Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии» Бийск (стр. 2 из 3)
3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
Цель работы: получение практических навыков в работе с промышленным дефектоскопом с пьезопреобразователями различного исполнения и эталонными образцами, выполненными в соответствии со стандартом при контроле сварных соединений.
3.1 Основные понятия УЗ дефектоскопии
УЗ дефектоскопия – это сочетание методов неразрушающего контроля, основанных на применении упругих волн УЗ диапазона различного вида: продольных, поперечных, поверхностных и т.д.
В основе УЗД лежат эффекты взаимодействия нарушения сплошности (трещины, раковины, расслоения) или однородности (крупнозернистость, фазовая неоднородность) с пучком зондирующих УЗ колебаний, что приводит к изменению амплитуд или других параметров (фазы, амплитуды, импеданса), регистрируемых в процессе контроля в зависимости от реализуемого метода.
Благодаря большому числу измеряемых параметров, которые могут быть использованы в различных сочетаниях, УЗД является одним из наиболее универсальных методов НК.
Эхо-метод основан на посылке в изделие коротких акустических импульсов и регистрации интенсивности и времени приема эхо-сигналов, отраженных от поверхности изделия и различного рода эффектов.
Кроме блока питания дефектоскоп содержит следующие специализированные блоки:
- блок электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);
- блок развертки (БР);
- генератор импульсов возбуждения (ГИВ);
- блок автоматической сигнализации дефектов (АСД);
- блок приемного устройства (УП);
- блок измерителя отношений (ИО);
- блок цифрового отсчета (БЦО).
Дефектоскоп может работать в следующих режимах:
- режим «db» – измерение отношений входных амплитуд сигналов в децибелах;
- режим «min H» – измерение глубины залегания дефекта в миллиметрах при работе с совмещенными и раздельно-совмещенными пьезоэлетрическими преобразователями (ПЭП);
- режим «min X» – измерение Х координаты дефекта в миллиметрах при работе с наклонным ПЭП;
- режим «min Y» – измерение Y координаты дефекта (глубины залегания) в миллиметрах при работе с наклонным ПЭП;
- режим «µs» – измерение временного интервала электрических импульсов;
- дежурный режим.
В режиме «db» дефектоскоп работает следующим образом. В стабилизаторе напряжения вырабатываются синхроимпульсы, запускающие ГИВ, который вырабатывает колоколообразный импульс с ПЭП. УЗК, отраженные от дефекта или границы изделия, принимаются ПЭП и в виде радиоимпульсов поступают на вход УП, где усиливаются и выпрямляются. С выхода УП видеоимпульса поступают на блок ЭЛТ и БЦО для измерения времени поступления импульса. На второй вход УП поступает сигнал временной регулировки чувствительности (ВРЧ) с выхода блока ИО, который выравнивает чувствительность УП по времени прихода сигналов, отраженных от дефекта. В блоке АСД вырабатывается строб, который управляет работой ИО и поступает на блок ЭЛТ для индикации на экране. Временной интервал отображается на цифровом табло БЦО непосредственно в микросекундах. При последовательном касании сенсорного поля «µs» происходит переключение пределов измерения.
Для регулирования усиления входных сигналов УП снабжен аттенюатором и схемой регулирования чувствительности.
В целях оперативности настройки дефектоскопа кривая ВРЧ выведена на экран ЭЛТ (с возможностью отключения), а для компенсации выравнивания амплитуд введен регулятор формы ВРЧ.
БР вырабатывает пилообразное напряжение с горизонтального отклонения луча ЭЛТ, подсветки и балансирующие импульсы и обеспечивает возможность вывода на экран кривой ВРЧ или строба АСД.
БЦО кроме индикации результатов контроля позволяет производить измерения временных интервалов, длительности и задержки развертки, длительности и задержки стробов АСД и ВРЧ, длительность импульса установки «О».
В дежурном режиме обеспечивается подача напряжения от аккумуляторной батареи только на канал ЭЛТ.
Необходимо помнить, что в дефектоскопии понятие «строб-импульса» (строба) определяется, как выделенный в виде прямоугольного импульса участок на развертке ЭЛТ. Функционально строб служит для выделения на развертке той области, где возможно появление импульсов от дефектов. Это повышает удобство наблюдения при визуальном контроле и обеспечивает синхронизацию цепей БЦО при проведении соответствующих измерений.
3.2 Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с основными положениями разделов 5 и 6 «Руководства по эксплуатации дефектоскопа УД2-12».
2. Ответить на вопросы руководителя по порядку включения и местонахождению основных органов управления дефектоскопа.
3. Подключить прямой преобразователь для настройки измерителя времени БЦО дефектоскопа на эталоне СО-1, выполненном из оргстекла. Включить и настроить дефектоскоп.
4. Подключить к дефектоскопу вместо прямого наклонный преобразователь. Наблюдать за поведением эхоимпульса на различных искусственных дефектах эталона 1.
5. Заменить эталон СО-1 на стандартный образец СО-2А, изготовленный из стали 20. Провести работы по определению угла ввода УЗК и ширины основного лепестка диаграммы направленности преобразователя. Определить время прихода отраженного импульса и скорость УЗ волны в образце.
6. Используя образец-имитатор сварного соединения, по полученному времени прихода и известной скорости УЗК определить источник отражения эхо-импульса.
Контрольные вопросы
1. Что такое «строб-импульс» и для чего он используется в дефектоскопии?
2. Для чего служит блок АСД?
3. Назначения и характеристики блока ВРЧ.
4. В каком режиме возникает наибольшая потребность в системе ВРЧ?
5. Каков угол ввода колебаний в образец СО-2А?
6. Какова рассчитанная скорость колебаний в образце?
7. Что служит источником эхо-сигнала на образце-имитаторе?
4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. НАДЕЖНОСТЬ ОПЕРАТОРА В СОСТАВЕ РАДИОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Радиометрический метод неразрушающего контроля (НК) основан на свойствах прохождения ионизирующего излучения через вещество. Узким (коллимированным) пучком излучения сканируют контролируемый объект, последовательно просвечивая все его участки. Излучение, прошедшее через объект, регистрируется детектором – преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности излучения, попадающего в детектор. Электрический сигнал с детектора поступает на регистрирующее устройство, в качестве которого обычно применяют самопишущий прибор или персональный компьютер в комплекте с аналого-цифровым преобразователем. При наличии дефектов в материале, например, раковин, регистрирующее устройство отмечает изменение интенсивности излучения. Сканирование обычно осуществляется перемещением объекта относительно неподвижных источника и детектора. Реже перемещают источник и детектор при неподвижном или движущемся объекте. Основными параметрами процесса радиометрического НК являются:
- объем минимального выявляемого дефекта (см3);
- производительность (см3/сек);
- точность определения размеров дефекта;
- вероятность обнаружения минимального выявляемого дефекта;
- вероятность ложного обнаружения.
К конструктивным параметрам радиометрического дефектоскопа относятся:
- энергия и активность источника излучения;
- размеры коллимационного отверстия (апертуры) детектора;
- скорость сканирования;
- постоянная времени интегрирования сигнала с детектора.
Традиционная задача НК заключается в достижении выявляемости определенных заранее минимальных дефектов с заданной надежностью при максимальной производительности. Эта задача решается путем выбора конструктивных параметров дефектоскопа. Исходными данными задачи являются:
- характеристики объекта контроля (линейный коэффициент ослабления (ЛКО));
- излучения в материале объекта, просвечиваемая толщина;
- минимальный объем выявляемого дефекта;
- энергия и активность источника излучения;
- вероятность обнаружения дефекта заданного минимального объема;
- вероятность ложной браковки.
Цель работы:
- определение оптимальных параметров радиометрического дефектоскопа, позволяющего выявлять дефекты с заданной надежностью. Искомыми параметрами являются:
- размеры окна коллиматора b1 и b2;
- скорость сканирования V;
- постоянная времени интегрирования t.
Исходные данные:
- источник гамма-излучения – радиоактивный изотоп Со60 активностью Q=100 Ки;
- линейный коэффициент ослабления материала контролируемого объекта m=0,1 см-1;
- толщина объекта в направлении просвечивания L=100 см;
- расстояние источник–детектор R=100 см;
- объем минимального выявляемого дефекта D=2 cм3;
- вероятность выявления минимального дефекта Р1=0,95;
- вероятность ложной браковки Р0=0,01.
4.1 Основные теоретические сведения
1. Изотопный источник излучает в единицу времени случайное число гамма-квантов. Среднее число квантов, попадающих в детектор за 1 с при наличии объекта контроля, определяется по формуле
(1)2. Посредством детектора и регистрирующего устройства измеряется поток гамма-квантов, усредненный за время t. Зарегистрированный сигнал является случайной величиной со средним значением
(a – коэффициент пропорциональности) и среднеквадратичным отклонением 
. Заметим, что при увеличении 
относительная флуктуация 
уменьшается.