ЗБУДЖЕННЯ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ІМПУЛЬСІВ ЄМНІСНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ В МАТЕРІАЛАХ З СТАЛЕВОЇ БРОНІ - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

ЗБУДЖЕННЯ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ІМПУЛЬСІВ ЄМНІСНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ В МАТЕРІАЛАХ З СТАЛЕВОЇ БРОНІ

23.11.2023 18:39

[3. Технічні науки]

Автор: Сучков Григорій Михайлович, доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків; Кошкаров Юрій Юрійович, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків; Бобров Олександр Геннадійович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків


ORCID: 0000-0002-1805-0466 Григорій Сучков

ORCID: 0000-0003-1430-0154 Юрій Кошкаров

ORCID: 0000-0002-8840-6405 Олександр Бобров

Значна кількість металовиробів контролюється ультразвуковими безконтактними методами, серед яких найбільш ефективним є електромагнітно – акустичний (ЕМА) [1]. Але при діагностиці феромагнітних металовиробів, до яких відносяться захисні покриття бойових машин, ЕМА перетворювачі сильно притягуються до стальних елементів, що приводить до зносу перетворювачів та складнощів сканування поверхні. Виключити ці недоліки можливо за рахунок використання ємнісного методу (ЄМ) збудження ультразвукових імпульсів без використання магнітного поля [2]. Суть ЄМ способу пояснюється рис.1. На рис.1 позначено: 1 – верхній електрод ємнісного перетворювача; 2 – генератор змінної напруги; h – товщина прошарку між електродами; F – сила, що діє між обкладинками ЄП 1 і електропровідним виробом 3 (другим електродом).

Принцип роботи ємнісного способу збудження акустичних коливань в пружному електропровідному середовищі використовує ефект впливу на об'єкт контролю змінним електричним полем [3]. Як джерело поля виступає ЄП. При різнойменних зарядах на обкладинках конденсатора, пластина 1 і виріб 3, притягуються. Максимум сили F досягається двічі за один період коливань змінної напруги високої частоти. Отже, виникає ефект подвоєння частоти збуджених акустичних коливань. Для виключення ефекту подвоєння частоти і підвищення коефіцієнта перетворення електричної енергії в акустичну одночасно між електродом 1 і 3 подають постійну поляризуючу напругу [2].

Для виконання експериментальних досліджень щодо збудження ультразвукових імпульсів ЕП розроблено стенд, блок-схема якого наведена на рис. 2.





Рис. 2. Блок-схема экспериментальної установки

На рис.2 позначено: 1 – генератор високочастотних імпульсів; 2 – гальванічна розв'язка; 3 – високовольтний комутатор; 4 - підвищуючий широкосмуговий симетруючий трансформатор; 5 – розділяючий конденсатор; 6 – джерело поляризуючої електричної напруги; 7 – електрод ПЕТ; 8 – діелектричний шар; 9 – об'єкт контролю; 10 - мініатюрний ПЕП; 11 - смуговий підсилювач; 12 – осцилограф.

До складу стенду входить стальний зміцнений зразок 9 товщиною 20 мм (об'єкт контролю, ОК). На ОК 9 помістили електрод 7 товщиною 0,25 мм та діаметром 26 мм, який ізолювали від зразка діелектриком 8 товщиною 0,06 мм. До електроду 7 через конденсатор 5 (ємність якого набагато більше ємності ЄП) прикладено імпульси високочастотної напруги з піковою амплітудою 3 кВ. До електроду 7 прикладена електрична поляризуюча напруга (3 кВ), що формується джерелом 6. Пакетні імпульси тривалістю 1 період і частотою 5 MHz формуються генератором 1. Ці імпульси через гальванічну розв'язку 2, високовольтний комутатор 3 та широкосмуговий симетруючий трансформатор 4 підвищуються до амплітуди 3 кВ. Для виключення попадання поляризуючої напруги з джерела 6 на трансформатор 4 застосовано плівковий неполярний конденсатор 5.

Для прийому ультразвукових імпульсів, які перетнули ОК 9 з його протилежного боку встановлений мініатюрний п'єзоелектричний перетворювач (ПЕП) 10 (з резонансною частотою 5 МГц, діаметром 2 мм), підключений до малошумного смугового підсилювача 11 з коефіцієнтом посилення рівним 1000. З виходу підсилювача 11 прийнятий сигнал подається на осцилограф 12.

На рис. 3 наведено екран осцилографа з прийнятими мініатюрним ПЕП ультразвуковими імпульсами, що багатократно пройшли сталевий зразок і були сформовані від одного зондування ЄП (на екрані 0.2 В/поділ, 10 мкс/поділ): 1 – зондуючий імпульс; 2 – перший прийнятий ультразвуковий імпульс.


Аналіз даних наведених на рис.3 показує, що відношення амплітуд корисних імпульсів і завад без застосування методів обробки прийнятих донних імпульсів становить близько 13. Таким чином, підтверджується можливість приведення вимірювань, контролю та діагностики об’єктів, які захищають сталевою бронею.

Очевидно, що за рахунок збільшення напруги поляризуючого і високочастотного сигналу можливе значне підвищення амплітуди збуджуваних ультразвукових пакетних імпульсів.

Література

1.Салам Буссі ЕП Мішел Кассаблі. Прямий синфазний електромагнітно – акустичний перетворювач для ультразвукового контролю виробів з феромагнітних матеріалів лінійно поляризованими ультразвуковими хвилями. Тези 9-ї Національної науково-технічної конференції і виставки «Неруйнівний контроль та технічна діагностика», Київ 19-21 листопада 2019 р. 4 с.

2.Ємнісний спосіб ультразвукового контролю металовиробів / Петрищев О.Н., Сучков Г.М., Ноздрачова К.Л. // Приладобудування 2014: стан і перспективи: ХІІІ міжнар. наук.-техн. конф., 23–24 квітня 2014 р.: тези доп. – К. : НТУУ “КПІ”, 2014. – С. 183-184. 3. Legros D. Generation of Ultrasound By a Dielectric Transduced. / D. Legros, I. Lewiner, P. Biguard // J. Acoust. Soc. Amer. –1979. – 52, №1. – P. 196–198.

Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення