1.2. Характеристики ехо-методу

         До основних характеристик методу відносяться: чутливість, максимальна глибина проникання|, мінімальна глибина ("мертва" зона), розрізнювальна здатність|здібність|, точність вимірювання|виміру| відстані, продуктивність контролю.

         Під чутливістю розуміють мінімальний розмір дефекту, що знаходиться|перебуває| на максимальній глибині і чітко реєстрований приладом. Кількісно її визначають порогом чутливості. Для методу луни – це мінімальна площа|майдан| штучного дефекту типу плоскодонного отвору, який виявляється при контролі. Її можна визначити по відбивачах іншого типу, виконуючи перерахунок на площу|майдан| плоскодонного отвору по формулах акустичного тракту. Поріг чутливості обмежується двома головними чинниками|факторами|: чутливістю апаратури і рівнем перешкод. Залежно від структури матеріалу буде і змінюватися поріг чутливості.

         Максимальна глибина проникання| визначається максимальною відстанню від дефекту (відбивача) заданого розміру, на якому він упевнено виявляється. Вона обмежується умовою, щоб сигнал від дефекту був більше мінімального сигналу, реєстрованого приладом і рівня перешкод. Вона також визначається параметрами апаратури. У технічних характеристиках приладу як максимальну глибину проникання| вказують|вказують| максимальну тривалість розгортки дефектоскопа. Досягнення максимальної глибини проникання | обмежується тими ж чинниками|факторами|, які перешкоджають підвищенню чутливості.

         Мінімальна глибина або "мертва" зона - мінімальна відстань від перетворювача або від поверхні виробу до дефекту, на якому він чітко виявляється не зливаючись із|із| зондуючим імпульсом або імпульсом від поверхні введення ультразвуку.

         Розрізнювальна здатність|здібність| - мінімальна відстань між двома однаковими дефектами, при якому вони реєструються роздільно. Розрізняють променеву і фронтальну розрізнювальну здатності методу.

         Променева роздільна здатність|здібність| - мінімальна відстань в променевому напрямі|направленні|, при якому сигнали від дефектів видно на екрані як два роздільні імпульси.

         Фронтальна роздільна здатність по переміщенню - мінімальна відстань між дефектами в напрямі|направленні| перпендикулярному променевому.

Точність вимірювання|виміру| відстані до дефекту визначається погрішністю в % від вимірюваної величини.

         Продуктивність контролю визначається кроком і швидкістю сканування (переміщення) перетворювача. При оцінці часу контролю враховується і час на дослідження дефекту.

         1.3. Умови отримання|здобуття| максимального сигналу від дефекту

Для оптимального виконання першої умови виявлення дефекту величина    повинна мати максимальне значення. Де V_д – сигнал від дефекту, а V₀ – сигнал посланий перетворювачем. Також, часто від правильного вибору частоти ультразвукових коливань залежить потужність отримання сигналу від дефекту, і як наслідок, точність визначення дефекту. Можна сказати, що частота є|з'являється,являється| одним з головних параметрів, від вибору яких залежить виявлення. Зупинимося|зупинятимемося| детально на її виборі. Як відомо, частота залежить від коефіцієнта загасання|затухання|. Для більшості матеріалів в діапазоні частот, використовуваних в дефектоскопії, ця залежність приблизно виражається|виказується,висловлюється| формулою:

                                                                                       (1.1)

де   і  - коефіцієнти, не залежні від частоти.

         Перший член пов'язаний з поглинанням, другий – з|із| розсіянням ультразвуку дрібними|мілкими| зернами (кристалітами) металу.

         При малих відстанях від перетворювача до дефекту вплив загасання|затухання| ультразвуку невеликий, тому в ближній|близькій| зоні доцільно застосування|вживання| високих частот. У дальній|далекій| зоні загасання|затухання| має дуже велике значення для раціонального вибору частоти.

         Оптимальна частота ультразвукових коливань визначається формулою:

                                                          (1.2)

де: С₁ – коефіцієнт, пов'язаний з поглинанням ультразвуку для дрібнозернистих матеріалів;

r – відстань від перетворювача ультразвукових хвиль до дефекту

А для грубозернистих|крупнозернистих| оптимальна частота знаходиться|перебуває| по формулі:

                                                                                           (1.3)

де С₂ залежно від співвідношення  ;

r – відстань від перетворювача ультразвукових хвиль до дефекту

         Таким чином, в обох випадках із|із| збільшенням товщини виробу слід знижувати частоту.

`

         1.4. Ультразвуковий эхо-імпульсний| дефектоскоп

         Ультразвуковий ехо-дефектоскоп – це прилад, призначений для виявлення несуцільності та неоднорідностей| у виробі, визначення їх координат, розмірів і характеру|вдачі| шляхом випромінювання імпульсів ультразвукових коливань, прийому і реєстрації відбитих від неоднородностей| сигналів луни. Розглянемо|розгледимо| його складові.

         На рисунку приведена принципова схема імпульсного ультразвукового дефектоскопа. Генератор радіоімпульсів 3 збуджує|збуджує|, п’єзопластину | передавальної пошукової| головки|голівки| 1. Ультразвукові коливання розповсюджуються|поширюються| в контрольованій деталі, відбиваються|відбиваються| від її протилежної стінки ("донний сигнал") і потрапляють|попадають| на п’єзопластину| приймальної|усиновленої| пошукової| головки|голівки| 2. Відбиті ультразвукові коливання збуджують|збуджують| коливання п’єзопластини | приймальної|усиновленої| пошукової| головки|голівки| 2. При цьому на гранях п’єзопластини | виникає змінна напруга|напруження|, яка детектується і підсилюється|підсилюється| в підсилювачі 4, а потім поступає|надходить| на вертикальні відхиляючі пластини електронно-променевої трубки|люльки| (ЕПТ) 5 осцилографа. Одночасно генератор горизонтальної розгортки 6 подає пилкоподібну напругу|напруження| на горизонтальні відхиляючі пластини ЕПТ 5. Генератор радіоімпульсів 3 збуджує|збуджує| п’єзопластину | передавальної пошукової| головки|голівки| 1 коротким імпульсом, між яким виходять тривалі паузи. Це дозволяє чітко розрізняти на екрані ЕПТ 5 сигнал початкового (зондуючого) імпульсу I, сигнал від дефекту III і донний сигнал II. За відсутності дефекту в контрольованій ділянці деталі на екрані осцилографа імпульс III буде відсутній.

         Переміщаючи передавальну і приймальну|усиновлену| пошукові| головки|голівки| по поверхні контрольованої деталі, виявляють дефекти і визначають їх місцезнаходження. У деяких конструкціях ультразвукових дефектоскопів є|наявний| тільки|лише| одна суміщена|поєднана| пошукова| головка|голівка|, яка використовується як для передачі, так і для прийому ультразвукових коливань.

Рисунок 1.2. – Блок схема імпульсного ультразвукового дефектоскопа

1- передавальна пошукова| головка;

2- приймальна|усиновленої| пошукова| головка;

3- генератор радіоімпульсів;

4- підсилювач;

5- електронна трубка (ЕПТ);

6- генератор горизонтальної розгортки

         Переміщаючи передавальну і приймальну|усиновлену| пошукові| головки|голівки| по поверхні контрольованої деталі, виявляють дефекти і визначають їх місцезнаходження. У деяких конструкціях ультразвукових дефектоскопів є|наявний| тільки|лише| одна суміщена|поєднана| пошукова| головка|голівка|, яка використовується як для передачі, так і для прийому ультразвукових коливань. Місця прилягання пошукових| головок|голівок| до контрольованої деталі змащується тонким шаром трансформаторного масла|мастила,олії| або вазеліну для забезпечення безперервного акустичного контакту пошукових| головок|голівок| з|із| поверхнею контрольованого виробу.

1.5.  Рейковий дефектоскоп УДС 2-73 - три прилади в одному

         Сьогодні існує величезна кількість різних ультразвукових дефектоскопів. Вони застосовуються практично у всіх галузях промисловості, оскільки практичні і дозволяють якісно вирішувати задачі дефектоскопії і габаритометрії|. Одним з місць, де застосовують ці дефектоскопи – залізничне полотно. Часто|частенько| рейки є|з'являються,являються| основним елементом залізничної колії, яка піддається значним навантаженням. У міру експлуатації в них з'являються|появляються| різні дефекти, загрозливі безпеці рухи потягів|поїздів|. Злами рейок є|з'являються,являються| першою причиною аварій і крахів|катастроф| в шляховому господарстві.

         При контролі стану рейок застосовують ультразвукові дефектоскопні| візки, що дозволяють своєчасно виявляти дефекти, оцінити ступінь|міру| їх розвитку і небезпеки. Розглянемо|розгледимо| один з таких візків - УДС2-73, яка була розроблена на Україні НПФ| "Ультракон-сервіс", і є мікропроцесорним багатоканальним ультразвуковим дефектоскопом.

         При розробці враховувався світовий досвід|дослід|, накопичений при експлуатації даного виду устаткування|обладнання|. Основними вимогами, що пред'являються до системи, були наступні|слідуючі|:

         1)  висока достовірність контролю з|із| можливістю|спроможністю| документування результатів;

         2)  використання максимальної автоматизації процесу контролю і настройки, при відносній простоті і зручності в управлінні і обслуговуванні;

         3)  забезпечення високої надійності, гнучкості і універсальності.

Дефектоскоп призначений для виявлення дефектів в обох нитках залізничної колії по всій довжині і перетину рейок, за винятком пір'я підошви, за допомогою дефектоскопного| візка, а також для контролю окремих ділянок однієї нитки залізничної колії і контролю елементів стрілочних переводів|переведень,переказів| за допомогою ручної штанги.

         Контролю підлягають всі типи залізничних рейок, при цьому передбачене автоматичне коректування настройок при переході на інший тип рейок по вказівці оператора. Схеми прозвучування| дозволяють виявляти всі види критичних дефектів згідно класифікатору НДТ/ЦП-1-93. При цьому реалізовані эхо-|, дзеркальний і дзеркально-тіньовий методи УЗК|, з використанням контактного способу введення ультразвука. У дефектоскопі передбачений алгоритм розпізнавання типу дефекту, але|та| остаточне рішення|розв'язання,вирішення,розв'язування| повинен ухвалювати оператор, використовуючи додатково ручний контроль і візуальний огляд дефектної ділянки.

         У УДС2-73 для суцільного контролю використовується 18 каналів, по 9 на кожну рейкову нитку. Так само дефектоскоп має додатково 5 окремих каналів для контролю однієї рейкової нитки і елементів стрілочних переводів|переведень,переказів| в ручному варіанті за допомогою штанги або окремого ПЭП.

Відмітними особливостями дефектоскопа є|з'являються,являються|:

         1)  наявність вбудованих типових настройок роботи каналів, можливість|спроможність| створення|створіння| робочих настройок оператора на основі типових, а також що відрізняються від типових, при використанні іншої схеми УЗК|;

         2)  наявність вбудованої пам'яті для збереження|зберігання| результатів контролю по всіх каналах на базі flash-карти, з|із| можливістю|спроможністю| швидкої передачі на ЕОМ без участі дефектоскопа;

         3) можливість|спроможність| визначення пройденого|минути,спливти| шляху|колії,дороги| і швидкості руху при суцільному контролі за допомогою датчика шляху|колії,дороги|;

         4)  наявність великого кольорового екрану з|із| високою роздільністю;

         5)  різні режими представлення інформації на екрані дефектоскопа;

         6)  візуальна і звукова система автоматичної сигналізації дефектів (АСД|);

         7)  можливість|спроможність| роботи в режимі збору|збирання| інформації без участі оператора, з|із| подальшим|наступним| аналізом результатів на ЕОМ в лабораторії;

         8)  одночасне використання різних схем УЗК| для підвищення достовірності контролю і виявлення дефектів на ранній стадії розвитку;

         9)  наявність всіх функцій універсальних дефектоскопів при роботі в одноканальному режимі;

         Одним з чинників|факторів| достовірного виявлення дефектів, крім|крім| можливостей|спроможностей| апаратури, є|з'являється,являється| суб'єктивна оцінка при взаємодії системи: оператор - дефектоскоп. У існуючих системах УЗК| використовується візуально-звуковий аналіз оператором інформації по всіх каналах, що, звичайно ж, не може не привести до пропуску дефектів, особливо на ранній стадії розвитку. Тому виникає необхідність збереження|зберігання| результатів контролю або електронного документування.

         Важливу|поважну| роль має створення|створіння| інформаційних баз даних на ЕОМ, куди заноситимуться результати УЗК| всіх операторів.

         Також важливу|поважну| роль грає реальне розташування дефекту. У УДС2-73 на екрані приведено схематичне зображення рейки, розташування на ньому всіх ПЭП і хід ультразвукових променів. При перевищенні сигналом рівня, бракування, на екрані спалахує відповідна лінія ультразвукового променя. Таким чином оператор дізнається|упізнає,взнає,пізнає| приблизне розташування дефекту в рейці.

         Для контролю головки|голівки| рейки використовується:

         1)  Ехо-метод з використанням ПЭП 580 розгорненого на 34° щодо|відносно| поздовжньої осі рейки і направленого|спрямованого| і проти|супроти| руху, це дозволяє виявляти різноорієнтовані щодо|відносно| вертикальної площини|плоскості| поперечні дефекти.

         2)  Дзеркальний метод, реалізований тими ж ПЭП. Цей метод УЗК| ефективно доповнює ехо-метод. Недоліком|нестачею| методу луни є|з'являється,являється| дзеркальне відбивання|відображення,відбиття| ультразвукового променя від площини|плоскості| дефекту, що може привести до його пропуску при сильному розвитку. Застосування|вживання| дзеркального методу дозволяє позбавитися цього недоліку|нестачі| і забезпечує упевнене виявлення поперечних тріщин в головці|голівці| рейки на будь-якій стадії розвитку.

            3)  Ехо-метод з використанням ПЭП 700, розгорненої уздовж|вздовж,уподовж| подовжньої осі рейки і направленого|спрямованого| і проти|супроти| руху. Цей метод ефективний для виявлення сильно розвинених поперечних тріщин в центральній частині|частці| головки|голівки| рейки, за рахунок отримання|здобуття| їх великої умовної протяжності. Метод не дозволяє виявляти дефекти на ранній стадії їх розвитку і тому рекомендується як додатковий.

         Для контролю шийки і підошви рейки (окрім|крім| пір'я підошви), а також болтових отворів використовується:

         1)  Ехо-метод. Дозволяє визначити глибину залягання дефектів і їх орієнтацію, оскільки поверхня дефекту повинна бути розташована|схильна| перпендикулярно напряму|направленню| розповсюдження|поширення| ультразвукового променя. Виключає пропуск дефектів із-за багатократних|багаторазових| відбивань|, вказаних вище.

         2)  Ехо-метод з використанням ПЭП 450, розгорненої уздовж|вздовж,уподовж| поздовжньої осі рейки і направленого|спрямованого| і проти|супроти| руху, що дозволяє виявляти різноорієнтовані щодо|відносно| вертикальної площини|плоскості| поперечні дефекти, а також поперечні тріщини в підошві. Також метод дозволяє виявляти різноорієнтовані тріщини в болтових отворах, особливо на ранній стадії їх розвитку.

         Як вже наголошувалося, схеми УЗК| постійно удосконалюються, тому в УДС2-73 передбачена можливість|спроможність| побудови|шикування| інших схем проникання| на базі наявних каналів. Оператор має можливість|спроможність| створювати робочі настройки на базі типових, з|із| потрібними йому змінами. При цьому типові настройки захищені від стирання або зміни недосвідченим оператором.

         Таким чином, розроблено новий сучасний вітчизняний багатоканальний дефектоскоп УДС2-73 для суцільного ультразвукового контролю обох рейкових ниток, який суміщає в собі можливості дефектоскопних візків і автоматизованих швидкісних засобів УЗК, а також може використовуватися як 5-ти канальний ручний дефектоскоп для контролю окремих ділянок шляху. Дефектоскоп задовольняє всім сучасним вимогам і має багато переваг в порівнянні з існуючими аналогами:

         1) Використання різних схем УЗК, доповнюючих один одного, з можливістю їх зміни;

2) Одночасний контроль робочої і неробочої частини головки рейки;

3) Застосування висококонтрастного кольорового екрану для повноцінного відображення інформації різних режимах;

4) Можливість різного відображення інформації по вибору оператора;

5) Реєстрація результатів контролю по всіх каналах;

6) Попередній аналіз інформації з можливістю розпізнавання типу дефекту і формування по ньому звіту;

7) Можливість передачі інформації на ЕОМ для подальшої обробки, формування бази даних і виведення інформації на паперові носії;

         1.6. Ультразвуковий дефектоскоп EPOCH 4

Epoch 4 - мікропроцесорний ультразвуковий дефектоскоп четвертого покоління з російськомовним меню.

 Генератор прямокутних імпульсів і регульована смуга пропускання по частоті.

 Генератор імпульсів ударного збудження.

 Автоматична настройка перетворювачів.

 Широкий електролюмінісцентний або рідкокристалічний екран з високим розділенням і регульованою яскравістю або контрастністю, велика пам'ять з функцією редагування ідентифікаторів. Виклик з пам'яті будь-якого збереженого зображення, включаючи всі параметри настройки і режими роботи дефектоскопа.

 Три варіанти АСД: по амплітуді (+/-) і мінімальній глибині

 Обчислення реальних координат дефекту з урахуванням стріли ПЭП: глибини залягання, відстані уздовж поверхні введення і по ходу променя; запам'ятовування мінімальної товщини; індикація кількості віддзеркалень при контролі багато разів відбитим променем

 Вимірювання амплітуди эхо_сигнала в % від висоти екрану, запам'ятовування максимальної амплітуди

 Режим вимірювання "ехо-ехо" для контролю імерсійним способом, через лінію затримки, покриття, наплавлення

 Запам'ятовування кривої сигналу луни

 Режим "електронна лупа"

 Форма відображення сигналів: двонапівперіодне випрямляння, однонапівперіодне (+/-) випрямляння, недетектований радіосигнал.

 NiMH акумулятор на 7 годин безперервної роботи (10 при ЖКІ)

 Нарощуване програмне забезпечення

       -Крива DAC з сигналізацією

       -ВРЧ

       -АРД-діаграми

       -Контроль точкової зварки

       -В-скан

       -Врахування кривизни поверхні

       -Шаблон звіту

       -зверхнизька частота проходження зондуючих імпульсів -30 Гц

       -Плаваючий строб-імпульс

       -Интерфейсний строб-імпульс

       -Аналіз акустичного сигналу

       -Высокая частота повторення зондуючого імпульсу -1000 кГц

 RS-232, Високошвидкісний паралельний порт, VGA. аналоговий вихід.

         1.7.  Ультразвуковий дефектоскоп А1212 MАСТЕР ЛАЙТ

Ультразвуковий дефектоскоп А1212 Мастер Лайт - повністю цифровий, малогабаритний ультразвуковий дефектоскоп загального призначення. Забезпечує реалізацію типових і спеціалізованих методик ультразвукового контролю, високу продуктивність і точність вимірювань.

 Основні відмінності версії МАЙСТЕР ЛАЙТ від МАЙСТЕР ПРОФІ:

 немає функції АРД

          -батарейне живлення: комплект батарей (6 шт.) АА Alkaline 2,6 Агод (у версії МАЙСТЕР ПРОФІ акумуляторне живлення)

         - діапазон робочих температур ( від -10 до 50 С)

         - відсутній режим В-скан

         - спрощена комплектація базового комплекту

 Особливості:

         - невелика вага і габарити приладу дозволяють працювати з дефектоскопом в складних і обмежених умовах, а також роблять його зручним при поїздках і відрядженнях

         - найлегший дефектоскоп - вага 650 грам разом з акумулятором

         - максимальний час безперервної роботи - 15 годин

         - ергономічний корпус з удароміцного пластика - прилад зручно тримати однією рукою

         - рідкокристалічний дисплей з високою роздільною здатністю (320*240 точок) і підсвічуванням

         - повністю цифровий тракт

         - інтуїтивний інтерфейс настройки і роботи з приладом

         - удароміцний корпус, ступінь захисту по IP65

         - велика бібліотека настройок (100 конфігурацій)

         - незалежна пам'ять на 500 зображень екрану (розгортки типу А з відповідними параметрами)

         - традиційна розгортка типу А з можливістю відображення сигналів як у детектованому вигляді,  так і у недетектованому вигляді, (радіосигнал)

         - запам'ятовування на екрані огинаючої максимумів сигналу

         - автоматичне визначення рівня сигналів і координат дефекту при роботі з АСД (два тимчасові строби)

         - можливість ручного вимірювання рівня і координат прийнятих сигналів за допомогою екранного курсора

         - програмована форма зондуючого імпульсу

         - регульована частота посилки зондуючих імпульсів (до 200 Гц)

         - побудова функції ВРЧ по вільному закону (32-х точкова інтерполяція)

         - додаткові режими: "стоп - кадр", "електронна тимчасова лупа"

         - наявність режиму товщиноміра

         - зв'язок з комп'ютером по високошвидкісному USB-порту

         - сумісність з широким спектром перетворювачів різних виробників

 Можливості.  Дефектоскоп А1212 Мастер Лайт має повністю цифровий тракт, тому він має ряд відмітних функцій, властивих тільки приладам даного типу.

Цифрова ВРЧ забезпечує регулювання рівня сигналу по довільній функції, що задається 32 вузловими точками. Видалення, установка і зміна вузлових точок проводиться вельми просто в спеціальному режимі редагування ВРЧ, при цьому можна оперативно спостерігати вплив змін на ехо-сигнал. Це дозволяє швидко і точно настроювати ВРЧ навіть недосвідченому дефектоськопісту.

          Сигнал типу RF (радіосигнал) - можливість представлення сигналу у недетектованому вигляді, в реальному масштабі часу, що дозволяє детально вивчити фази сигналів, проводити контроль на фоні великих структурних перешкод і розділяти сигнали від близько розташованих відбивачів.

         Інтуїтивний інтерфейс.  Швидкий доступ до функцій управління.

 У будь-якому режимі роботи дефектоскопа в нижній частині екрану знаходитися асоціативне  меню піктограм, завдяки якому користувач дістає швидкий доступ до зміни настройок і функцій. Малюнки, пояснень, поряд з параметрами, назви і схематичні позначення клавіш дозволяють швидко освоїти роботу з дефектоскопом.

         Велика бібліотека конфігурацій (100 варіантів) Настройку під різні ситуації і об'єкти контролю можна здійснювати в умовах лабораторії, а на об'єкті просто вибирати з меню потрібну конфігурацію з відповідним ім'ям. Всі настройки зберігаються при виключенні приладу і зберіганні його без батареї живлення.  Незалежна пам'ять на 500 зображень екрану з параметрами контролю відображення сигналу у верхній частині екрану. В режимі меню, спостерігаючи сигнал і його параметри, можна оперативно підстроювати параметри контролю.

Рисунок 1.3 ­­­­–Екран приладу під час роботи в режимі пошуку дефектів

         Напівавтоматична процедура коректування кута введення і затримки в призмі похилого перетворювача унаслідок його зносу.  Робота із зовнішнім комп'ютером.

         Зв'язок із зовнішнім комп'ютером здійснюється через високошвидкісний USB-порт. Програмне забезпечення ADM 3, що поставляється з приладом в базовій комплектації, дозволяє реалізовувати наступні можливості:

 - складати різні форми протоколів про роботу, редагувати, зберігати, і роздруковувати їх.

- настроювати конфігурації контролю в режимі on-line на персональному комп'ютері і завантажувати їх в прилад. Працювати на комп'ютері в режимі on-line дефектоскопа, використовувати комп'ютер як демонстраційний дефектоскоп.

Таблиця 1– Характеристики приладу

Комплект постачання:

 електронний блок дефектоскопа

-        комплект батарей АА Alkaline 2,6 Ач

-        кабель lemo-lemo 1,2 м

-        ПЭП S3568 (П111-2,5-10; дефектоскопічний)

-        ПЭП S5182 2.5-65

-        ПЭП S5096 5,0-70

-        чохол для А1212

-        Кабель USB-Lemo