Устройство раздельно-совмещенных пэп

В раздельно-совмещенном преобразователе пьезоэлементы включены по раздельно-совмещенной схеме, но объеденены в одном корпусе. Раздельно-совмещенные ПЭП могут быть прямыми и наклонными. Прямые ПЭП применяют при контроле проката, тавровых соединений и стыков со снятым усилением шва.

. ПЭП состоит из двух пьезоэлементов (1) приклеенных к наклонным призмам (2) и разделенных между собой экраном (3). Экраны могут быть из меди, фольги или кожи. С противоположной стороы пьезопластины расположен демпфер (6), токоподводящие провода (4) и корпус (5)

Раздельно-совмещенные ПЭП обеспечивают ввод в металл продольной волны под углом 5⁰-10⁰ к плоскости,перпендикулярной поверхности ввода луча.

Преобразователи с фазированными решетками

Представим, что пьезоэлемент разрезан на множество идентичных элементов, ширина каждого из которых многократно меньше его длины. Каждый из этих элементов может рассматриваться как источник цилиндрической волны. Волновые фронты от множества узких пьезоэлементов будут интерферировать ( накладываться друг на друга), создавая суммарный волновой фронт.

Эти волновые фронты могут быть задержаны во времени и синхронизированы по фазе и амплитуде таким образом, чтобы создавать сфокусированный и управляемый ультразвуковой луч.

Фазированной решеткой называют преобразователь в виде излучающих и принимающих ультразвуковых элементов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Возбуждающие электрические импульсы на элементы подают со сдвигом фазы (времени). Главная особенность технологии ультразвуковых фазированных решеток – управляемые компьютером амплитуда и фаза импульсов возбуждения отдельных пьезоэлементов в многоэлементном преобразователе. Возбуждение пьезоэлементов может осуществляться таким образом, чтобы была возможность управлять параметрами ультразвукового луча, например углом, фокусным расстоянием, размером фокусного пятна посредством компьютерной программы. Это позволяет обнаруживать дефекты, различно ориентированные относительно акустической оси. Простой одноэлементный преобразователь с высокой вероятностью может пропустить дефекты, расположенные под большим углом к акустической оси преобразователя, или в стороне от ультразвукового луча.

Фазированные решетки используют, когда необходимо управлять полем преобразователя для изменения угла ввода, а также угла разворота, регулировки ширины диаграммы направленности.

Это позволяет увеличить скорость контроля и проверять сложные детали.

Потипу фазированные решетки разделяют на:

- линейные (одномерные)

- двумерные

- кольцеобразные

Способы акустического контакта

Для введения ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие необходимо исключить возможность воздушный зазор между ПЭП и объектом контроля. В противоположном случае большая часть ультразвуковой энергии не войдет в контролируемое изделие, отразившись от воздушного зазора, при этом падает чувствительность контроля.

Поэтому передача энергии ультразвуковых колебаний обычно осуществляется через жидкость. В зависимости от толщины слоя контактной жидкости между преобразователем и изделием различают:

1. контактный способ

Контактные ПЭП устанавливаются на поверхность изделия, предварительно смазанную контактной жидкостью (маслом, глицерином).

2. иммерсионный способ

Между поверхностью ПЭП и изделием имеется толстый слой жидкости. Толщина этого слоя во много раз превышает длину волны. При этом изделие целиком или частично погружают в иммерсионную ванну или используют струю воды.

3. контактно-иммерсионный способ

Контактно – иммерсионные ПЭП снабжены локальной ванной с эластичной мембраной, контактирующей с изделием.

.В качестве иммерсионной жидкости в большинстве случаев используют воду, в которую добавляют ингибиторы коррозии, а также вещества, улучшающие смачивание. Иммерсионная жидкость не должна содержать воздушных пузырьков.

4. щелевой (минисковый) способ

Щ елевой способ контакта предусматривает создание между преобразователем и поверхностью изделия зазора толщиной около одной длины ультразвуковой волны. Жидкость удерживается в зазоре силами поверхностного натяжения.

5. способ сухого контакта

С ухой точечный контакт реализуется через сферическую или остроконечную поверхность наконечника преобразователя. Площадь соприкосновения 0,01…0,5 мм³. Этот тип контакта применяют в основном в низкочастотных акустических дефектоскопах, ультразвуковых твердомерах и приборах для контроля бетона.

6. бесконтактный способ

Б есконтактные преобразователи возбуждают акустические колебания в объекте контроля через слой воздуха или с помощью электромагнитных, оптико-тепловых и др. явлений.

Бесконтактные способы обычно имеют чувствительность значительно меньшую, чем контактные. Иммерсионный способ также обеспечивает чувствительность в 10-100 раз меньше контактного