Существует несколько вариантов зеркально-теневого (ЗТ) метода [103], об­щим отличительным признаком которых является то, что основным информацион­ным параметром в них служит ослабление амплитуды отражения от противополож­ной поверхности (дна) изделия. Основные варианты показаны на рис. 2.93, а-г: пря­мой преобразователь по ослаблению пер­вого (а) и второго (б) донных сигналов, наклонные преобразователи по ослабле­нию донного сигнала поперечной (в) и продольной (г) волн.

ЗТ методом можно обнаруживать де­фекты, ориентированные не только гори­зонтально, как на рис. 2.92, но и верти-

Рис. 2.93. Способы контроля ЗТ-методом

кально, как на рис. 2.94. При контроле по варианту в такой дефект, чтобы быть вы­явленным, должен пересекать один из на­клонно распространяющихся лучей (см. рис. 2.94, а). При контроле прямым преоб­разователем (см. рис. 2.94, 6) вертикаль­ный дефект также выявляется, но область перемещения преобразователя на поверх­ности ввода очень локализована.

Механизм ослабления донного сиг­нала в этом случае следующий. Продоль­ная волна, распространяющаяся вдоль берегов (поверхностей) вертикальной трещины, - это головная волна (см. разд.

1.1.2) . Распространяясь вдоль свободной поверхности, она порождает поперечные волны, отходящие от берегов трещины под третьим критическим углом ср'. В ре­зультате продольная волна (а следова­тельно, донный сигнал) ослабляется, но на небольшом участке сканирования.

Аппаратурой для контроля различ­ными вариантами ЗТ-метода служит им­пульсный эходефектоскоп. Строб-импульс

АСД помещают в месте прихода первого или второго донного сигнала. Контроль по вариантам, показанным на рис. 2.93, а, б, ведут по совмещенной схеме, по вариан­там на рис. 2.93, в, г-по раздельной. При­бор специально для контроля этим мето­дом имеет упрощенную схему, как и тене­вой дефектоскоп. Экран и ряд других уз­лов дефектоскопа часто отсутствуют. Обя­зательно наличие строб-импульса для вы­деления соответствующего донного сиг­нала и аттенюатора, позволяющего на­страивать АСД на регистрацию заданного ослабления донного сигнала.

Разрабатывает и изготовляет аппара­туру Санкт-Петербургский электротехни­ческий университет, где ЗТ-метод приме­няется для контроля листов наряду с дру­гими методами [60]. Компания Нордин - крафт (г. Череповец) выпускает установки для контроля листов с ЭМА-преобразо - вателями [424, докл. 7.54; 425, с. 216/783; 426, докл. 4.12] (см. разд. 3.3.2.1).

стгэ

Рис. 2.95. К расчету ослабления донного
сигнала для ЗТ-метода

В названных установках кроме тене­вого метода реализуются также эхо-, ЗТ и эхосквозной методы. ЗТ-метод широко используется для контроля рельсов, где применяется соответствующая аппаратура (см. разд. 3.3.2.4).

Анализ акустического тракта вы­полним для варианта, показанного на рис. 2.95. В разд. 2.2.2.1 было отмечено, что отражение от бесконечной плоскости можно рассматривать как зеркальное от­ражение падающих на плоскость акусти­ческих волн. В соответствии с этим аку­стическое поле, возникающее за счет от­ражения от бесконечной поверхности, можно представить как продолжение аку­стического поля излучателя, испытываю­щее рассеяние на мнимом изображении экрана-дефекта. Мнимый приемник рас­положен зеркально-симметрично излуча­телю (см. рис. 2.95).

В результате акустический тракт при контроле ЗТ-методом подобен акустиче­скому тракту теневого метода с одинако­выми излучающим и приемным преобра­зователями и двумя одинаковыми экрани­рующими дефектами, расположенными зеркально-симметрично относительно донной поверхности изделия.

Сигнал Р3 на приемнике вычисляют подобно тому, как для теневого метода. Если преобразователь и дефект малы по сравнению с расстояниями между ними, то, заменяя модуль алгебраической суммы суммой модулей, получают приближен­ную формулу для ослабления донного сигнала Рд:

Р3 > 4sr + s2r

ра щ(2г-г[)+ 2 г2 (г-гх)'

(2.44)

Более точный анализ акустического тракта ЗТ-метода с применением метода жидкостного моделирования представлен в [137].

Формулы, подобные (2.44), выведены для других вариантов ЗТ-метода. Они ка­чественно подтверждены эксперименталь­ной проверкой [137]. Анализ показывает, что ослабление второго донного сигнала при контроле способом, показанным на рис. 2.93, б, больше, чем ослабление пер­вого донного сигнала, так как УЗ-волны 4 раза проходят мимо дефекта.

При контроле способом, показанным на рис. 2.93, в, УЗ один раз проходит мимо дефекта, поэтому ослабление донного сигнала такое же, как сквозного сигнала в теневом методе. При контроле способом, представленным на рис. 2.93, г, ослабле­ние обычно больше, поскольку угол на­клона преобразователей для продольных волн делают небольшим (5 ... 10°), в ре­зультате чего лучи 2 раза пересекают об­ласть дефекта и претерпевают двойное ослабление.

Наклонные преобразователи (см. рис. 2.93, в) применяют при контроле тон­ких объектов, когда мертвая зона обычных прямых преобразователей мешает получе­нию донного сигнала. Они оказываются полезными при выявлении и оценке раз­меров вертикально ориентированных де­фектов, поскольку дают возможность оп­ределить их эквивалентные и условные размеры.

Помехи, действующие при контроле теневым методом, проявляются также и при контроле ЗТ-методом. Непараллель - ность поверхностей вызывает большее ослабление донного сигнала, чем сквозно­го, поскольку отраженный луч сильнее отклоняется от акустической оси. Еще заметнее эта помеха сказывается при кон­троле по второму донному сигналу. Она уменьшается при использовании преобра­зователя с широкой диаграммой направ­ленности.

Непланшетность ОК при контроле иммерсионным ЗТ-способом также прояв­ляется сильнее, чем в теневом методе кон­троля. Однако ЗТ-метод чаще всего при­меняют в контактном или щелевом вари­антах, при которых этот вид помех не воз­никает, поскольку параллельность по­верхностей ОК и преобразователя обеспе­чивается самим способом контакта.

Влияние изменения затухания УЗ значительнее, чем для теневого метода. Структурные реверберации от крупного зерна могут помешать наблюдению дон­ного сигнала. Очень мешает контролю ЗТ- методом случайное изменение отражаю­щих свойств донной поверхности, связан­ное с ее неровностью, например от корро­зии. Неровности глубиной Х/8 ослабляют донный сигнал ~ на 10 %, а Х/4 - на 20 %. Второй донный сигнал уменьшается в квадрате по отношению к первому [103].

Порог чувствительности ЗТ-метода, так же как теневого, на практике выше, чем для эхометода (т. е. чувствительность ниже), вследствие нестабильности ампли­туды донного сигнала. Если надежно фик­сируется ослабление донного сигнала на 20 дБ, то при контроле способами, изо­браженными на рис. 2.93, а, г, выявляются дефекты площадью 0,5 ... 1 от площади преобразователя. При контроле по спосо­бу на рис. 2.93, б порог чувствительности ниже, а по способу на рис. 2.93, в - выше.

2.3.2. Метод многократной тени

Метод аналогичен теневому, но о на­личии дефекта судят по амплитуде сквоз­ного сигнала (теневого импульса), дву­кратно прошедшего между параллельны­ми поверхностями изделия. При такой схеме импульсы проходят через дефект­ную зону 3 раза и сильнее реагируют на наличие дефекта. Однако метод имеет тот недостаток, что импульсы, отраженные от полупрозрачного дефекта типа расслоения и одной из поверхностей ОК (листа), сум­мируются со вторым сквозным сигналом и могут вызвать как его увеличение, так и повышенное ослабление. Такое действие окажут дефекты, расположенные посере­дине листа, на определенном расстоянии от поверхности и т. д.

По изложенной причине метод мно­гократной тени не применяют как единст­венное средство дефектоскопии листовых материалов. При контроле теневым мето­дом от второго сквозного сигнала даже отстраиваются путем стробирования пер­вого сквозного сигнала. Однако в совре­менных установках типа "Дуэт" преду­сматривают возможность наблюдения за вторым сквозным сигналом для анализа обнаруженных дефектов.