Установка для исследования диаграмм направленности наклонных акустических преобразователей

ЛАНТУХ В. М., инж., КОРДИНОВ Е. В., слесарь, ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского
Акустические преобразователи, предназначенные для производственного контроля металла энергооборудования и исследовательских целей, должны метрологически аттестовываться и периодически проверяться с целью фиксации их акустических параметров.
Для этого используют серийный комплект КОУ-2 стандартных образцов и вспомогательных устройств. Он содержит отраслевой стандартный образец № 2, с помощью которого можно определять диаграмму направленности (ДН) волнового поля наклонного преобразователя, формируемого в металле образца только в плоскости падения акустического луча.
Однако для повышения надежности контроля металла энергооборудования и качества исследовательских работ, а также в процессе разработки нестандартных преобразователей в ряде случаев требуется определение ДН волнового поля наклонного преобразователя, формируемого в металле или другой среде в азимутальной (перпендикулярной) плоскости падения акустического луча. Для этого создана установка, конструкция которой представлена на рисунке.
Она содержит стальной образец 1, на котором с помощью стоек 2 крепится направляющая планка 3 со сквозным пазом 4. Транспортир 5 установлен на скобе 9, которая винтом 6 и пружиной 7 удерживается на поверхности образца. В скобе с помощью винтов 8 (на другой стороне скобы не показаны) установлен наклонный преобразователь 10.
В образце выполнен угловой цилиндрический отражатель 11 (сквозное вертикальное отверстие). Диаметр отверстия выбирают с учетом рабочей частоты и типа излучаемой преобразователем волны. В процессе работы винты удаляют из пространства, расположенного внутри скобы. Преобразователь перемещают вдоль паза 4, а также в перпендикулярном к нему направлении и фиксируют его местоположение при максимальном значении амплитуды эхо- сигнала от нижней части отражателя на прямом луче или от его верхней части — на однократно отраженном от нижней поверхности образца акустическом луче.
Скобу приподнимают на 1—2 мм, подводят к указанному фиксированному положению и с помощью винтов закрепляют в ней преобразователь таким образом, чтобы оси винтов совпадали с точкой выхода (на рисунке не обозначена) акустического луча преобразователя. После этого вращением скобы 9 определяют зависимость амплитуды эхо-сигнала от поворота транспортира, выраженного в градусах, а показания транспортира фиксируют через паз 4.
При наличии в дефектоскопе регулятора «Ослабление дБ» амплитуда эхо-сигнала представляется на ДН в отрицательных единицах. Точность определения ДН может быть существенно увеличена использованием дефектоскопа, имеющего указанный регулятор с цифровым индикатором, например серийного дефектоскопа УД2-12, а также увеличением радиуса и соответственно уменьшением цены делений транспортира.
Измерение ДН преобразователя может быть аналогичным образом осуществлено и на акустическом луче, отраженном от поверхностей образца более одного раза. Установка позволяет определять ДН наклонного совмещенного или раздельно совмещенного преобразователя, формирующего в среде образца поперечные, продольные, нормальные и поверхностные волны.

Установка для исследования диаграмм направленности наклонных акустических преобразователей
При этом акустические свойства и толщина образца могут быть аналогичны свойствам и толщине изделия, для контроля которого предназначены конкретные серийные или нестандартные преобразователи. Так, например, ДН преобразователя может быть измерена в наплавленном металле аустенитного сварного шва или в лопатке турбины.
Созданная установка опробована в лабораторных условиях. Полученные положительные результаты позволяют рекомендовать ее для широкого использования на электростанциях.