Ультразвуковой дефектоскоп. Устройство и преимущества

Ультразвуковая дефектоскопия является мощной технологией неразрушающего контроля и хорошо зарекомендовавшим себя методом выявления скрытых дефектов, измерений и испытаний во многих сферах.  Ультразвуковой дефектоскоп и его контроль — это безопасный метод диагностики, который широко используется в различных отраслях услуг и производственном процессе, особенно в тех случаях, когда используются сварные швы и основной металл.

В структурной схеме практически любой модели можно выделить следующие функциональные блоки:

• синхронизатор – отвечает за правильную временную последовательность работы всех функциональных узлов, включая АСД и ВРЧ. Последовательность их включения относительно посылки зондирующего импульса управляется посредством выработки электрических зондирующих импульсов. Так называемая частота посылок варьируется в диапазоне от 50 до 8000 Гц. Но поскольку для большинства стандартных РУЗК достаточно 400 Гц, то во многих приборах частоту посылок можно настраивать в пределах до 500 Гц. Чем выше частота следования ЗИ, тем выше производительность контроля, но для её увеличения есть несколько сдерживающих факторов. Первая — отношение сигнал/шум и риск возникновения фантомных сигналов вследствие реверберации. Вторая — ограничения скорости перемещения ПЭП физиологическими возможностями оператора. При ручном способе контроля она не превышает 100-150 мм/с. Для автоматизированных систем контроля, правда, этот параметр не столь важен. Кроме того, увеличение частоты чревато увеличением ближней зоны и мёртвой зоны, но об этом мы поговорим в другой раз;
• генератор зондирующих импульсов (сокращённо – ГСИ). Он же — генератор импульсов возбуждения. Именно он отвечает за вырабатывание высокочастотных электрических импульсов, которые возбуждают пьезопластину, вследствие чего в ОК вводятся упругие колебания. Для современных ультразвуковых дефектоскопов стандартом считаются короткие (длительностью всего несколько единиц микросекунд) колоколообразные импульсы с узким спектральным составом;
• приёмно-усилительный тракт с узкополосным или широкополосным усилителем высокой частоты и ограничителем амплитуды для защиты от перегрузок. В нём также реализована схема временной регулировки чувствительности (ВРЧ) для подавления реверберационно-шумовых помех и выравнивания чувствительности по глубине. Дополнительно предусмотрен аттенюатор (калиброванный делитель напряжения), который и измеряет отношение амплитуд принятых сигналов. Аттенюатор размещают на входе приёмно-усилительного тракта и обладает диапазоном измерений порядка 100 дБ. Кроме него, к приёмно-усилительному тракту современных ультразвуковых дефектоскопов относится предусилитель, узко- или широкополосный усилитель высокой частот, детектор, видеоусилитель и регулятор отсечки;
• глубиномер для установления координат залегания дефекта. Измеряя время между моментом излучения зондирующего импульса и моментом приёма отражённого сигнала, глубиномер также определяет толщину стенки объекта, расстояние до отражателей по лучу и по сканируемой поверхности ОК (от точки ввода или от передней грани пьезоэлектрического преобразователя);
• система автоматической сигнализации дефектов (АСД) со стробирующим устройством. Стробирующие импульсы носят характер вспомогательных. С их помощью можно установить требуемую зону контроля, отслеживать акустический контакт, точнее подстраивать чувствительность и повышать помехоустойчивость ультразвукового дефектоскопа. Оператор может задать начало, уровень и ширину строба — и прибор будет автоматически издавать световой и/или звуковой сигнал, если амплитуда эхо-сигнала от отражателя превышает уровень фиксации. Современные приборы позволяют одновременно задействовать сразу два строба и тем самым вести контроль сразу в двух зонах. Это же позволяет точнее измерять задержку в призме и, например, толщину стенки ОК под покрытием;
• жидкокристаллические или катодно-люминесцентные индикаторы (вместо электронно-лучевой трубки в старой аналоговой аппаратуре);
• постоянное запоминающее устройство для хранения настроек и результатов контроля;
• система питания – как правило, дублированная, для работы и от сети переменного тока, и от встроенного аккумулятора;
• дисплей (экран) и панель управления.

Плюс ультразвуковой дефектоскопии

Ультразвуковой контроль используется в ходе приемки и при профилактических проверках состояния многих конструкций, к которым предъявляются повышенные требования. Дефектоскопия обязательна для емкостных сооружений, где рабочая среда находится под давлением выше атмосферного, трубопроводов воды и пара тепловых и атомных электростанций, узлов и агрегатов авиационных, ракетных и судовых двигателей и других ответственных сварных конструкций.

Относительно других видов дефектоскопии, ультразвуковой способ имеет следующие достоинства:

 

• • высокая чувствительность при выявлении в изделиях трещин шириной до 1 мкм и пор диаметром до 0,5 миллиметра;
  • возможность обнаружения дефектных участков в режиме on-line, что повышает скорость принятия решения;
  • компактность оборудования, невысокая стоимость, быстрое получение результата;
  • отсутствие, в отличие от рентгенографии, вредного воздействия на оператора;
  • возможностью осуществления контроля непосредственно на месте производства работ, в т.ч. в полевых условиях, без изменений технологической последовательности;
  • возможностью измерения толщины изделия в широком диапазоне от 3 миллиметров до нескольких метров;
  • возможностью контроля продукции из металлов и неметаллов, включая бетонные конструкции, изделия из полимеров и композита.