Выбор преобразователя
Выбор подходящего преобразователя является важным фактором для достижения оптимальной производительности при выполнении УЗК. Необходимо учитывать измеряемый материал, диапазон толщины, геометрические параметры и температуру объекта контроля. Доступен широкий спектр преобразователей с различными акустическими характеристиками для решения самых разных задач. Обычно, при измерении толстых материалов или материалов с высокой степенью затухания или рассеяния ультразвука, для оптимизации проникновения используются низкие частоты (2,25 МГц и ниже). При измерении тонких, непоглощающих, а следовательно, и нерассеивающих материалов рекомендуется использовать более высокие частоты (5 МГц и выше) для оптимизации разрешения.
Материал: Тип материала и диапазон измеряемой толщины — наиболее важные факторы при выборе толщиномера и преобразователя. Многие конструкционные материалы, включая большинство металлов, керамику и стекло, эффективно передают ультразвук и могут быть легко измерены в широком диапазоне толщин. Пластик, как правило, быстрее поглощает ультразвуковую энергию и, следовательно, имеет ограниченный максимальный диапазон толщин, но все же легко измеряется в большинстве производственных случаев. Резина, стекловолокно и многие композиты имеют высокий коэффициент затухания звука; для их измерения необходимо использовать приборы с высокой проникающей способностью, с генератором/приемником, оптимизированным для работы на низких частотах.
Толщина: Диапазоны толщины также будут определять выбор типа прибора и преобразователя. Обычно, тонкие материалы измеряются на высоких частотах, а толстые или поглощающие материалы — на низких частотах. Преобразователи с линией задержки часто используются на очень тонких материалах, несмотря на то, что эти преобразователи (и иммерсионные) будут иметь более ограниченную максимальную измеряемую толщину из-за возможных помех от многочисленных интерфейсных эхо-сигналов. В некоторых случаях, для измерения широкого диапазона толщин и/или материалов, может потребоваться более одного типа преобразователя.
Геометрия: По мере увеличения кривизны поверхности детали, эффективность акустического контакта между преобразователем и контрольным образцом снижается; поэтому чем больше радиус кривизны, тем меньше должен быть преобразователь. При измерениях на очень острых углах, особенно на вогнутых кривых, могут потребоваться профилированные линии задержки или бесконтактные иммерсионные преобразователи для обеспечения надежного акустического контакта. Преобразователи с линией задержки и иммерсионные преобразователи также могут использоваться для измерения в полостях и труднодоступных местах.
Температура: Контактные преобразователи могут использоваться на поверхностях с температурой до 50 °C. Использование контактных преобразователей на более горячих поверхностях может привести к необратимым повреждениям из-за теплового расширения. В этих случаях, следует использовать преобразователи с высокотемпературными линиями задержки, иммерсионные преобразователи или высокотемпературные раздельно-совмещенные преобразователи. Подробнее об измерении объектов с высокой температурой см. в разделе 7.1.
Как правило, преобразователи с более высокой частотой и малым диаметром дают надежные и воспроизводимые результаты, обеспечивают хорошую производительность в диапазоне измеряемых толщин. Преобразователи малого диаметра обеспечивают лучший акустический контакт с поверхностью образца. Кроме того, высокочастотные преобразователи генерируют сигналы с более быстрым временем нарастания, тем самым повышая точность измерения. С другой стороны, акустические свойства или состояние поверхности исследуемого материала могут потребовать снижения частоты преобразователя для улучшения акустического контакта и/или во избежание рассеяния и поглощения звука в материале.
Коррозионный мониторинг обычно выполняется с помощью раздельно-совмещенных преобразователей. Раздельно-совмещенные преобразователи отличаются прочностью и способны выдержать воздействие высоких температур; чувствительны к обнаружению питтинговой (точечной) коррозии и утонения стенок. Однако, данные ПЭП не рекомендуются для прецизионных измерений ввиду возможности нулевого дрейфа и неточности синхронизации из-за тригонометрической коррекции, необходимой для генерируемого V-образного УЗ-пути.
Некоторые общие рекомендации для преобразователей, используемых для стандартных материалов и диапазонов толщины, можно найти в Приложении.
