Ультразвуковая дефектоскопия — способ, предложенный С. Я. Соколовым в 1928 году и учрежденный на изыскании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с поддержкой особого оборудования — ультразвукового преобразователя и дефектоскопа. Является одним из самых распространенных способов неразрушающего контроля.

Принцип работы
Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от границы раздела сред с разными удельными акустическими сопротивлениями. Чем огромнее различаются акустические сопротивления, тем огромная часть звуковых волн отражается от границы раздела сред. Так как включения в металле традиционно содержат газ (смесь газов) возникающих в итоге процесса сварки, литья и т. п. И не поспевают выйти наружу при затвердевании металла, смесь газов имеет на пять порядков меньшее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет фактически полное.

Разрешающая способность акустического изыскания, то есть способность выявлять мелкие недостатки раздельно друг от друга, определяется длиной звуковой волны, которая в свою очередь зависит от частоты ввода акустических колебаний. Чем огромнее частота, тем поменьше длина волны. Результат появляется из-за того, что при размере препятствия поменьше четверти длины волны, отражения колебаний фактически не происходит, а главенствует их дифракция. Следственно, как правило, частоту ультразвука тяготятся повышать. С иной стороны, при возрастании частоты колебаний стремительно растёт их затухание, что уменьшает допустимую область контроля. Утилитарным компромиссом стали частоты в диапазоне от 0,5 до 10 МГц.

Возбуждение и приём ультразвука
Существует несколько способов возбуждения ультразвуковых волн в исследуемом объекте. Особенно распространенным является применение пьезоэлектрического результата. В этом случае излучение ультразвука производится с поддержкой преобразователя, тот, что преобразует электрические колебания в акустические путём обратного пьезоэлектрического результата. Пройдя через контролируемую среду, ультразвуковые колебания попадают на приёмную пьезопластину преобразователя и, в итоге прямого пьезоэлектрического результата опять становятся электрическими, которые и регистрируются измерительными цепями. В зависимости от конструкции и подключения, пьезопластины преобразователя могут исполнять роль только излучателя ультразвуковых колебаний либо только приёмника, либо совмещать в себе обе функции.

 

Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи, применяющиеся при ручном контроле: прямой B1S-O, крохотный наклонный MWB 70-4, наклонный WK45-2
Также применяются электромагнитно-акустический (ЭМА) способ, учрежденный на приложении мощных переменных магнитных полей к металлу. КПД этого способа значительно ниже, чем у пьезоэлектрического, но но может трудиться через воздушный зазор и не предъявляет специальных требований к качеству поверхности.

 

Ультразвуковой дефектоскоп