Импедансный метод. В России для контроля сотовых панелей из всех приме­няемых в них материалов широко исполь­зуют импедансный метод [203, 204, 249, 212, 378]. Он наиболее прост, не требует контактных жидкостей и двустороннего доступа, и поэтому особенно удобен для контроля в условиях ремонта и эксплуата­ции. Используют импедансные дефекто­скопы с непрерывным и импульсным из­лучением, совмещенные и раздельно - совмещенные преобразователи (см. разд.

2.5.2) . Последние, применяемые только в импульсных дефектоскопах, выявляют более глубокие дефекты.

Увеличение толщины обшивки и уменьшение жесткости сотового блока ухудшает чувствительность контроля. Же­сткость сотового блока снижается с уменьшением модуля Юнга материала и толщины фольги заполнителя, высоты блока и увеличением размера сотовой ячейки. Наиболее благоприятны для кон­троля панели с металлическими сотовыми блоками и мелкой ячейкой. Применение сотовых заполнителей с мягкими бумаж­ными сотами затрудняет контроль импе - дансным методом.

Особенность изделий из ПКМ - от­носительно малое значение модуля Юнга в направлении, перпендикулярном арми­рующим волокнам, намного меньшее, чем в направлениях армирования. Поэтому величина определяющей чувствитель­ность метода контактной гибкости преоб­разователя с ОК оказывается существенно больше, чем при контроле изделий с ме­таллическими наружными слоями. Это снижает возможности импедансного ме­тода, особенно при контроле совмещен­ными преобразователями.

Предельная толщина обшивки из алюминиевого сплава, при которой воз­можно выявление дефектов ее соединения с заполнителем из того же материала и ячейками со стороной 2,5 мм, составляет примерно 2,5 мм при диаметре выявляе­мого дефекта порядка 30 мм.

При контроле дефектоскопами, ис­пользующими непрерывные колебания и совмещенные преобразователи, для про­верки сотовых панелей малой жесткости

(например, с тонкими обшивками из ПКМ) используют нерезонансные режимы настройки (частоты 2 ... 3 кГц).

Для контроля импульсными импе- дансными дефектоскопами применяют совмещенные и раздельно-совмещенные
преобразователи. Выбор преобразователя зависит от параметров ОК и уточняется экспериментально.

Для ОК с периодической структурой внутреннего элемента характерны перио­дические изменения модуля механическо-

го импеданса | ZH | в бездефектных зонах [203, 249]. Значения | ZHI минимальны на участках, наиболее удаленных от мест соединения обшивки с ребрами заполни­теля и максимальны над этими соедине­ниями. Так, в сотовых панелях миниму­мы | ZH | соответствуют центрам ячеек, мак­симумы - их вершинам. Поэтому при кон­троле изделий с периодической структу­рой внутренних элементов показания де­фектоскопа имеют разброс, обусловлен­ный этой структурой. На рис. 4.3 вверху показано в плане расположение ячеек со­тового заполнителя под обшивкой, внизу - график изменения показаний дефектоско­па при перемещении совмещенного пре­образователя по траектории, отмеченной штрих-пунктирной линией.

Если АСД дефектоскопа срабатывает при уровне сигнала ниже отмеченного цифрой I, регистрируются только дефект­ные зоны. При уровне срабатывания II наряду с дефектами регистрируются сото­вые ячейки. Разброс показаний в доброка­чественных зонах тем больше, чем меньше жесткость обшивки и крупнее ячейки за­полнителя. При неблагоприятных пара­метрах ОК показания в дефектных зонах и над центрами ячеек соизмеримы, что за­трудняет контроль вручную.

Указанные трудности устраняются при механизированном контроле с доку­ментированием результатов. На рис. 4.4 показана запись дефектов соединения об­шивки с сотовым заполнителем в отсеке лопасти вертолета. Обшивка и заполни­тель выполнены из алюминиевого сплава. Толщина обшивки 0,3 мм, сторона сото­вой ячейки 5 мм. Дефекты соединения имеют вид светлых зон на фоне четко прорисованной структуры сотового за­полнителя. Для получения такой записи шаг сканирования выбирают не более 1/3 от диаметра сотовой ячейки, а запись прерывают при амплитуде сигнала ниже уровня II (см. рис. 4.3). Кроме дефектов соединения, запись с прорисовкой сото­вых ячеек позволяет обнаруживать нару-

Рис. 4.5. Разности спектров текущего и опорного импульсов при выявлении раздельно-совмещенным преобразователем непроклея обшивки с заполнителем (а) и расслоения обшивки (ff) в сотовой панели. Горизонтальными прямыми показаны верхний и нижний пороги АСД, ограничивающие допустимый разброс показаний в бездефектной зоне ОК

шения структуры сотового заполнителя. При контроле сотовых панелей с более толстой обшивкой и мелкими ячейками заполнителя структура последнего на диа­грамме не регистрируется.

Так как зависимость уровня выход­ного сигнала PC-преобразователя от мо-

Рис. 4.6. Зависимость минимального диаметра X>min выявляемого дефекта от толщины й обшивки при высоте сотового блока 50 мм для совмещенного (/) и раздельно-совмещенного (2) преобразователей

дуля I Z„ I механического импеданса ОК имеет максимум (см. разд. 2.5.2), а с уменьшением глубины залегания дефек­тами I уменьшается, близкие к поверхно­сти ОК дефекты снижают амплитуду сиг­нала, глубокие — увеличивают. При кон­троле сотовых панелей с обшивками из ПКМ это позволяет отличить расслоение в обшивке от нарушения ее соединения с заполнителем. На рис. 4.5 показаны изо­бражения на дисплее дефектоскопа АД - 64М (см. разд. 2.4.3.2) при обнаружении этих дефектов при спектральной обработ­ке информации и представлении результа­та в виде разности текущего и опорного спектров.

Импедансным методом обычно вы­являют дефекты под обшивкой, со сторо­ны которой ведется контроль. Поэтому для контроля всего ОК требуется проверка панели с обеих сторон. Однако при не­больших толщинах сотового заполнителя выявляются также дефекты соединения сотового блока и с противоположной об­шивкой.

Контроль ОК с шероховатыми по­верхностями затруднен фрикционными шумами (см. разд. 2.5.1), поэтому при проверке таких изделий скорость сканиро­вания снижают. Для уменьшения влияния шероховатости рекомендуется проклады­вать между преобразователем и ОК тон­кую полиэтиленовую пленку (например, от бытовых упаковочных пакетов) или другого эластичного материала. Такая пленка заметно уменьшает уровень фрик­ционных шумов, практически не снижая чувствительности.

Эксплуатационные возможности им­пульсного импедансного дефектоскопа АД-42И, в том числе при контроле сото­вых панелей, приведены в работе [214]. Прибор уверенно выявляет дефекты со­единений обшивки с заполнителем в пане­лях с обшивками из алюминиевых спла­вов, стекло - и углепластиков. При этом раздельно-совмещенный преобразователь эффективнее для выявления более глубо­ких дефектов.

Возможности импульсного импе­дансного дефектоскопа АД-42И примени­тельно к контролю сотовых панелей с об­шивками из углепластика исследованы в работе [89]. Толщины обшивок и сотовых блоков варьировали в широких пределах. На рис. 4.6 показана полученная в этой работе зависимость минимального диа­метра выявляемого дефекта соединения обшивки с сотовым заполнителем от тол­щины обшивки для совмещенного и раз­дельно-совмещенного преобразователей.

Возможности низкочастотных мето­дов (импедансного и свободных колеба­ний) при контроле сотовых панелей с раз­личными искусственными дефектами опи­саны в работе [130]. Исследовали панели толщиной 40 мм, с обшивкой из углепла­стика КМУ-4л толщиной 0,5 ... 2 мм. Со­товый заполнитель из материала АМГ-6, толщина фольги 0,03 мм, диаметр ячеек 5 мм. Использовали импульсные импе - дансные дефектоскопы АД-42И, ИД-91М (см. разд. 2.5) и МСК-дефектоскоп АУД - 01. Преобразователь последнего содержал ударный вибратор и пьезоэлектрический приемник упругих колебаний, имеющий с

ОК постоянный контакт. Поэтому, в отли­чие от микрофонного приемника, регист­рирующего свободные колебания ничем не нагруженного ОК после отскока удар­ника вибратора, прибор АУД-01 реагиро­вал на импульсы свободных колебаний системы в виде массы пьезоприемника и соединенных с ним цепочкой упругих со­противлений контактной гибкости и экви­валентной гибкости ОК в зоне приема (см. разд. 2.4.3.2). В отличие от описанных в разд. 2.4.3.2 МСК-дефектоскопов, в АУД-01 информативным параметром служила амплитуда и период колебаний системы пьезоприемник - ОК.

Полученную информацию обрабаты­вали в компьютере. Для синхронизации перемещения преобразователя с системой регистрации результатов преобразователь механически соединяли с компьютерной "мышью". Результаты контроля регистри­ровали в форме, представляющей собой изображение дефектов в плане (подобно С-развертке в эхометоде).

Импедансным методом и методом свободных колебаний обнаруживали де­фекты соединения обшивок с сотовыми заполнителями, а также дефекты, вызван­ные ударным повреждением образцов. При этом ударные дефекты регистрирова­ли не только в зоне видимого поврежде­ния материала (вмятины на поверхности образца), но и за ее пределами. Интересно, что прибором АУД-01 некоторые дефекты отмечали только по увеличению периода колебаний сигнала, не сопровождавшему­ся уменьшением его амплитуды.

Для НК сотовых панелей авторы ра­боты [130] рекомендуют применять импе - дансный дефектоскоп ИД-91М и МСК - дефектоскоп АУД-01. Отмечается, что последний превосходит морально уста­ревшие дефектоскопы АД-50У (разработ­ка 1979 г.) и АД-60С (разработка 1981 г.). К сожалению, в работе не был использо­ван более современный МСК-дефектоскоп АД-64М (см. разд. 2.4.2.2 и [215]), кото­рый, как и приборы АД-50У и АД-60С, может работать не только с аналогичным использованному в АУД-01 пьезоприем­ником, но и с бесконтактным микрофон­ным приемником упругих колебаний. По­следний имеет существенные преимуще­ства перед пьезоприемником при контроле ОК с наружными слоями из мягких (на­пример, резиноподобных) материалов, а также ОК с заполнителями из пенопласта.

Импедансным методом, использую­щим изгибные колебания, выявляют рас­слоения в листах из ПКМ толщиной до 10 ... 12 мм. Для этого применяют им­пульсные дефектоскопы с раздельно - совмещенными преобразователями. Для проверки листа на всю толщину необхо­дим его контроль последовательно с двух сторон.

В работе [394] сообщается о возмож­ности выявления расслоений в листе из углепластика толщиной 10,2 мм и оценке глубины их залегания с помощью импе - дансного дефектоскопа, использующего продольные волны (см. разд. 2.5.3). Выяв­ляются расслоения диаметром 10 мм, за­легающие на глубинах 0,75 ... 5 мм. Соот­ветствующие этим дефектам изображаю­щие точки на дисплее располагаются в определенном порядке вокруг центра, со­ответствующего бездефектной зоне. Изо­бражение подобно показанному на рис. 2.138 для дефектов клеевых соедине­ний между слоями конструкции из не­скольких металлических листов. Положе­ния изображающих точек позволяют су­дить о глубине залегания соответствую­щих дефектов.

Для контроля клеевых соединений в сотовых панелях сверхзвукового самолета "Конкорд" фирма British Airways [425, с. 29/692] использует систему ISONIC- MIAMAP, представляющую собой моди­фикацию установки ISONIC для проверки сварных швов и других ОК из металлов [425, с. 126/695]. Хотя метод контроля в докладе не указан, буквы MIA в названии установки, являющиеся аббревиатурой английского обозначения акустического импедансного метода (Mechanical Impe­dance Analysis), свидетельствуют о приме­нении именно этого метода.

Переносную сканирующую систему устанавливают на поверхность ОК. Пре­образователь перемещают вручную. Ульт­развуковая бесконтактная следящая сис­тема, регистрирующая координаты преоб­разователя, исключает пропуск не прокон­тролированных участков. Дефекты соеди­нения обшивки с сотовым заполнителем регистрируют в виде С-развертки с черно­белым или цветным изображением де­фектных зон. Положение преобразователя на площади 2 х 3 м регистрируется с раз­решением 1 мм. Предусмотрен контроль качества акустического контакта, автома­тический подсчет количества и площади выявленных дефектов.

Изображения такого же типа позво­ляет получать также описанный в разд. 2.5.2 импедансный дефектоскоп ДАМИ-С молдавской фирмы VOTUM.

Локальный метод свободных коле­баний (МСК), некоторые результаты при­менения которого рассмотрены в работе [130], особенно эффективен для контроля сотовых панелей с тонкими обшивками из ПКМ и малой жесткостью заполнителей, например с бумажными сотами. Для этого используют де-фектоскоп АД-64М и пре­образователь с бесконтактным микрофон­ным прием-ником.

Акустико-топографический метод

позволяет проверять сотовые панели с одного или нескольких положений вибра­тора преобразователя без необходимости сканирования ОК, что повышает произво­дительность. На поверхности ОК получа­ется видимое изображения дефектов (см. рис. 2.113, 6). Недостаток метода - тяже­лая и громоздкая аппаратура, затрудняю­щая его использование в условиях ремон­та и эксплуатации.

Один из вариантов велосиметриче- ского метода используют в Китае для контроля соединений в многослойных конструкциях [425, с. 16/092]. Излучаю­щий и приемный преобразователи с сухим точечным контактом размещены в общем корпусе на расстоянии порядка 30 мм друг от друга. Излучающий преобразователь, питаемый импульсами качающейся часто­ты (20 ... 70 кГц), возбуждает в ОК анти­симметричную волну а0 (обычно она близка к изгибной). Сигнал с выхода при­емного преобразователя усиливают и представляют на дисплее в декартовых координатах изображающей точкой, одна из координат которой пропорциональна амплитуде, другая - фазе сигнала. В зоне дефекта оба этих параметра меняются, изменяя вид кривой (годографа) на дис­плее. Там же описан прибор для контроля данным методом, опробованный на сото­вых панелях из алюминиевого сплава и ПКМ.

Ультразвуковым резонансным ме­тодом (прибором Bondtester) обнаружи­вают дефекты соединений обшивки с со­товым блоком по изменению добротности нагруженного на ОК пьезоэлемента (см. разд. 2.4.3.2, 4.7). Однако в данном случае по эффективности этот метод уступает другим средствам НК. Кроме того, он тре­бует применения контактной смазки и плохо работает на ОК с криволинейными поверхностями.

Ультразвуковой амплитудный ме­тод прохождения (теневой) применяют как для ручного, так и для автоматизиро­ванного контроля сотовых панелей и лис­тов из ПКМ, допускающих двусторонний доступ, особенно таких, параметры кото­рых препятствуют контролю импеданс - ным методом, например панелей с тол­стыми (более 2,5 ... 3 мм) обшивками. Мелкосерийные изделия контролируют вручную соосно расположенными катя­щимися преобразователями с сухим кон­тактом.

Крупносерийные сотовые панели

простых форм (плоские) в условиях се­рийного производства в России проверяют на автоматизированных установках с ка­тящимися преобразователями. При этом используют различные системы компью­терной обработки информации, повышаю­щие достоверность и чувствительность контроля, а также исключающие субъек­тивное влияние оператора на его результа­ты.

При работе катящимися преобразова­телями наблюдается периодическая про­странственная зависимость амплитуды УЗ-сигнала от положения преобразователя на поверхности ОК, обусловленная конст­руктивными особенностями самих преоб­разователей [149, 148]. Неодинаковая де­формация полимерной шины преобразова­теля при его прокатывании по поверхно­сти ОК не обеспечивает равномерного прижатия даже при постоянстве силы прижатия. В результате в отсутствие де­фектов на дефектограмме наблюдаются периодические изменения плотности (или цвета) изображения, затрудняющие кон­троль. Исключить эти помехи изменением конструкции преобразователя не удается, поэтому используют:

1) сканирование ОК со случайно из­меняемой начальной фазой поворота ка­тящегося преобразователя с тем, чтобы "разбросать" зоны ослабления УЗ-сигна- лов по поверхности ОК (рандомизация сканирования)',

2) цифровую пространственную фильтрацию изображения с помощью компьютера.

При рандомизации сканирования учитывается, что амплитуда сквозного сигнала зависит от соотношения углов поворота (фазы) передающего и приемно­го преобразователей [148]. При традици­онном сканировании соосно расположен­ные преобразователи перемещаются син­хронно и независимо друг от друга в тече­ние всего процесса. При этом изображение представляет собой суперпозицию слу­чайного поля, определяемого параметрами ОК и периодического процесса, обуслов­ленными рассмотренными помехами от катящегося преобразователя с периодом Т - 2nR, где R - радиус преобразователя.

В отсутствие дефектов помехи при­водят к появлению на дефектограмме на­клонных периодических полос. Рандоми­зация разрушает такую периодичность. Это достигается поворотом одного из пре­образователей на некоторый случайный угол после прохождения очередной строки (команда поступает от компьютера). Ран­домизация повышает контраст изображе­ния и улучшает выявляемость дефектов. При контроле сотовых панелей чувстви­тельность возрастает в три раза - при ско­рости 20 см/с обнаруживают дефекты с линейными размерами от 7 мм.

Цифровая фильтрация периодиче­ских помех основана на предложенном С. Ф. Маликовым методе наблюдений че­рез четное число полупериодов [149]. Цифровая фильтрация также заметно по­вышает чувствительность автоматическо­го контроля с катящимися преобразовате­лями.

Следующее усовершенствование кон­троля панелей УЗ-методом прохождения с катящимися преобразователями - авто­матическая установка порога при записи изображений [147]. Метод основан на представлении амплитуд сквозных сигна­лов в каждой зоне контроля в виде вектора А(х, у), где х и у - координаты этой зоны. Затем рассчитывают плотность распреде­ления вероятностей Р(А), дифференциру­ют ее и находят точку, в которой Р'(А) = 0. Соответствующее ей значение Р(А) в ка­честве порогового уровня подают в про­грамму визуализации дефектограмм на цветном дисплее или графопостроителе. В результате черно-белое или цветное изо­бражение ОК в плане получается без уча­стия оператора и построения графика Р(А). На рис. 4.7 показаны диаграммы за­писи дефектов в контрольном образце, полученные без применения описанной обработки и с ее использованием.

Дефекты клеевых соединений между обшивкой и сотовым заполнителем выяв­ляют также методом прохождения с ис­пользованием волн Лэмба. Способ осно­ван на влиянии различных факторов (де-

Рис. 4.7. Дефектограммы сотовой панели с искусственными дефектами, полученные теневым методом с катящимися преобразователями: а - без применения автоматического разделения по порогам; 6-е его применением

 

фектов в обшивке, изменений ее толщины, качества соединения с сотовым блоком) на распространение этих волн в обшивках сотовых панелей. В работе [425, с. 762/271] приведены результаты его опробования для обнаружения дефектов соединения обшивок из алюминиевого сплава и ПКМ с сотовым блоком из алюминиевого сплава.

Излучали и принимали импульсы волн Лэмба контактными наклонными преобразователями, расположенными на расстоянии порядка 10 см навстречу друг другу. Диапазон частот - 0,4 ... 1,8 МГц. Частоты и угол наклона преобразователей выбирали так, чтобы в обшивке возбужда­лась определенная мода волны Лэмба. Дефект соединения уменьшал переход энергии волны в заполнитель, что увели­чивало амплитуду сигнала. Выбор опти­мального угла наклона и частоты опреде­ляется толщиной и материалом обшивки, а для обшивок из ПКМ - еще и их упругой анизотропией, зависящей от расположения армирующих волокон. Дополнительным признаком дефекта является изменение фазовой и групповой скоростей волн Лэмба.

Ультразвуковой эхометод также применяют для контроля сотовых пане­лей. Внутренние дефекты в металлических обшивках выявляют на предыдущих ста­диях производства при контроле обши­вочных листов. Дефекты в обшивках из ПКМ (расслоения, ударные разрушения) могут быть обнаружены при контроле го­товых сотовых панелей.

Ввиду малых толщин обшивок (в большинстве случаев 0,3 ... 1 мм) для вы­явления их внутренних дефектов и полу­чения эхосигналов от клеевого соединения с сотоблоком используют очень короткие импульсы с центральными частотами 10 ... 35 МГц. Это требует стабильного акустического контакта, который обеспе­чивается при использовании иммерсион­ного, струйного или иного жидкостного способа ввода УЗК, а также бесконтакт­ных способов (лазерного и ЭМА).

В Германии для контроля сотовых панелей из ПКМ эхометодом разработана автоматизированная установка типа MUSE [422, с. 88]. Она состоит из пере­носной сканирующей системы, преобразо­вателя и электронного блока на базе пер­сонального компьютера. Преобразователь имеет с ОК щелевой контакт и автомати­ческую подачу воды в локальную ванну. Сканирующая система крепится на ваку­умных присосках и из одной позиции кон­тролирует зону размером 200 х 300 мм. Точность позиционирования 0,02 мм, ли­нейная скорость сканирования - до 200 мм/с. Диапазон рабочих частот от 0,05 до 35 МГц. Результаты контроля пред­ставляются в виде изображений типа А, В, С я D.

В частотном диапазоне 0,8 ... 3,0 МГц установка обнаруживает дефекты соеди­нения обшивки с заполнителем и дефекты самого заполнителя, а в высокочастотном диапазоне 10 ... 35 МГц - расслоения и иные дефекты в обшивке из ПКМ. Удар­ные разрушения панелей представляются изображениями типа В. Площади дефек­тов, обнаруженных эхо-методом, практи­чески совпадают с площадями, опреде­ленными методом прохождения. Установ­ку используют для контроля в полевых условиях хвостовой части вертолетов, имеющей обшивку из углепластика и со­товый заполнитель из материала NOMEX.

Эхометод применяют для обнаруже­ния в сотовых панелях воды, которую они набирают в процессе эксплуатации через имеющиеся негерметичности. Вода сни­жает прочность клеевых соединений и может привести к разрушению сотового агрегата. Особенность задачи - необходи­мость проведения контроля в условиях эксплуатации. Н. Т. Азаровым разработана методика и аппаратура для определения наличия и измерения количества воды в сотах [3].

Схема контроля уровня воды в сото­вых панелях показана на рис. 4.8. К ниж­ней поверхности сотовой панели 1 прижи-

мают локальную иммерсионную ванну 2, состоящую из двух секций. Во внутрен­нюю секцию, в которой размещен УЗ - преобразователь 3, насосом подают воду. Через внешнюю секцию вода сливается в ванну 4. Преобразователь подключен к высокочастотному (10 ... 25 МГц) дефек­тоскопу УИВС-01 5. Уровень воды в сотах определяют по времени двойного прохож­дения УЗ-импульса через слой воды. Для увеличения лучевой разрешающей спо­собности используют короткие импульсы и высокие рабочие частоты. Аппаратура имеет автономное питание и весит 15 кг. Контроль выполняется непосредственно в условиях эксплуатации без демонтажа сотовых агрегатов. Диапазон измерения уровня воды в сотах 1,0 ... 25 мм, точность ±0,5 мм. Производительность контроля 5 ... 10 м2/час. Полученные данные по ра­диоканалу передают в лабораторию, обра­батывают в компьютере и представляют в виде изображения типа С.

Некоторые ПКМ (например, углепла­стики) обладают относительно небольшим затуханием УЗК, допускающим примене­ние эхометода с частотами до десятков мегагерц. Для контроля внутренней струк­туры материала листов из углепластика толщиной 2 мм иммерсионным эхомето­
дом используют управляемую компьюте­ром установку. На частотах 20 ... 30 МГц фокусирующими преобразователями уда­ется выявлять небольшие дефекты и ис­следовать внутреннюю структуру мате­риала [420, с. 449]. На частоте 27 МГц длина волны в углепластике составляет 0,13 мм. Для получения достаточной лу­чевой разрешающей способности ширина полосы приемного тракта была равна 20 МГц, длительность зондирующего им­пульса 75 нс. Дефекты представляли в виде разверток типа В и С.

Пористость в 16-слойных листах из ПКМ толщиной 2 мм оценивали иммерси­онным методом прохождения и эхомето­дом [422, с. 3144]. Средняя пористость в образцах 2 %. Использовали короткие им­пульсы с центральной частотой 18 МГц. При работе методом прохождения ампли­туду А(х, у) сквозного сигнала оценивали сравнением с амплитудой А0 сигнала в отсутствие образца. Результат представля­ли в виде

а(х, у) = 10 lg[(A(x, y)/A0],

Для исключения присущей методу прохо­ждения необходимости двустороннего доступа к ОК в качестве альтернативы опробовали эхометод, не имеющий указан-
ного недостатка. Донный эхо-сигнал вы­деляли стробированием и анализировали его спектр с помощью быстрого преобра­зования Фурье. Выделенный сигнал s(t, х, у) представляли в форме

и(х, у) = In [|F(X?, х, у))|]

отдельно для каждого компонента относи­тельно времени. Затухание сигналов, по­лученных методом прохождения, линейно коррелирует с результатами измерения эхометодом.

Эхометод с применением волн Лэмба используют в нескольких вариантах.

Один из них основан на влиянии воз­буждаемых в ОК этих волн на характери­стики отраженных от поверхности ОК УЗ - импульсов продольных волн [394, 374] Излучающий и приемный широкополос­ные преобразователи с иммерсионным или струйным контактом располагают так, чтобы углы 9 между их акустическими осями и нормалью к поверхности ОК были равны (примерно 20°), а акустические оси пересекались на поверхности ОК (рис. 4.9, а слева).

В отсутствие условий для возбужде­ния в OK-волн Лэмба (например, при от­ражении от полупространства) и малом затухании в иммерсионной жидкости, спектр отраженного от ОК импульса прак­тически не отличается от спектра излу­ченного сигнала (рис. 4.9, а справа) На частотах, соответствующих возбуждению волн Лэмба, часть падающей на поверх­ность ОК энергии переходит в эти волны различных мод. Последние интерфериру­ют с отраженной продольной волной, уменьшая коэффициенты ее отражения и, следовательно, амплитуды принятого сиг­нала на этих частотах спектра (рис. 4.9, б справа).

То же явление можно объяснить тем, что волны Лэмба обусловлены резонанс­ными процессами в слое - интерференци­ей волн, отраженных от обеих его границ (см. разд. 1.1.2), - а резонансы всегда со­провождаются резким уменьшением мо­дуля входного акустического импеданса ОК, приводящего к уменьшению коэффи­циента отражения продольной волны. Та­ким образом, регистрируют не только факт возбуждения волн Лэмба, но их час­тоты.

С увеличением расстояния L между преобразователями (рис. 4.9, в слева) вме­сто зеркально отраженной продольной волны на приемный преобразователь по­падает волна, возбужденная распростра­няющимися по листу волнами Лэмба. В этом случае максимумы спектра принято­го импульса соответствуют частотам этих мод (рис. 4.9, в справа). Любое изменение условий распространения волн Лэмба, в том числе возможные дефекты, меняет спектры принятых импульсов. На практи­ке обычно используют способ, приведен­ный рис. 4 9, б, когда частотам волн Лэмба соответствуют провалы в спектре инфор­мативного сигнала.

Способ с регистрацией изменения спектров принятых импульсов применяют для контроля листов из ПКМ толщиной до 25 мм [394; 422, с. 102; 359]. С ростом толщины ОК (точнее, произведения тол­щины на частоту) количество одновре­менно возбуждаемых мод волн Лэмба воз­растает. Управляемая компьютером сис­тема позволяет регулировать расстояние между ОК и преобразователями и углы наклона их осей.

Используя данные, полученные при различных углах ввода и частотах, строят дисперсионные кривые скорости для мод волн Лэмба в ОК, по которым также судят о свойствах материала и наличии в нем дефектов - расслоений, пористости, тер­мических повреждений и т. п. Однако та­кой способ сложен и трудоемок. Более простой способ основан на обработке сиг­налов во временной области [394], когда дефекты регистрируют по смещению при­нятых сигналов во времени. При контроле этим способом ОК из ПКМ следует учи­тывать, что результаты зависят от ориен­тации армирующих волокон.

Другой вариант метода основан на том, что при падении на поверхность ОК расходящегося УЗ-пучка, волна Лэмба возбуждается лишь в небольшой зоне, где угол падения aopt точно соответствует ус­ловию существования данной моды этой волны. На остальной части озвученной

поверхности ОК углы падения несколько отличаются от aopt. В результате происхо­дит уменьшение коэффициента отражения продольной волны лишь от части озву­ченной поверхности ОК и в отраженном пучке продольных УЗ-волн появляется зона пониженной интенсивности. Это
подтверждается экспериментальными ис­следованиями структуры поля отраженно­го импульса оптическим методом [394].

Рассмотренное явление позволяет ре­гистрировать изменение характеристик ОК, влияющих на условия существования волн Лэмба (изменение толщины, упругих свойств, наличия дефектов и т. л.), по из­менению положения минимума интенсив­ности в отраженной волне. Для этого не­большой приемный преобразователь по­мещают в зону минимума отраженного от ОК сигнала. При этом любое изменение параметров ОК, влияющих на распростра­нение волн Лэмба, приводит к увеличению амплитуды принятого отраженного им­пульса. Такой вариант метода не требует применения спектрального анализа, что упрощает аппаратуру.

Рассмотренный способ использовали для контроля сотовой панели с обшивками и заполнителем из ПКМ [394]. Волна Лэмба в обшивке (без заполнителя) воз­буждалась при угле наклона акустических осей преобразователей 15° и частоте 5,31 МГц. Аппаратуру настраивали на эту частоту. В зонах доброкачественного со­единения обшивки с заполнителем по­следний препятствовал возбуждению вол­ны Лэмба и амплитуда регистрируемой приемником отраженной продольной вол­ны была большой. Дефект (непроклей об­шивки с заполнителем) создавал условия для возбуждения волны Лэмба, что умень­шало амплитуду принятого сигнала. Выяв­ляли искусственные дефекты клеевого со­единения диаметрами 6,4 ... 25 мм, которые представляли в виде изображения типа С.

Тот же способ был применен для контроля клеевого соединения стали с ре­зиновым покрытием (см. п. 4.6).

В сотовых панелях с металлическими обшивками дефекты соединений с сотоб - локом обнаруживают УЗ-реверберацион - ным методом. В зонах нарушения соеди­нения многократно отраженные в обшивке эхосигналы затухают медленнее, чем в доброкачественных. Для контроля ОК с тонкими обшивками используют импуль­сы с высокими (до 25 МГц) центральными частотами. Применение этого метода для контроля панелей с обшивками из ПКМ затруднено большим затуханием в этих материалах. Кроме того, реверберацион­ный метод не обнаруживает дефектов со­тового заполнителя, а также дефектов со­единения между ним и противоположной обшивкой (эти дефекты могут быть выяв­лены при контроле панели с другой сто­роны).