ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поле прямого контактного преобразователя из "Неразрушающий контроль Т3" В дальней зоне дальнем поле, зоне Фраунгофера) формируется расходящийся пучок лучей. Излучается как бы сферическая волна, но распространяющаяся не равномерно во все стороны от источника, а в пределах конуса - основного лепестка. Максимум амплитуды соответствует оси преобразователя акустическая ось или центральный луч). С увеличением угла между направлением какого-либо луча и осью амплитуда уменьшается, появляются боковые лепестки. Зависимость амплитуды излучения от направления луча называется диаграммой направленности. [c.82] При некотором угле угле раскрытия) амплитуда излучения равна нулю для непрерывного излучения, а для импульсного наблюдается минимум). Угол раскрытия определяет основной лепесток. За его пределами обычно появляются боковые лепестки, которые являются источниками помех. [c.82] В дальней зоне амплитуда плавно уменьшается с увеличением расстояния от преобразователя. В ближней зоне амплитуда изменяется от положения в пространстве сложным образом. [c.82] При конструировании преобразователя обычно стремятся уменьшить осцилляции амплитуды в ближней зоне и повысить направленность в дальней зоне, т.е. уменьшить угол раскрытия и боковые лепестки. Исследования показывают, что решить одновременно все задачи не удается. Некоторые практические условия контроля требуют, наоборот применения преобразователя с широкой диаграммой направленности. [c.82] Дискообразный преобразователь. Ближняя и дальняя зоны хорошо выражены в поле преобразователя с дискообразной (круглой) пьезопластиной, как отмечалось ранее. На рис. 1.45, б схематически изображено поле излучения в ближней и дальней зонах, а на рис. 1.45, а - изменение амплитуды излучения на оси х, совпадающей с геометрической осью диска. На рис. 1.46 показан общий вид поля излз е-ния-приема круглого преобразователя в безразмерных координатах х Ы и (р -расстояние точки В от оси х). [c.82] При излучении коротких импульсов сглаживаются максимумы и минимумы. Это хорошо видно для поля излучения-приема на рис. 1.46. Кривые справа соответствуют дгшнному импульсу с показателем длительности V = 0,05, а слева - короткому с V = 0,17. На рис. 1.47, аъ б показаны линии равного ослабления амплитуды излучения соответственно для V = 0,014 и у = 0,17. [c.83] Если радиус а круглого преобразователя (точнее, его пьезопластины) значительно больше длины волны (что обычно выполняется), то N вычисляется с достаточной точностью по формуле (1.26). [c.84] а от других - требующие его сжатия), амплитуда уменьшается [319]. [c.84] Экранируя зоны пьезопластины, от которых сигнал приходит в противофазе, или сдвигая фазу на кИ (путем переключения электродов), добиваются существенного увеличения амплитуды в точке В. На этом основана фазовая фокусировка. [c.84] Оценивать дефекты, находящиеся в ближней зоне, по амплитудам отраженных сигналов трудно можно ошибиться в определении местоположения и числа дефектов. Например, на расстоянии х = N12 от преобразователя (в середине ближней зоны, см. рис. 1.46) поле имеет минимум на оси ПЭП, а в стороне - максимум. При поиске и оценке дефектов по максимумам эхосигналов дефектоскопист, найдя в действительности один дефект, решит, что найдено два дефекта, расположенных по сторонам от истинного положения дефекта. [c.84] В дальней зоне появление максимумов и минимумов акустического поля под влиянием разности фаз приходящих волн происходит только, когда точка В находится в стороне от оси преобразователя. Основная часть поля имеет вид расходящихся конусом лучей из центра преобразователя. Амплитуда поля излучения вдоль оси X уменьшается по закону Б/ Хх). [c.85] На рис. 1.48 дан пример диаграммы направленности в относительных единицах и децибелах. Сравнение графиков демонстрирует различие масштабов в представлении результатов в относительных единицах лепестки едва заметны, а в децибелах хорошо видна их структура, но они кажутся преувеличенно большими. [c.85] Показанный на рисунке вид лепестки имеют в сечении пространственного акустического поля плоскостью рисунка. В действительности каждый лепесток ограничивается двумя коническими поверхностями с большим и меньшим углами при вершине. [c.85] Уменьшение коэффициента п по сравнению с дискообразным преобразователем показывает, что кольцеобразный пьезоэлемент имеет более узкую диаграмму направленности, чем дискообразный. Одновременно с этим увеличились боковые лепестки. [c.87] Преобразователи с кольцеобразным пьезоэлементом редко применяют в дефектоскопии, так как уменьшение полезной площади излучателя-приемника снижает чувствительность. [c.87] Прямоугольный преобразователь. Пьезопластину прямоугольной формы применяют в наклонных и РС-преобразо-вателях. Здесь рассмотрено поле такой пластины без акустической задержки. [c.87] Расхождение лучей (диаграмму направленности поля излучения прямоугольного преобразователя) описывает формула табл. 1.10. Из нее следует, что направленность разная в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и зависит от волнового размера пластины в каждой плоскости. Диаграмма направленности поля изл5 ения-приема получается возведением в квадрат формул табл. 1.10, как показано на рис. 1.49 и 1.50. [c.88] Пример 1.11. Сравнить преобразователи с пластинами разной формы с позиций наилучшей направленности полей излучения-приема в стали. Частота /= 2,5 МГц, максимальный размер пластины 2а = 20 мм. [c.88] Таким образом, квадратная пластина обеспечивает наихудшую, а кольцеобразная - наилучшую направленность. Но кольцеобразная пластина имеет меньшую полезную площадь (а следовательно, и меньшую чувствительность), чем круглая такого же диаметра для нее уровень боковых лепестков в 0,4/0,14 = 2,9 раза выше, поэтому обычно применяют круглые пластины. [c.89] Преобразователи с сильно вытянутой пьезопластиной представляют интерес в отношении увеличения полосы изделия (например, листа), контролируемого за один проход. Такие преобразователи называют широкозахватными. Недостаток таких преобразователей заключается в неравномерности чувствительности вдоль большей стороны пластины из-за интерференции в ближней зоне. Для выравнивания чувствительности предложен ряд способов, например ширина пластины в центральной части сужается. [c.89] Вернуться к основной статье