ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие типы электроакустических преобразователей из "Неразрушающий контроль Т3" В воздушно-акустическом способе связи контактной средой между ПЭП I и изделием является воздух. Такой способ контакта приводит к потере чувствительности. Основные причины этого - плохое согласование ПЭП с воздухом, большой коэффициент отражения от границы воздух - твердое тело (см. табл. 1.5), большое затухание УЗ в воздухе. [c.68] Способ используют главным образом для контроля амплитудным методом прохождения (теневым) ОК из материалов с низкими волновыми сопротивлениями типа ПКМ, резин, пластмасс и др., в которых отражения от границы с воздухом меньше, чем для металлов. Затухание УЗ-волн в воздухе велико и резко возрастает с ростом частоты (см. табл. 1.4), поэтому рассматриваемые преобразователи используют на относительно низких частотах (обычно до 0,5 МГц). [c.68] В воздушно-акустическом способе применяют два типа ПЭП с продольными и с изгибными колебаниями [418]. При использовании ПЭП с продольными колебаниями для увеличения передачи энергии через границу пьезоэлемента с воздухом используют просветляющие слои, назначение которых - согласование элементов с различными волновыми сопротивлениями. [c.68] Согласование резко улучшает прохождение упругих колебаний через границу пьезоэлемента с воздухом как при излучении, так и при приеме. [c.68] Так как действие согласующих слоев основано на интерференции звука в них, с укорочением длительности УЗ-импульсов эффективность согласования уменьшается. Рассматриваемые преобразователи обычно применяют без демпфера. Они имеют узкую полосу частот и работают длинными импульсами. Это приближает рассмотренный идеализированный случай к реальности. [c.70] Акустическое согласование преобразователя решает лишь часть проблемы, так как потери энергии при прохождении границ ОК с воздухом остаются очень значительными. Поэтому в аппаратуре, использующей преобразователи с воздушной связью, применяют повышенные напряжения возбуждения излучающих преобразователей и высокочувствительные узкополосные усилители с низким уровнем шумов. [c.70] Таким образом, улучшение согласования газа достигается не только с пьезоэлементом, но и с материалом ОК. Последнее резко увеличивает амплитуду принятого сигнала, так как потери при прохождении упругой волной границы газа со сталью больше, чем границы с пьезоэлементом. [c.70] Зависимость амплитуды сигнала от давления существенно нелинейна. Так, превышение давления над атмосферным на 1 МПа увеличивает амплитуду донного сигнала на - 50 дБ, а с 1 до 7 МПа - всего на 20 дБ. Авторам работы [408] удавалось обнаруживать вертикальный надрез в образце поперечной волной, возбуждаемой при наклонном падении продольной волны на поверхность образца. Описанный эффект предполагается использовать при создании бесконтактного УЗ-снаряда-дефектоскопа для контроля действующих магистральных газопроводов, работающих при давлениях до 7. .. 8 МПа. [c.70] Изгибными колебаниями работают биморфные пьезоэлектрические преобразователи. Они представляют собой пакет из двух одинаковых тонких пьезопластин, склеенных между собой [43 - 45, 51, 318, 394]. Электрически пластины соединены параллельно так, что при подаче напряжения одна из них расширяется, другая сжимается. В результате пакет совершает изгибные колебания как свободная пластина (см. разд. 1.4). [c.70] Как отмечалось, потери энергии при прохождении границ ОК с воздухом очень значительны, однако существуют установки с воздушно-акустической связью, в которых акустические колебания не вводятся в ОК. Для измерения толщины листов, диаметров труб по времени пробега УЗ в воздушных слоях по обе стороны от ОК измеряют толщину этих слоев. Вычитая найденные значения из расстояния между преобразователями, измеряют требуемые величины (см. гл. 6). [c.71] Электростатический способ бесконтактного возбуждения упругих колебаний реализуется в двух вариантах. В первом из них - преобразователе микрофонного типа он работает как конденсаторный микрофон. Подвижным элементом в нем служит тонкая фольга, натянутая над плоским основанием и отделенная от него очень малым зазором. Фольга с основанием образуют конденсатор. При подаче на обкладки конденсатора переменного возбуждающего электрического напряжения фольга притягивается к основанию. Колебания от фольги к ОК передаются по воздуху, т.е. используется воздушно-акустическая связь. [c.71] Во втором (конденсаторном) варианте одной из обкладок конденсатора служит сам ОК (см. табл. 1.8). Используется пондеромоторное взаимодействие внешней пластины с электродом - ОК. [c.71] Иногда в качестве источника поляризующего электрического поля применяют электреты. Например, в электростатическом преобразователе микрофонного типа используют металлизированную фольгу из электретов. Электретами называют специально обработанные диэлектрические материалы (например, парафин, фторопласт), длительно сохраняющие наэлектризованное состояние и создающие электрическое поле в окружающем пространстве. В этом смысле электреты подобны постоянным магнитам. [c.71] Электростатический преобразователь является обратимым и работает также в качестве приемника упругих колебаний. В преобразователе микрофонного типа тонкая мембрана преобразователя обладает малым акустическим импедансом, поэтому электростатические преобразователи лучше согласуются с волновым сопротивлением воздуха, чем пьезоэлектрические. [c.71] Часто электростатические преобразователи конденсаторного типа применяют для исследования колебаний поверхности ОК или другого объекта. Конструкция и расчет таких емкостных преобразователей рассмотрены в [176]. Чувствительность разработанного преобразователя 100 В/мкм, диапазон частот 1. .. 70 МГц. [c.71] Возбуждение колебаний воздушной ударной волной. Известен также способ бесконтактного возбуждения упругих колебаний, основанный на создании в воздухе ударной волны [385 425, с. 108/055]. Путем электрического разряда высоковольтного конденсатора в узком горле расширяющегося рупора получают короткий ( 5 мкс) акустический импульс со сферическим фронтом. На выходе из рупора этот фронт приближается к плоскому и возбуждает практически одновременно значительный по площади участок ОК. Способ используют для контроля многослойных конструкций и изделий из ПКМ модифицированным методом свободных колебаний (см. разд. 4.1.4). [c.71] Электромагнитно-акустический (ЭМА) способ использует эффекты маг-нитострикции, лоренцевского и магнитного взаимодействий катушки с переменным током 2 и токопроводящего изделия в поле электромагнита 5 (см. табл. 1.8) [339]. Более подробно схема ЗЫА-преоб-разователя показана на рис. 1.40, а. Эффект лоренцевского (электродинамического) вза-имодействия состоит в следующем. Переменный ток / или h в катушках (в преобразователе делается только одна из этих катушек) индуцирует в электропроводящем ОК вихревые токи (токи Фуко). Они взаимодействуют с постоянным полем магнита, создающего индукцию В. [c.72] В результате в ОК возбуждаются упругие колебания. Направление последних (направления смещения частиц ОК) показано стрелками. Оно перпендикулярно к направлениям тока и магнитного поля. Если преобразователь имеет катушку с током I, которая размещена под полюсом магнита, где индуктивность магнитного поля В направлена перпендикулярно к поверхности, то возбуждается поперечная Т -волна. Если катз ыка с током I размещена между полюсами магнита, где индуктивность направлена вдоль поверхности, то возбудится продольная -волна. Рассматриваемые эффекты обратимы, их используют также для приема УЗ. [c.72] На рис. 1.40, в представлена одна из возможных схем ЭАП для возбуждения наклонной поперечной горизонтально поляризованной (ТН или 8Н) волны, в которой колебания совершаются в плоскости, перпендикулярной к плоскости падения. По проводнику (части катушки) идет ток I. Одинаковые полюса нескольких магнитов расположены на расстоянии т друг от друга. Третье направление, в котором происходят колебания, перпендикулярно к плоскости рисунка. Фронт ТН волны показан тонкой сплошной линией. [c.72] Вернуться к основной статье