Определение толщины элемента при одностороннем доступе.
В серийно выпускаемых для этой цели толщиномерах используется непрерывное излучение продольных ультразвуковых волн регулируемой частоты. На рис.9.2 показан график распространения колебаний (условно направленных не вдоль, а поперек направления луча) по толщине стенки. Дойдя до противоположной се грани, волна отражается и идет в обратном направлении. Если проверяемый размер h точно равен длине полуволны (или кратен этой величине), а противоположная грань соприкасается с менее плотной средой, то прямые и отраженные волны совпадают. Амплитуды колебаний самой пьезопластинки при этом резко возрастают (явление резонанса), что сопровождается соответствуюшим увеличением разности потенциалов на се поверхностях.
Рис. 9.2. Схема измерения толщнны резонанснымметодом;
]-исследуемая деталь; 2 - пьезоэлемент; 3 - совпадающие амплитуды прямой и обратной «стоячей» волны; h - толщина детали.
Замерив соответствующую резонансную частоту f и зная скорость распространения волн по длине 2h (суммарный ход прямого и отраженного лучей), находим проверяемую толщину по формуле:
Для стали скорость продольных ультразвуковых волн практически постоянна (v=5,7 W5 см/сек), что дает возможность, меняя частоту в пределах от 20 до 100 тыс. гц, надежно измерять толщину стенок от долей миллиметра до нескольких сантиметров.
Определение глубины трещин в бетоне. Излучающий и приемныйпреобразователи А и В располагаются симметрично относительно краев трещины на расстоянии а друг от друга (рис.3.7). Колебания, возбужденные в точке А, попадут в точку В по кратчайшему пути:
АСВ =hh2 + а2
где а - глубина трешины.
При скорости v на это потребуется время
4h2 +а2>h = определяемое экспериментально
где скорость v определяется обычно на неповрежденных участках поверхности. По указанному методу могут быть исследованы трещины глубиной до нескольких метров.
Рис. 9.3. Определение глубины поверхностной трещины в бетоне:
1 - бетонный массив; 2 - трещина; А - излучающий и В - приемный преобразователи
Следует, однако, иметь в виду следующее:
1)значения v на поверхности и в глубине массива могут несколько
отличаться;
2)длина пути АСВ немного возрастет в случае не вертикальности
трещины и, наоборот, может существенно уменьшиться при наличии в тре
щине воды, являющейся хорошим проводником ультразвуковых волн.
В ответственных случаях возможно получить данные для глубоких трещин. Отметим также другие практически наиболее важные области применения ультразвуковых методов.
В бетонных и железобетонных конструкциях производится:
- определение прочности бетона по корреляционным зависимо
стям между скоростью распространения ультразвуковых волн и прочно
стью бетона на сжатие, устанавливаемым путем параллельных ультразвуко
вых и прочностных испытаний образцов бетона заданного состава и режи
ма изготовления (при контроле вновь изготовляемых конструкций и дета
лей) или образцов, извлеченных из возведенных сооружений. В случае не
возможности отбора образцов из уже эксплуатируемых конструкций ориен
тировочное определение прочности бетона возможно по тарировочной за
висимости;
- контроль однородности бетона в сооружениях;
- выявление и исследование дефектов в бетоне сквозным прозву-
чиванием (возможным и при значительных толщинах бетона - до Юм и
более) и путем измерений на поверхности конструкций. О наличии и характере дефектов и повреждений судят при этом по изменениям скорости прохождения ультразвуковых волн в пределах отдельных участков поверхности (так называемый метод годографа, т. е. графика скоростей);
- определение толщины верхнего ослабленного слоя бетона, распо
ложения слоев разной плотности и т. п.
Наличие арматуры в железобетонных конструкциях не метает применению ультразвуковых методов, если направление прозвучивания не пересекает арматурные стержни и не совпадает с ними.
В металлических конструкциях:
- импульсная дефектоскопия швов сварных соединений встальных
и алюминиевых конструкциях;
- дефектоскопия основного материала;
- толщинометрия (определение толщин защитных металлических
покрытий; выявление ослабления сечений коррозией).
В деревянных конструкциях и конструкциях с применением пластмасс:
- проверка физико-механическиххарактеристик,
- проверка качества и дефектоскопия основного материала;
- дефектоскопия клеевых соединений и стыков.
-
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 375;