происходила широкая дискуссия по поводу транспортных проблем. Специалисты и общественность на конференциях, на страницах журналов и газет высказывали различные предложения. Чтобы избежать очевидных трудностей, возникающих в странах с высоким уровнем автомобилизации ...
Реконструкция неохраняемого переезда на ПК
На Белорусской железной дороге в зависимости от интенсивности движения поездов и транспортных средств переезды делятся на четыре категории. К I категории относятся переезды, расположенные на пересечениях: - железных дорог с интенсивностью движения более 16 поездов/сут. (суммарно в двух направлениях ...
Обработка подъездного пути
Станция С работает с подъездным путем завода на основе ЕТП (единого технологического процесса). Порядок уборки и подачи вагонов в адрес завода определяется договором на эксплуатацию подъездного пути. В данном примере принят вариант обработки вагонов по наличию, т.е. по мере прибытия и поступления н ...