Ложными называют сигналы, свя­занные с отражениями УЗ от поверхно­стей и других элементов ОК, мешающие правильной оценке полезной информации. Ложный сигнал может быть принят за по­лезный (отражение от дефекта) или может наложиться на полезный сигнал и в ре­зультате интерференции изменить его ин­формативные характеристики.

Ложные сигналы от выступов и выемок на поверхности ОК чаще всего возникают при контроле наклонным пре­образователем. При контроле по схеме, показанной на рис. 2.45, а, появляются ложные сигналы, отраженные от двугран­ного угла D (положение преобразователя А) или от радиусного перехода или вер­шины угла Е (положение В). В связи с этим данный участок изделия лучше кон­тролировать из положения С. Однако в последнем случае также возникает более слабый, чем раньше, сигнал, связанный с дифракционным рассеянием на ребре угла

Е. Чем резче изменение профиля поверх­ности, тем больше амплитуда этих волн.

Помехи вызывают также трансфор­мированные волны: от ребра Е распро­страняются поверхностные волны, кото­рые могут породить дополнительные лож­ные сигналы. Например, вдоль поверхно­сти ED идет поверхностная волна, которая при многократном прохождении отража­ется от ребер Е и Д частично трансфор­мируясь в объемные волны. В результате после дифракционного эхосигнала от точ­ки Е возникает серия слабых дополни­тельных ложных сигналов.

Ложные сигналы рассматриваемого типа появляются также вследствие отра­жения и дифракции от провисания Р или валика Q сварного шва (положения преоб­разователя R и S на рис. 2.45, б). При уг­лах ввода 35 ... 55° возникают ложные сигналы, связанные с зеркальным отраже­нием от поверхности в некоторой точке F. Максимальной амплитуды этот ложный сигнал достигает, когда луч падает на по­верхность провисания перпендикулярно. При больших углах ввода (положение G) зеркальное отражение не возникает, одна­ко остаются более слабые эхосигналы от дифракции на ребрах М и L. Дифракция порождает также слабые поверхностные волны, распространяющиеся вдоль дуги LM.

Ложные сигналы возникают даже в результате отражения от локальных меха­нически напряженных зон ОК, где ско­рость звука изменяется. Например, на­блюдают эхосигналы от тех участков по­верхности оси, на которую напрессована втулка (рис. 2.45, в), где максимален гра­диент напряжения (эпюра напряжений показана штриховкой), а именно: от точек вблизи краев втулки.

Ложные сигналы перемещаются по линии развертки (как и сигналы от дефек­тов) при движении преобразователя.

Действенный способ идентификации рассмотренных ложных сигналов основан на изменении их амплитуды при демпфи­ровании, т. е. нажатии пальцем или тампо­ном, смоченным в масле, на точку, от ко­торой отражается луч или через которую проходит поверхностная волна, вызываю­щая ложный сигнал. Этот прием называют пальпированием. Очень хорошо демпфи­руется таким образом поверхностная вол­на рэлеевского типа, несколько хуже - поперечная волна вертикально-поляризо­ванная при наклонном падении и про­дольные волны при перпендикулярном или наклонном падении на поверхность.

Практически не реагируют на нажа­тие головная волна и поперечная волна, в которой колебания происходят параллель-

но демпфируемой поверхности. Например, нажимая пальцем на провисание сварного шва (см. рис. 2.45, 6), выделяют импульс ложного сигнала, который меняет свою амплитуду. Возможно, однако, распро­странение поперечной волны вдоль радиу­са цилиндрической поверхности провиса, тогда пальпирование не изменяет ампли­туду эхосигнала. Отметим, что по той же причине не реагирует на пальпирование отражение поперечной волны от вогнутой цилиндрической поверхности СО-3.

При отражении вертикально поляри­зованной поперечной волны от двугранно­го угла (точка D на рис. 2.45, а) пальпиро­вание уменьшает амплитуду эхосигнала (на 0,5 ... 1 дБ), если пальпировать ниж­нюю поверхность. Пальпирование верти­кальной поверхности уменьшает амплиту­ды эхосигнала при углах падения на эту поверхность больше третьего критическо­го (33° для стали).

Если угол падения меньше третьего критического, то амплитуда отражения от двугранного угла при пальпировании даже увеличивается. Это объясняется тем, что при углах, меньших третьего критическо­го, поперечная волна при отражении от свободной поверхности трансформируется в продольную. Если поверхность слабо нагружена, как при пальпировании, трансформация в продольную волну уменьшается (рассмотрено В. Н. Данило­вым).

Таким образом, при контроле на­клонными преобразователями с углами <60° пальпирование вертикальной поверх­ности вызывает уменьшение амплитуды эхосигнала. В то же время при контроле наклонными преобразователями с углами >65° (90° - 65° = 25° < 33°) пальпирование вертикальной поверхности увеличивает амплитуды эхосигнала.

Если нет доступа к поверхности, от­ражение от которой порождает ложные сигналы, а также при автоматическом контроле, использование пальпирования для выделения ложных сигналов невоз­можно. Тогда выявляемость дефектов, импульсы от которых располагаются вблизи ложных сигналов, зависит от раз­решающей способности метода (см. разд. 2.2.4.7): чем она выше, тем точнее определяют координаты точки отражения и тем меньше зона действия мешающего ложного сигнала.

При контроле сварных соединений основной способ отстройки от ложных сигналов, связанных с провисом и вали­ком, - точное определение координат от­ражателя. Например, точка отражения F (рис. 2.45, 6) лежит за пределами интерва­ла времени, соответствующего поступле­нию эхосигналов от возможных дефектов сварного соединения. Но это справедливо при контроле прямым лучом, а дефекты, обнаруженные однажды отраженным лу­чом, можно спутать с отражением от про­виса. Более подробно способы выделения ложных сигналов от провисания будут рассмотрены в разд. 5.1.2.1.

Таким образом, отстройку от ложных сигналов осуществляют выбором более удачных схемы и параметров контроля, стробированием (и исключением из рас­смотрения) тех участков развертки, где возможно их появление. В тех случаях, когда не удается отличить сигнал от де­фекта и ложное отражение по их положе­нию на линии развертки или другими рас­смотренными способами, выявление де­фекта оказывается возможным только с применением амплитудной дискримина­ции, т. е. фиксированием лишь тех сигна­лов, уровень которых превышает уровень ложных, но это удается, когда сигнал от дефекта существенно (в 1,5 раза и более) превосходит по амплитуде ложное отра­жение.

Многократное отражение ложных сигналов существенно расширяет зону их действия, как было показано на примере поверхностных волн, распространяющих­ся вдоль дуги LM{см. рис. 2.45, б).

Многократные отражения в иммер­сионной жидкости между поверхностями ОК и преобразователя возникают при кон­троле иммерсионным способом. При ма­лой толщине слоя жидкости эти отраже­ния приходят раньше, чем донный сигнал от ОК.

Для устранения подобных ложных сигналов нужно увеличить толщину слоя жидкости гж настолько, чтобы импульс, соответствующий двукратному отраже­нию в слое жидкости, приходил позднее, чем донный сигнал: гж > r cjc, где г - толщина ОК; с и сж - скорости звука в ОК и жидкости.

Влияние боковой поверхности ска­зывается на распространении волн вблизи поверхности ОК. Возникает интерферен­ция прямо прошедшего сигнала с сигна­лом, отраженным от боковой поверхности. Способы отстройки от этого явления рас­смотрены на рис. 2.46, а.

Для того чтобы возникла интерфе­ренция прямого эхосигнала от дефекта и импульса, испытавшего на пути от преоб-

разователя до дефекта однократное отра­жение от боковой поверхности, должны одновременно выполняться два условия: 1) диаграмма направленности преобразо­вателя должна быть настолько широкой, чтобы интенсивный луч касался боковой поверхности; 2) разница путей прямого и отраженного лучей должна быть настоль­ко малой, чтобы соответствующие им­пульсы налагались друг на друга. Нару­шение любого из этих условий устраняет интерференцию эхосигнала с отражением от боковой поверхности.

Первое условие отсутствия интерфе­ренции определяет неравенство, следую­щее из (1.29):

0 * tgQ = m/(0,5l)> 0О, « sin 0О j = пХ/а ;
т > п1Х/(2а).

Здесь угол 0о,1 определяет ширину диаграммы направленности преобразова­теля; т - расстояние преобразователя от боковой поверхности; 2а - размер пьезо­пластины; и — числовой коэффициент, за­висящий от ее формы. Для дискообразно­го преобразователя п = 0,45 , поэтому ус­ловие отсутствия интерференции запи­шется в виде

т > 0,221Х/а. (2.11)

Второе условие отсутствия интерфе­ренции - несовпадение полезного и лож­ного сигналов во времени. Его определяет неравенство

2д/о,25/2 +т2 - I > ст,

где т - длительность импульса; с - ско­рость продольных волн. При этом предпо­
лагается, что на пути от преобразователя до дефекта и обратно интерферирующий луч отражается от боковой поверхности однократно. Считая т = 4Г, получаем

т > 1,4л/Л.

Влияние боковой поверхности сказы­вается на возникновении ошибок при из­мерении амплитуды эхосигнала и опреде­лении координат дефекта. Если в месте расположения преобразователя непосред­ственно над дефектом образуется интер­ференционный минимум, то в поисках максимума дефектоскопист сместит пре­образователь в сторону и ошибочно ука­жет расстояние т от дефекта до свободной поверхности. По этой причине зону вбли­зи боковой поверхности называют зоной неуверенного контроля.

Если исследуют не отражение от де­фекта, а донный сигнал (рис 2.46, б), то ложный сигнал возникает в результате отражения от двугранного угла. Условие отсутствия интерференции донного сигна­ла и сигнала от угла более жестки, чем в случае отражения от боковой поверхности и дефекта:

Q = m/li>nXa', т> 0,451г/а ;

іЩ + т2 - 1Х > ст ; от>21ДХ.

При изготовлении образцов с искус­ственными дефектами довольно часто до­пускают ошибки, связанные с недооцен­кой влияния боковой поверхности на эхо - сигнал, вследствие чего получают непра­вильные результаты при настройке аппа­ратуры или экспериментах.

При контроле стержней и пластин прямым преобразователем со стороны торца (рис. 2.46, в) продольная волна рас­пространяется вдоль двух свободных по­верхностей, поэтому возникают ложные сигналы и связанная с ними интерферен­ция. Кроме того, образуются ложные сиг­налы, вызываемые рассеянием УЗ на не­ровностях поверхности.

Появлению ложных сигналов способ­ствует трансформация излучаемой пря­мым преобразователем продольной волны в поперечную. Последняя распространяет­ся под большим углом к поверхности, по­вторно отражается и дает рассеянный ложный сигнал в сторону преобразовате­ля. При гладких боковых поверхностях ОК это приводит к возникновению им­пульсов-спутников после донного сигнала, а при неровных - к появлению ложных сигналов раньше донного сигнала. Это рассмотрено в разд. 1.1.2 при обсуждении рис. Е12, б.

Ложные сигналы особенно интенсив­ны, если на поверхности ОК имеются вы­точки или уменьшение поперечного сече­ния ОК (рис. 2.46, г). Отраженные от та­ких участков сигналы, а также следующие за ними импульсы-спутники препятствуют контролю изделия позади участка.

Для борьбы с ложными сигналами, связанными с трансформацией продоль­ных волн, длинномерное изделие с отно­шением длины /, к поперечному размеру d

l/d> 5

контролируют не прямым преобразовате­лем с торца, а наклонным со стороны бо­ковой поверхности (рис. 2.46, в). Послед­нее условие получают из формулы (2.11), положив наибольшее применяемое на практике значение X / а = 0,5.

Помехи от поверхностной волны. Такая волна, иногда возникающая при контакте преобразователя с поверхностью ОК, вызывает помехи в результате отра­жения от краев (рис. 2.47, а). При контро­ле PC-преобразователем ложный сигнал вносится прохождением поверхностной волны от излучателя к приемнику (рис. 2.47, б). Отличительная особенность помех от поверхностных волн - изменение времени их прихода при перемещении преобразователя относительно края ОК или излучателя и приемника относительно друг друга. Эти помехи уменьшаются при увеличении диаметра преобразователя и

Рис. 2.47. Ложные сигналы от поверхностной волны

частоты, при изменении профиля неров­ностей поверхности ввода.