Пьезопреобразователи

Выбор ПЭП по разрешающей способности

Разрешающая способность - это возможность преобразователя различать два одинаковых дефекта, расположенных в направлении прозвучивания так, что эти дефекты фиксируются, как отдельные.

В зависимости от расположения дефектов относительно направления прозвучивания различают разрешающую способность лучевую (дефекты расположены по лучу) и фронтальную (дефекты расположены перпендикулярно лучу.

Лучевая разрешающая способность существует только для эхо-метода, а фронтальная разрешающая способность - для эхо-теневого и зеркально-теневого методов.

Лучевая Δr и фронтальная ΔL разрешающие способности могут быть оценены по следующим зависимостям (здесь λ - длина волны; α - радиус или полуширина пьезопластины):

Δr ≥ 3λ/2

ΔL ≥ 3λ/2 - в дальней зоне

ΔL ≥ α - в ближней зоне

Способы увеличения лучевой разрешающей способности:

• повышение частоты ультразвука (сокращение длительности зондирующего импульса);
• применение преобразователей с минимальным уровнем собственных шумов (РС - преобразователей и широкополосных преобразователей.

Способы увеличения фронтальной разрешающей способности

Дефекты в ближней зоне:

• применение преобразователей с минимальными размерами;
• применение фокусированных преобразователей.

Дефекты в дальней зоне:

• увеличение направленности излучения (увеличение частоты и/или размеров пьезопластины).

При выборе частоты надо учитывать, что ее увеличение вызывает:

• увеличение ближней зоны;
• уменьшение мертвой зоны, связанное с уменьшением длительности свободных колебаний пьезоэлемента;
• улучшение лучевой и фронтальной разрешающей способности;
• сужение характеристики направленности;
• увеличение коэффициента затухания и связанное с ним падение чувствительности на больших толщинах;
• увеличение уровня структурных шумов в крупнозернистых материалах; уменьшение уровня собственных шумов ПЭП, связанное с увеличением затухания звуковой волны в элементах ПЭП при возрастании частоты.

Мертвая зона преобразователя - это участок объекта контроля под преобразователем, где выявление дефектов не возможно из-за сливания эхо-сигнала от дефекта с зондирующим импульсом. Расстояние мертвой зоны определяется шириной зондирующего импульса.

Влияние угла ввода преобразователя на мертвую зону

Чем больше угол ввода, тем меньше мертвая зона, т.к. мертвая зона в ОК определяется по глубине Н, а при одинаковом расстоянии по лучу (одинаковая ширина зондирующего импульса) глубина будет тем меньше, чем больше будет угол ввода:

Н = R · cos (α), чем больше α, тем меньше cos (α) и меньше Н и мертвая зона.