| 2014 №04 (03) | 2014 №04 (05) |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №4, 2014 стр. 22-31
ТЕОРИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХО-АМПЛИТУДНОЙ ДЕФЕКТОМЕТРИИ. Развернутая модель ультразвукового поля эхо-канала
В. Ф. Давиденко
Реферат:
Проведено графоаналитическое исследование энергетических и геометрических свойств модели ультразвукового поля эхо-канала (УПЭК), успешное благодаря относительно простой функциональной связи между тремя безразмерными переменными, учитывающими все исходные физические величины, раздельно для сред без затухания (p, x, y) и с затуханием звука (q, u, v). Полученные математические уравнения моделей УПЭК для идеальных и реальных сред имеют параметрический характер, позволяющий решать прямую и обратную задачи дефектометрии. Впервые сделана важнейшая поправка в уравнениях УПЭК через учет диаграммы направленности поля. Введены новые единицы измерения базовых параметров амплитуды эхо-сигналов, дальности отражателей и затухания звука. Впервые применены частные производные от амплитуды эхо-сигнала по размеру эквивалентного отражателя в качестве меры чувствительности УПЭК – ∂q/∂v = B, и по дальности отражателя в качестве меры ослабления УПЭК – ∂q/∂u = G. Сформулировано условие точности ультразвуковой эхо-амплитудной (УЭА)-дефектометриии как максимизация чувствительностей трех родов: ∂B1/∂u, ∂B2/∂v и ∂B3/∂q, обеспечивающая оптимальное выделение полезных эхо-сигналов, максимально точное измерение размеров эквивалентных отражателей и съем наиболее достоверных результатов дефектометрии при ручном сканировании объекта контроля. Впервые выявлена локальность чувствительностей трех родов, выражающаяся экстремальным характером изменения их величин. Выявлена взаимосвязь между дискретностью измерения базовой амплитуды эхо-сигналов и шириной огибающих трех родов чувствительностей, характеризующей погрешности операций УЭА-дефектометрии. Установлен главный измеряемый параметр УЭА-дефектометрии, аналогом которого можно считать современную временную регулировку чувствительности (ВРЧ) и обоснованы возможные разновидности АРД-диаграмм для практической УЭА-дефектометрии. Библиогр. 4, табл. 9, рис. 27.
Ключевые слова: ультразвуковое поле эхо-канала, ультразвуковая эхо-амплитудная дефектометрия, чувствительность трех родов, базовая амплитуда эхо-сигнала, базовая дальность отражателя, эквивалентный отражатель, комплексная базовая амплитуда, обобщенный размер эквивалентного отражателя
Graphic-analytical study of energy and geometrical properties of the model of ultrasonic field of echo-channel (UFEC) has been performed, which was successful owing to a relatively simple functional link between three dimensionless variables, allowing for all the initial physical quantities (p, x, y), separately for media with and without sound attenuation (q, u, v). Derived mathematical equations of UFEC models for ideal and real media are of parametric nature, allowing solution of the direct and inverse problems of defectometry. A most important correction in UFEC equations, allowing for field directional pattern was made for the first time. New units for measurement of base parameters of echo-signal amplitude, reflector distance and sound attenuation were introduced. Partial derivatives of echo-signal amplitude by the equivalent reflector size were used for the first time as the measure of UFEC sensitivity – ∂q/∂v = B, and by the distance to reflector as a measure of UFEC attenuation – ∂q/∂u = G. Condition of accuracy of ultrasonic echo-amplitude (UEA)-defectometry was defined as maximizing the sensitivity of three kinds: ∂B1/∂u, ∂B2/∂v and ∂B3/∂q, ensuring optimum separation of useful echo-signals, maximum accurate measurement of dimensions of equivalent reflectors and taking the most valid results of defectometry at manual scanning of the object of control. Local sensitivity of three kinds was detected for the first time, which is expressed in the extreme nature of change of their values. An interrelation was established between the discreteness of measurement of basic amplitude of echo-signals and width of envelopes of three kinds of sensitivities, characterizing UEA-defectometry operation errors. The main measured parameter of UEA-defectometry was established, the analog of which can be regarded to be modern time adjustment of sensitivity; and possible variants of ADD diagrams for practical UEA-defectometry were substantiated. 4 References, 9 Tables, 27 Figures.
Keywords: ultrasonic field of echo-channel, ultrasonic echo-amplitude defectometry, sensitivity of three kinds, basic amplitude of echo-signal, basic distance to reflector, equivalent reflector, complex basic amplitude, generalized size of equivalent reflector
1. Давиденко В. Ф. Об элементарной неволновой теории поля ультразвуковых преобразователей для ипульсно-амплитудной дефектометрии // Техн. диагностика и неразруш. контроль. -2010. - № 3. - С. 29-36.
2. Давиденко В. Ф. Новые представления о чувствительности поля – новые возможности повышения точности ультразвуковой эхо-амплитудной дефектометрии // Там же. – 2011. - № 3. – С. 28-34.
3. Davidenko V. F. The metrologic fundamentals of Ultrasonic Echo-Amplitude (UEA) defectometry // Int. J. Microstructure and Properties. – 2013. – 8, № 3. – P. 207-224.
4. Davidenko V. F. Principles of elenentary non-wave theory of field of ultrasonic transducers used for pulse-amplitude defectometry // Int. J. Materials and Product Technology. – 2006. – 27, № 3/4. – P. 173-187.
Поступила в редакцию 03.02.2014
Пописано к печати 5.11.2014