Defektoskopia za pomocą fal ultradźwiękowych

Prezentacja na temat: "Defektoskopia za pomocą fal ultradźwiękowych"— Zapis prezentacji:

1 Defektoskopia za pomocą fal ultradźwiękowych

2 Propagacja fal Ośrodek nieograniczony
Fale podłużne Fale poprzeczne

3 Propagacja fal Ośrodek ograniczony
W miejscach zgęszczenia następuje spęcznienie przekroju a w miejscach rozrzedzenia – zwężenie Fale podłużne w cienkich prętach

4 Fala powierzchniowa (fala Rayleigha)
Cząstki ośrodka poruszają się po torach eliptycznych. Podłużna składowa przemieszczenia maleje do zera na głębokości 0,2 λ, Składowa poprzeczna (w płaszczyźnie pionowej) maleje do zera na głębokości 2λ. Tor cząstek jest: -         eliptyczny ze zmianą kierunku obiegania dla h <0,2 λ liniowy (tylko poprzeczna polaryzacja) dla h = λ.

5 Fale Lamba (fale płytowe)
ośrodek ograniczony dwiema równoległymi płaszczyznami. Fale Rayleigha rozchodzą się po obu powierzchniach i oddziaływają na siebie dla grubości h  λ . Dwie postacie przemieszczania: fale symetryczne, antysymetryczne

6 Generacja fal Lamba Fala podłużna pada pod kątem α na powierzchnię płyty a fala Lamba powstaje przy odpowiednio dobranej wartości kąta padania, grubości płyty i częstotliwości fal

7 Fale Love’a Fale poprzeczne, rozchodzące się w warstwie znajdującej się na podłożu o innych właściwościach akustycznych.  Są spolaryzowane w płaszczyźnie warstwy, w której się rozchodzą.  Prędkość fal poprzecznych w warstwie musi być mniejsza od prędkości fal w podłożu.

8 Prędkość fal ultradźwiękowych w ośrodkach izotropowych
Współczynniki sprężystości Cij λ, μ - stałe Lamego  E - moduł sprężystości podłużnej,  G – moduł sprężystości poprzecznej,  K – moduł sprężystości objętościowej, ν – współczynnik Poissona. 0,2 < ν < 0,5

9 Prędkość fal ultradźwiękowych w ośrodkach izotropowych
ρ – gęstość ośrodka prędkość fal podłużnych: prędkość fal poprzecznych

10 Prędkości fal w ośrodkach ograniczonych przestrzennie

11 Prędkości fal w ośrodkach ograniczonych przestrzennie

12 Tłumienie fal ultradźwiękowych

13 Tłumienie fal ultradźwiękowych

14 Odbicie i załamanie fal ultradźwiękowych

15 Odbicie i załamanie fal ultradźwiękowych

16 Odbicie i załamanie fal ultradźwiękowych

17 Odbicie fal dźwiękowych przy ukośnym padaniu

18 Odbicie fal dźwiękowych przy ukośnym padaniu

19 Odbicie fal dźwiękowych przy ukośnym padaniu

20 Odbicie fal dźwiękowych przy ukośnym padaniu

21 Przetworniki fal ultradźwiękowych
Metody wytwarzania fal ultradźwiękowych

22 Przetworniki fal ultradźwiękowych
Metody wytwarzania fal ultradźwiękowych

23 Przetworniki fal ultradźwiękowych

24 Przetworniki fal ultradźwiękowych

25 Przetworniki fal ultradźwiękowych
Przetworniki magnetostrykcyjne

26 Przetworniki fal ultradźwiękowych
Przetworniki magnetostrykcyjne

27 Głowice ultradźwiękowe

28 Głowice ultradźwiękowe

29 Głowice ultradźwiękowe

30 Głowice ultradźwiękowe

31 Defektoskop ultradźwiękowy

32 Pomiar prędkości fal

33 Pomiar prędkości fal

34 Zasady detekcji wady

35 Zasady detekcji wady

36 Metody wykrywania wad 1. Spawy podłużne

37 Metody wykrywania wad 1. Spawy podłużne

38 Metody wykrywania wad 1. Rury

39 Metody wykrywania wad 1. Rury

40 Metody wykrywania wad 1. Blachy

41 Metody wykrywania wad 1. Blachy

42 Wzorce wad Wzorzec W1

43 Wzorce wad Wzorzec W1

44 Określanie wielkości wady za pomocą wysokości echa metoda OWR O – odległość, W – wzmocnienie, R - rozmiar k-krotny wzrost powierzchni wady reflektora powoduje k-krotny wzrost wysokości echa wady. Wysokość echa wady w funkcji odległości od przetwornika. 1.    Wada o nieskończonych wymiarach (reflektor dna) w polu bliskim – echo nie zmienia się w polu dalekim – echo maleje proporcjonalnie do odległości  1/l 2.    Wada o wymiarach mniejszych od średnicy wiązki w polu bliskim – echo wzrasta (niejednoznaczność) w polu dalekim – echo maleje proporcjonalnie do kwadratu odległości  1/l2

45 Wykres OWR

46 Wykres OWR W trakcie badania elementu o grubości 180 mm znaleziono płaską wadę na głębokości l = 80 mm. Jaki jest rozmiar wady? Ustalono wzmocnienie dla echa dna, tak, aby wynosiło 0,4H →WD = 19 dB; dla echa wady ustalono wzmocnienie dla 0,4H → WW = 41 dB. Wzrost wzmocnienia W = -22 dB. Z wykresu OWR (dla danej sondy):

47 Wykres OWR

48 Wykres OWR

49 Zadanie: ustalić wzmocnienie przy którym będzie widziana wada o średnicy równoważnej d = 1,5 mm w odległości L = 150 mm. Dane: głowica fal podłużnych typ 2LN Materiał badany: stal (cL = 5,94 mm/s). Rozwiązanie: średnica skuteczna przetwornika Dsk =  25 = 24,25 mm, długość pola bliskiego: N = Dsk 2 /4c = 49,5 mm. unormowana odległość dna dla wzorca W1: LD = 100 mm  A = ID / N = 2,02.  wzmocnienie dla punktu odniesienia z OWR : -WD = 4 dB. unormowany rozmiar i odległość wady:  RW = d / Dsk = 1,5/ 24,25 = 0,06  AW = IW / N = 150/ 49,5 = 3,03.  z OWR wzmocnienie dla punku odpowiadającej wadzie –WW = 49 dB.  Wzmocnienie konieczne do ustawienia echa dna wzorca W1 na wysokość 0,4 H należy zatem zwiększyć o różnice wzmocnień odczytanych z wykresu OWR dla punktu odniesienia i wady: W = WW – WD = 49-4 = 45 dB