Sporządzanie krzywej DAC.pdf

(649 KB) Pobierz
Obróbka Plastyczna Metali Nr 1, 2005
Materiałoznawstwo i obróbka cieplna
dr in . Jarosław Samolczyk
Instytut Obróbki Plastycznej, Pozna
SPORZ DZANIE KRZYWEJ DAC
(Distance
Amplitude Correction)
ORAZ OCENA WAD MATERIAŁOWYCH
Streszczenie
W pracy przedstawiono zasady sporz dzania krzywej DAC (Distance Amplitude Curve) na ekranie defektoskopu analogo-
wego USIP 11. Podstaw techniki DAC jest wyznaczana do wiadczalnie zale no wysoko ci echa od odległo ci wyspecyfiko-
wanego reflektora odniesienia. Sformułowano kilka ogólnych zalece dotycz cych stosowania tej techniki. Krzyw DAC wyko-
rzystano do oceny nieci gło ci.
Słowa kluczowe:
ultrad wi ki, krzywa DAC, wysoko
echa, reflektor odniesienia, nieci gło
1. Wst p
Badaj c materiały metodami ultrad -
wi kowymi do oceny ich wadliwo ci przyj-
muje si zwykle maksymaln amplitud
jako jeden z najcz ciej u ywanych para-
metrów. Amplituda echa jest proporcjonal-
na do równowa nego rozmiaru reflektora,
co pozwala na klasyfikacj materiałów
przez ocen wielko ci reflektorów równo-
wa nych. Aby wykona tak kwalifikacj
lub ocen trzeba posiada komplet wzor-
ców kalibracyjnych lub defektoskop ultra-
d wi kowy, który musi posiada mo liwo
korekcji amplitudy ze zmian odległo ci
(DAC
-
Distance Amplitude Correction).
Poniewa rozkład ci nienia akustycznego
zmienia si z odległo ci zale nie od cz -
stotliwo ci, rozmiaru przetwornika oraz
tłumienia fal ultrad wi kowych w materiale,
do wyznaczenia krzywych wzorcowych
DAC
niezb dne s wzorce z płaskoden-
nymi otworami kalibracyjnymi, wykonane
z takiego samego materiału jak obiekt
badany.
2. Zasady ogólne
Układy
zasi gowe regulacji wzmocnie-
nia -
DAC,
umo liwiaj
modelowanie
wzmocnienia defektoskopów, wraz z odle-
gło ci przebywan przez fale w okre lo-
nym materiale, przy danej cz stotliwo ci.
Modelowanie wzmocnienia ma na celu
uzyskanie jednakowego poziomu ech, nie-
zale nie od odległo ci przebywanej przez
fale .
Przed szczegółowym omówieniem na-
le y wskaza na pewne ogólne uwarunko-
wania zwi zane z ocen wskaza ultrad -
wi kowych prowadzonych metod echa.
Wskazania te s oceniane i klasyfikowane
poprzez bezpo rednie lub po rednie po-
równanie ich wysoko ci z wysoko ci ech
od wyidealizowanych reflektorów odniesie-
nia o regularnym kształcie (tarcza, cylinder,
sfera). Nale y jednak zauwa y , e zdol-
no odbijania fal ultrad wi kowych przez
naturalne nieci gło ci zale y zarówno od
ich wielko ci jak te od innych czynników
takich jak kształt czy orientacja wzgl dem
kierunku wi zki ultrad wi kowej. St d te
poziom echa wady naturalnej nie jest miar
nieci gło ci jej rzeczywistej wielko ci
a jedynie zdolno ci do odbijania fal ultra-
d wi kowych. Obliczona na tej podstawie,
tzw. równowa na wielko
wady okre la
rozmiar wady idealnej, która umieszczona
w tym samym miejscu dałaby echo o tej
samej wysoko ci co oceniana wada rze-
czywista.
3. Technika DAC
3.1. Próbki i reflektory odniesienia
Technika DAC polega na do wiadczal-
nym wyznaczeniu krzywej odniesienia na
podstawie wysoko ci ech uzyskanych od
serii jednakowych reflektorów znajduj cych
si w ró nych odległo ciach głowicy. Wy-
konano próbki ogólnego zastosowania
z materiału WCL, standardowo obrobionej
powierzchni i grubo ci mieszcz cej si
w zakresie
±
0,1% grubo ci badanego ma-
teriału. Próbki pokazano w tabeli 1. Przed-
stawiono schematy próbek odniesienia
z otworami poprzecznymi dla ró nych gru-
bo ci materiałów. Podano warunki jakie
musz spełnia znajduj ce si w próbkach
reflektory.
Warunek e
>
2 s/D
eff
oznacza, e dłu-
go otworu poprzecznego musi by wi k-
sza ni
rednica wi zki ultrad wi kowej
padaj cej na ten reflektor.
Warunek D
SHD
≥
1,5 mówi, e rednica
otworów poprzecznych stosowanych do
wyznaczania krzywych DAC musi by
wi ksza ni 1,5 długo ci fali.
Pozostałe warunki dotycz usytuowania
reflektorów w próbce odniesienia. Odle-
gło otworu od powierzchni nie mo e by
mniejsza ni 5 mm .
W przypadku próbek ogólnego za-
stosowania konieczne jest stosowanie po-
prawki na straty przej cia uwzgl dniaj cej
ró nice w warunkach propagacji fal ultra-
d wi kowych jakie mog wyst pi mi dzy
próbk odniesienia, a badanym obiektem.
Tabela 1
Schematy próbek odniesienia z reflektorami w postaci otworów poprzecznych
Wymiary próbek
odniesienia
Szkic próbki
odniesienia
Próbka odniesienia
Obliczenia
d = 15 mm
φ
= 4,22 mm
e = 7,5 mm
d = 20 mm
φ
= 4,22 mm
e = 7,5 mm
d = 40 mm
φ
= 4,22 mm
e
6
= 15 mm
Poprawk mo na wprowadzi na jeden
z nast puj cych sposobów:
1. poprzez skorygowanie wysoko ci punk-
tów krzywej DAC o warto
poprawki
ju podczas sporz dzania krzywej,
2. poprzez narysowanie poni ej podsta-
wowej krzywej DAC drugiej skorygowa-
nej krzywej,
3. przez uwzgl dnienie (stałej) warto ci
poprawki podczas nastawiania wzmoc-
nienia rejestracji przed badaniem.
Długo
otworu poprzecznego obliczono
z zale no ci:
Rys. 1. Schemat próbki odniesienia z otworem
poprzecznym
3.2. Sporz dzanie krzywej DAC
Przy zastosowaniu zasi gowej regulacji
wzmocnienia DAC wyst puje rzeczywista
korekta amplitudy sygnałów, wraz z odle-
gło ci nieci gło ci od głowicy. Ju pierw-
sze spojrzenie na ekran defektoskopu, na
którym mamy widoczne echa, wielokrotne
pozwala nam u wiadomi sobie zalety sto-
sowania DAC w badaniach r cznych (rys.
2). DAC powinien by stosowany wtedy
gdy widoczny jest wpływ tłumienia w mate-
riale na wi zk fal ultrad wi kowych.
e
≥
2
λ
s
D
eff
gdzie:
λ
– długo
fali ultrad wi kowej,
s – odległo otworu od głowicy,
D
eff
– rednica skuteczna przetwornika
głowicy.
a)
b)
c)
Rys. 2. Zasada modelowania zasi gowej regulacji wzmocnienia DAC
a) obiekt, b) ci g ech dna obiektu, c) ci g ech dna obiektu po korekcie wysoko ci za pomoc
funkcji zakresowej regulacji wzmocnienia
Poni ej opisano sposób post powania
przy sporz dzaniu krzywej DAC na ekranie
standardowego defektoskopu USIP 11
w badaniach r cznych. Defektoskop USIP
11 nie posiada pełnej korekcji amplitudy ze
zmian odległo ci. Praktyczn krzyw DAC
w oparciu o indywidualne echa w bada-
niach r cznych prowadzonych defektosko-
pem USIP 11 ustawiamy nast puj co:
•
przygotowanie próbki odniesienia,
•
przygotowanie zestawu badawczego do
bada (dobór głowicy, sprawdzenie pa-
rametrów, skalowanie zakresu obser-
wacji itp.),
•
wst pne przeszukanie próbki odniesie-
nia w celu zidentyfikowania reflektora
daj cego najwy sze echo,
•
zoptymalizowanie najwy szego echa
i ustawienie wzmocnienia defektoskopu
tak aby echo to osi gn ło wysoko
80% FSH (80% pełnej wysoko ci ekra-
nu),
•
•
•
•
oznaczenie na ekranie poło e wierz-
chołków wszystkich ech od reflektorów
odniesienia, których wysoko
mie ci
si w granicach 20÷80% FSH,
podniesienie wzmocnienia defektosko-
pu o 12 dB i oznaczenie na ekranie po-
ło enia wierzchołków ech, których wy-
soko , przy podwy szonym wzmoc-
nieniu, mie ci si w granicach 20÷80%
FSH,
w razie potrzeby (np. dla du ych zakre-
sów obserwacji) podniesienie wzmoc-
nienia o kolejne 12 dB i zaznaczenie
wierzchołków kolejnych ech o wysoko-
ci w zakresie 20÷80% FSH,
narysowanie, w oparciu o punkty wierz-
chołków ech, krzywej DAC.
W oparciu o zebrane do wiadczalnie
dane, odno nie punktów wierzchołków ech,
sporz dzono krzyw DAC z dwoma odcin-
kami podwy szonymi. Typowy kształt
krzywej DAC z odcinkami podwy szonymi
przedstawiono na rys. 3.
100
80
+12dB
FSH [%]
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
Pozioma skala ekranu
Rys. 3. Kształt krzywej DAC z dwoma odcinkami podwy szonymi
+24dB
Tabela 2
Wykryte nieci gło ci w badanych obiektach
Lp.
Nieci gło
w badanym obiekcie
Nieci gło
1
du a
2
mała
3
mała
4
du a

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin