Для чего используется ард диаграммы

Для чего используется ард диаграммы

Сотрудники ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург:

Розина Марина Витальевна
Ведущий научный сотрудник, к. т. н., специалист III уровня по акустическому виду НК.

Кочергин Дмитрий Валериевич
Инженер, специалист II уровня по УЗК

Эксперимент 2. При отключенной ВРЧ были измерены амплитуды сигналов от различных отражателей (табл. 1, графа 5).

В графах 4 и 6 табл. 1 приведены разности амплитуд сигналов от различных отражателей и опорного сигнала при включенной ВРЧ (Λ) и аналогичные разности при выключенной ВРЧ (Λ*), которые, как видно, существенно отличаются.

1. Настроить ВРЧ по отражателям на различной глубине в требуемом диапазоне толщин;

2. Получить опорный сигнал от отражателя ø 6 мм в СО-2;

3. По АРД-диаграмме определить разность между сигналом от отражателя ø 6 мм в СО-2 и эквивалентным отражателем для заданной чувствительности, который расположен на глубине 44 мм, т. е. на той же глубине, что и отражатель, от которого получен опорный сигнал;

4.Увеличить усиление дефектоскопа на полученное значение.

Для подтверждения правильности предложенной методики был проведен:

Таким образом, предложенная методика настройки позволяет избежать ошибок в настройке чувствительности контроля при включенной ВРЧ. Теперь целесообразно вернуться к проблеме, затронутой в статье «АРД-диаграммы. Где правда?» [В мире НК. 1999. № 3. С. 26], в которой рассмотрены таблицы для настройки чувствительности по АРД-диаграммам при включенной ВРЧ. Рекомендуется заменить таблицу для настройки чувствительности, приведенную в РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦД-97), на табл. 2.

Источник

Устройство АРД – диаграммы

В отечественной УЗ дефектоскопии широко распространено со­поставление размеров выявляемых несплошностей (дефектов) с раз­мерами плоского диска, ориентированного перпендикулярно акусти­ческому лучу.

Эквивалентным размером (диаметром или площа­дью) дефекта называют размер искусственного круглого плос­кодонного отражателя, расположенного в образце с одинако­выми акустическими свойствами перпендикулярно акустичес­кой оси на том же расстоянии, что и дефект, который дает эхоимпульс такой же амплитуды.

Для расчета амплитуды эхо-сигнала от дефекта в широком диапазоне расстояний и размеров дефектов применяют АРД-диаграммы.

Рабочие АРД-диаграммы (рис. 4.49) строят для конкретных раз­меров, частоты и угла ввода ПЭП, используя следующие способы:

— построение на основе обобщенных АРД-диаграмм;

— экспериментальным путем на основе измерений амплитуд эхо-сигналов от искусственных отражателей в образцах;

— расчетным путем с применением уравнений акустического тракта.

Рис. 4.48. Обобщенная АРД – диаграмма.

Рис. 4.49. Рабочая АРД – диаграмма для преобразователя WB 45-2.

С использова­нием АРД-диаграмм решают три основные задачи:

Источник

Построение АРД-диаграммы в программе Mathcad

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 07.08.2016 2016-08-07

Статья просмотрена: 1340 раз

Библиографическое описание:

Асеев, А. А. Построение АРД-диаграммы в программе Mathcad / А. А. Асеев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 16 (120). — С. 68-70. — URL: https://moluch.ru/archive/120/33182/ (дата обращения: 16.12.2021).

На практике АРД-диаграмма (или шкала) обеспечивает пересчет амплитуды сигнала от какого-либо опорного уровня, например, донного сигнала, к сигналу от плоскодонного отражателя заданных размеров, находящегося на определенной глубине, что позволяет настроить дефектоскоп на браковочный, поисковый и др. уровни чувствительности. Поскольку вручную на бумаге составить диаграмму крайне затратно по времени, а специально созданные для этого программы находятся в платном доступе, актуальным решением проблемы является построение АРД-диаграммы в программе Mathcad.

Ключевые слова: АРД-диаграмма, уравнение акустического тракта, Mathcad

Для расчета амплитуды эхо-сигнала от дефекта в широком диапазоне расстояний и размеров дефектов применяются АРД-диаграммы — семейство кривых, устанавливающих зависимость между амплитудой эхо-сигнала от дискового отражателя, ориентированного перпендикулярно акустической оси ПЭП и отражающего до 100 % падающей на него ультразвуковой энергии, расстоянием от излучателя до отражателя и размером — площадью или диаметром отражателя. Отложив по горизонтальной оси расстояние между отражателем (дефектом) и излучателем (ПЭП), отнесенное к расстоянию от преобразователя до дефекта, получим группу кривых, показывающих зависимость от расстояния до дефекта. Каждой кривой соответствует определенный размер (диаметр) отражателя, отнесенный к диаметру пьезоэлемента.

Как пример в данной работе будет рассчитана АРД-диаграмма для бериллиевого слитка длиной и шириной 100 мм, скорость продольных волн в бериллии – =12550 .

Контроль будет производиться прямым совмещенным преобразователем с частотой , радиус преобразователя a = 6 мм. Коэффициент затухания звука на заданной частоте равен 6 Дб/м.

Математически кривые задаются с помощью уравнений акустического тракта, при экспериментах модели дефектов заменяются искусственными отражателями, типовые модели и уравнения приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Формулы акустического тракта прямого совмещенного ПЭП с круглым пьезоэлементом

Где: r — расстояние от излучателя до дефекта; – расстояние от излучателя до конца ближней зоны; – площадь излучателя; s – площадь отражателя; λ – длина волны; δ – коэффициент затухания; U – амплитуда зондирующего сигнала; – амплитуда сигнала, отраженного дефектом и принятого преобразователем.

Для начала необходимо задать ряд размеров выявляемых дефектов (d1-d8) и диаметр пьезоэлектрического преобразователя d.

Зададим частоту преобразователя — f; скорость продольных волн — c1; расстояние до дефекта — r; длину волны — λ; коэффициент затухания — δ.

Следует учесть, что формулы акустического тракта справедливы при условии, что расстояние до дефекта больше чем размер трёх ближних зон ().

Рассчитаем величину ближней зоны:

Используя уравнение акустического тракта диска с площадью s, для дефектов 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 8 мм соответственно, и бесконечной плоскости, для донного сигнала, зададим семейство кривых.

Произведем построение АРД-диаграммы (рис. 2.), по оси ординат отложено отношение амплитуд зондирующего сигнала к сигналу отраженному от дефекта в отрицательных децибелах, по оси абсцисс расстояние до дефекта в метрах.

Рис. 2. АРД-диаграмма

Исходя из данной АРД-диаграммы легко заметить, что минимальный выявляемый размер дефекта при прозвучивании изделия на расстоянии 100 мм равен 2 мм, так как разница в амплитуде между данным отражателем и донной поверхностью не превышает 40 дБ, т. е. на 6 дБ меньше, чем разница между амплитудой донного сигнала и уровнем шумов. Таким образом можно утверждать, что сигнал от дискового отражателя диаметром 2 мм, находящегося на максимальном расстоянии при этом направлении прозвучивания будет отчетливо виден над уровнем шумов (превышать его на 6 дБ). Расчеты справедливы при нахождении дефекта на расстоянии 43 мм от преобразователя.

В данной работе был описан принцип построения АРД-диаграмм в программе Mathcad, а именно представлен расчет акустического тракта для плоскодонного отверстия в бериллиевом слитке толщиной 100 мм. По аналогичному принципу возможен расчет диаграммы для любого металла в котором известен коэффициент затухания и скорость продольных волн.

Источник

8.2 DGS/AVG (АРД-диаграммы)

АРД-диаграммы

АРД-диаграммы — метод определения размеров дефектов путем сравнения амплитуды эхо-сигнала от отражателя с амплитудой эхо-сигнала от плоскодонного отверстия, расположенного на той же глубине или расстоянии. Это известно как эквивалентный размер отражателя или ERS. Аббревиатура АРД (DGS – Distance/Gain/Size) означает «амплитуда/расстояние/диаметр», также известно как AVG (с немецкого Abstand Verstarkung Grosse). Данная техника очень долго сводилась к механическому сравнению амплитуд эхо-сигналов с отображенными кривыми. Современные цифровые дефектоскопы позволяют изображать кривые с учетом процедуры калибровки и автоматически вычислять ERS максимума в стробе. Кривые выводятся из полученной схемы рассеяния пучка данного преобразователя, на основе частоты ПЭП и диаметра элемента с использованием одной точки калибровки. Можно учитывать затухание в материале и особенности акустического контакта калибровочного и контрольного образцов. АРД является изначально математическим методом, основанным на отношении профиля луча круглого ПЭП и измеряемых свойств материала к круглым дисковым отражателям. С тех пор, данный метод был применен к квадратным элементам и даже раздельно-совмещенным ПЭП; в последнем случае конфигурация кривых задается эмпирическим путем. Пользователь должен сам определить, насколько полученные результаты АРД сопоставимы с реальными дефектами в объекте контроля.

Пример типичной кривой АРД представлен ниже. Самая верхняя кривая представляет относительную амплитуду эхо-сигнала, исходящего от плоского отражателя (в дБ), на разном расстоянии от преобразователя; кривые ниже представляют относительную амплитуду эхо-сигналов, исходящих от все более маленьких дисковых отражателей, на одной шкале расстояний.

В современных цифровых дефектоскопах, АРД-диаграммы обычно строятся на основе опорной калибровки известного элемента, например донного отражателя или плоскодонного отверстия на заданной глубине. С помощью этой точки калибровки можно построить всю кривую, с учетом характеристик ПЭП и свойств материала. Вместо изображения всей серии кривых, прибор обычно отображает одну кривую на основе размера выбранного отражателя (порог выявляемости). На приведенном ниже примере, верхняя кривая представляет график АРД для дискового отражателя 2 мм на глубине от 10 до 50 мм. Нижняя кривая – опорная кривая, построенная на 6 дБ ниже. На экране слева, красный строб обозначает отражение от плоскодонного отверстия диаметром 2 мм на глубине 20 мм. Поскольку отражатель равен выбранному уровню выявляемости, максимум сигнала соответствует кривой на данной глубине. На экране справа, в стробе, расположен другой отражатель на глубине примерно 26 мм. На основе высоты и глубины залегания отражателя по отношению к кривой, прибор вычислил ERS 1,5 мм.

Источник

Для чего используется ард диаграммы

Каталог

производители

Настройка чувствительности по АРД-диаграммам при использовании ВРЧ

Настройка чувствительности по АРД-диаграммам при использовании ВРЧ

Эксперимент 1. В ходе эксперимента ВРЧ была настроена по цилиндрическим отражателям, расположенным на глубинах 10, 20 и 50 мм, а также по плоскодон­ному отражателю с S_э = 10 мм 2 на глубине 80 мм (как следует из предварительных расчетов, цилиндрические отражатели Ø 2 мм и плоскодонное сверление S_э= 10 мм 2 имеют практически одинако­вую отражающую способность в данном диапазоне глубин). Затем были измерены амплитуды эхо-сигналов от различных отражателей при включенной ВРЧ. Соответствующие коэффициенты усиления приведены в табл. 1 (графа 3).

Эксперимент 2. При отключенной ВРЧ бы­ли измерены амплитуды сигналов от раз­личных отражателей (табл. 1, графа 5).

В графах 4 и 6 табл. 1 приведены раз­ности амплитуд сигналов от различных от­ражателей и опорного сигнала при вклю­ченной ВРЧ (∆) и аналогичные разностипри выключенной ВРЧ (∆*), которые, как видно, существенно отличаются.

1. Настроить ВРЧ по отражателям на различной глубине в требуемом диапа­зоне толщин;

2. Получить опорный сигнал от отра­жателя Ø 6 мм в СО-2;

3. По АРД-диаграмме определить раз­ность между сигналом от отражателя Ø 6 мм в СО-2 и эквивалентным отража­телем для заданной чувствительности, который расположен на глубине 44 мм, т. е. на той же глубине, что и отражатель, от которого получен опорный сигнал;

4. Увеличить усиление дефектоскопа на полученное значение.

Для подтверждения правильности предложенной методики был проведен:

Эксперимент 3. По предложенной мето­дике был проконтролирован образец № 1, и все отражатели в нем были выявлены. После измерения амплитуд сигналов от этих отражателей было установлено, что эквивалентные размеры отражателей, определенные с помощью АРД-диаграммы, совпали с их реальными размерами.

Таким образом, предложенная методи­ка настройки позволяет избежать ошибок в настройке чувствительности контроля при включенной ВРЧ.

Источник