Расчет акустического тракта для случая прямого преобразователя

Акустическим трактом называют путь ультразвукового сигнала от излучателя до дефекта или отражателя и далее к приемнику колебаний (излучатель — протектор — жидкость — ОК — дефект — ОК — жидкость — протектор — приемная пьезопластина).

В акустическом тракте могут возникать следующие эффекты: ослабление в протекторе, отражение, преломление, трансформация на границе ОК и на дефекте, затухание (поглощение, рассеяние) при распространении ультразвука в контролируемой среде.

На амплитуду полезного сигнала оказывают влияние различные факторы: форма дефекта, его размеры, ориентация дефекта в ОК. Рассчитать акустический тракт означает определить амплитуду полезного сигнала в зависимости от формы, размера дефекта, размера преобразователя, глубины залегания дефекта, акустических свойств материала и частоты колебаний.

В ультразвуковой дефектоскопии получены формулы акустического тракта для отражателей простой геометрической формы. Чтобы применить данные формулы к дефектам (отражателям) более сложной формы, вводят понятие эквивалентного размера дефекта.

Расчет акустического тракта в дальней зоне. Для модельных отражателей, расположенных в дальней зоне, выведены форму;

А

лы для отношения амплитуд — зондирующего сигнала и сигнала, ог;

А раженного дефектом и принятого преобразователем.

В табл. 7.1 приведены принципиальные схемы и расчетные формулы для нескольких наиболее часто встречающихся моделей отражателей в акустическом тракте прямого преобразователя.

Таблица 7.1

Формулы акустического тракта для прямого преобразователя.

Окончание табл. 7.1.

Примечание. S — площадь излучателя; з — площадь дискового отражателя; X — длина поперечной волны в изделии; г — расстояние от пьезопластины до отражателя; а — коэффициент затухания в среде; d — диаметр цилиндрического отражателя.

Расчет акустического тракта в ближней зоне. Необходимо помнить, что вышеприведенные формулы для расчета соотношения амплитуд, отраженных от дефектов и зондирующих сигналов, справедливы для дальней зоны.

Для ближней зоны формулы расчета акустического тракта выглядят несколько иначе. Например, для плоскодонного отражателя соот- д

ношение — в ближней зоне определяется по формуле.

где коэффициент (1 …4) зависит от длительности импульса;

5 — площадь дефекта;

S — площадь пьезопластины;

8 — коэффициент затухания в среде; г — расстояние от ПЭП до дефекта.

При контроле нужно обязательно учитывать положение дефекта. В ближней зоне количественный контроль не ведут. Из-за множителя (1…4) амплитуду отражения в ближней зоне можно оценить лишь приближенно.