Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







В импедансных дефектоскопах механические импедансы оценивают с поверхности изделия в зонах возбуждения в нем изгибных колебаний звуковых или низких ультразвуковых частот.





Изменения механического импеданса преобразуют в соответствующие им изменения электрического сигнала который обрабатывают в электронном блоке дефектоскопа и представляют на индикаторе или используют для управления исполнительными механизмами.

В отличие от широко применяемого в ультразвуковой дефектоскопии понятия характеристического импеданса или удельного волнового сопротивления ( - плотность среды, с - скорость звука в ней), характеризующего среду, в которой распространяются упругие волны, механическим импедансом Z называется комплексное отношение силы, действующей на поверхности (или в точке) механической системы к средней колебательной скорости на этой поверхности (или в точке) в направлении силы. Таким образом, механический импеданс является характеристикой конструкции, а не среды. Понятие механического импеданса относится к линейным системам, находящимся в состоянии стационарных гармонических колебаний.

Механический импеданс как комплексная величина представляется в виде Z=R+jX, где R - активная, а X - реактивная составляющие, - модуль, или в виде , где ;

 

Инерционную реактивную составляющую принято считать положительной, упругую - отрицательной.

Механический импеданс многослойной конструкции в зоне приложения возмущающей силы определяется всеми элементами этой конструкции, соединенными в одну механическую систему. Когда все слои конструкции связаны (например, склеены) между собой, она колеблется как единое целое и модуль | Z1|механического импеданса имеет максимальное значение. Если в изделии имеется дефект в виде нарушения соединения между слоями, то жесткость отделенного им участка изделия оказывается меньше жесткости в зонах доброкачественного соединения слоев. Поэтому модуль | Z2 | механического импеданса изделия в дефектной зоне будет меньше, чем | Z1|. В общем случае в зоне дефекта меняется также отношение (а иногда и характер (знак) реактивной составляющей X). Таким образом, дефект соединения может быть обнаружен по изменению механического импеданса изделия. Устройством, чувствительным к изменению механического импеданса контролируемого объекта, служит преобразователь дефектоскопа. В импедансных дефектоскопах применяют совмещенные, раздельно-совмещенные и бесконтактные преобразователи. Первые два из них используют пьезоэлектрическое возбуждение и прием упругих колебаний. В бесконтактных преобразователях колебания возбуждаются электромагнитно-акустическим ЭМА) способом, и принимаются микрофоном.

Преобразователь (рис.5) представляет собой стержень (5), на торцах которого размещены возбуждающий колебания (2) и измерительный (6) пьезоэлементы. Между объектом контроля (11) и пьезоэлементом (6) находится контактный наконечник (9) со сферической поверхностью. Пьезоэлемент (2) соединен с генератором (4) синусоидального электрического напряжения, пьезоэлемент (6) – с усилителем (10). Масса (3) повышает мощность излучения в стержень (5). Генератор и усилитель соединены с блоком (7) обработки сигнала с индикатором (8) на выходе. Блок (7) управляет сигнальной лампочкой (1) и самописцем (на рисунке не показан), регистрирующем дефекты при использовании прибора в системах механизированного контроля.

Рис. 5. Структурная схема импедансного дефектоскопа

Совмещенный преобразователь контактирует с контролируемым объемом в одной зоне, через которую происходит как возбуждение упругих колебаний, так и оценка механического импеданса.

Раздельно - совмещенный преобразователь имеет две зоны контакта с контролируемым объектом. Через однуиз них происходит возбуждение, через другую - прием упругих колебаний. Для излучения и приема служат разные вибраторы, размещенные в общем корпусе и акустически изолированные друг от друга.

Совмещенные преобразователи используются также в импульсных импедансных дефектоскопах (а. с. 1226296 СССР). В этом случае в системе преобразователь - контролируемый объект возбуждают импульсы свободно затухающих упругих колебаний. Признаком дефекта служит изменение амплитуды, несущей частоты и фазы выходного сигнала преобразователя. Совмещенные преобразователи импульсных дефектоскопов принципиально не отличаются от описанного преобразователя.

Преимущество совмещенного преобразователя - контакт с изделием св одной, малой по площади зоне, недостаток - относительно небольшая глубина залегания выявляемых дефектов. Этот недостаток связан с влиянием упругого сопротивления к контактная гибкость) зоны контакта преобразователя с изделием.

Импеданс Zк соединен с импедансом Zн изделия цепочкой, что на эквивалентной схеме соответствует параллельному соединению этих элементов. Поэтому импеданс общей механической нагрузки преобразователя

.

С увеличением глубины залегания дефекта величина|Zн| быстро увеличивается. Когда она становится много больше | Zк |, импеданс изделия практически перестает влиять на Z0 и дефектыне выявляются.

При работе совмещенными преобразователями используют непрерывные колебания с частотой: 200 - 8 кГц, а также импульсы с несущей частотой до 6 кГц.

Раздельно-совмещенные (РС) преобразователи могут работать в. непрерывном и импульсном режимах, причем последний получил преимущественное распространение. Обобщенная структурная схема импульсного импедансного дефектоскопа с РС - преобразователем показана на рис. 6. Идентичные пьезоэлектрические вибраторы (1) и (9) со сферическими контактными наконечниками размещены в общем корпусе преобразователя и акустически изолированы друг от друга.

Рис. 6. Структурная схема импедансного дефектоскопа с раздельно-совмещенным преобразователем.

 

В излучающем вибраторе (1) с помощью управляемого синхронизатором (3) генератора (2)возбуждаются продольные упругие колебания, несущая частота которых соответствует основной частоте нагруженного вибратора. Вибратор (1) возбуждает в контролируемом изделии ( 10)изгибные волны, распространяющиеся во все стороны. Эти волны принимаются приемным вибратором (9) и преобразуются им в электрические сигналы. После усиления усилителем (7) эти сигналы поступают в блок обработки информации (6) соединенный с индикатором (5) и автоматическим сигнализатором дефектов (8). Последний управляет работой расположенной в преобразователе теле сигнальной лампы, самописца или исполнительно механизма. При использовании амплитудно-фазовой обработки сигнал с генератора (2) через блок (4) управления фазой поступает на второй вход блока (6). Изменение в зонах дефектов меняет амплитуду и фазу принятых сигналов, что регистрируется дефектоскопом.

Дефекты выявляются лишь при одновременном нахождении излучающего и приемного вибраторов в дефектных зонах. Поэтому базу преобразователя (расстояние между точками касания вибраторов с изделиями) выбирают как можно меньшей.

Преимуществом РС - преобразователей перед совмещенными является большая глубина залегания обнаруживаемых дефектов (до 15-20мм в пластиках), что объясняется другим механизмом влияния контактной гибкости В отличие от совмещенных, РС - преобразователи эффективны и при . По чувствительности к мелким, неглубоко залегающим дефектам, РС - преобразователи уступают совмещенным. Это связано с невозможностью выявления дефектов, протяженность которых меньше базы преобразователя.

Импедансный дефектоскоп с бесконтактным преобразователем содержит генератор, питающий обмотки ЭМА - излучателя, усилитель принятых микрофоном сигналов и блок обработки информации с индикатором и выходами на исполнительные устройства.

Бесконтактный ЭМА - преобразователь возбуждает упругие колебания через зазор толщиной порядка десятых долей миллиметра. Так как ЭМА способ позволяет возбуждать упругие колебания только в проводящих средах, область применения этого преобразователя ограничена конструкциями с металлическими обшивками.

 

Метод свободных колебаний.

Методы колебаний основаны на зависимости характеристик колебаний от физико-механических свойств изделий.

Дефекты (трещины, раковины, сколы, забоины, несплошности материала, именение геометрии, размеров изделий и т.д.), как правило, приводят к изменению распространения колебательной энергии по основным модам собственных колебаний, к изменению амплитуд, частот и фазы колебаний.

Имеются следующие способы возбуждения колебаний в изделии:

1) кратковременное возбуждение колебаний;

2) непрерывное возбуждение колебаний.

Таким образом, в связи с вышеизложенным, низкочастотные методы контроля по способу возбуждения колебаний в изделии делятся на

· Метод вынужденных колебаний;

· Метод свободных колебаний.

Структурная схема некоторых устройств, реализующих низкочастотные методы контроля приведена на рис. 1.

 

а) Метод свободных колебаний

б) Метод вынужденных колебаний

Рис. 1. Структурная схема устройств реализующих низкочастотные методы контроля: а) метод свободных колебаний; б) метод вынужденных колебаний

 

Сущность метода свободных колебаний заключается в возбуждении в диагностируемом объекте упругих колебаний путем нормированного кратковременного механического воздействия; регистрации собственных колебаний после снятия возбуждающей силы; анализ полученных колебанийразличными способами; принятии решения о наличии или отсутствии дефекта.

Метод свободных колебаний используется очень давно при проверке стеклянной посуды, ударных музыкальных инструментов, бандажей железнодрожных колес, рельс и других объектов по «чистоте звука», вызываемого механическим ударом. Быстро затухающий нечистый звук или появление в спектре колебаний дополнительных частот, например, дребезжания, - признак наличия дефекта. Этот метод субъективен и зависит от остроты слуха человека.

Возбуждение свободных колебаний может осуществляться:

с помощью нормированного механического удара (молоточком, электроударником, брошенным с определенной высоты металлическим шариком…);

- звуковым полем;

- электромагнитным полем.

Прием свободны колебаний объекта может восприниматься: микрофоном, вибродатчиком, лазерным датчиком.

В качестве информативных параметров используют следующие характеристики свободны колебаний:

- время затухание свободных колебаний;

- изменение частоты, амплитуды и фазы колебаний.

С использованием вышеназванных информативных параметров существуют различные способы обнаружения дефектов.







Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.