Методы собственных колебаний (акустическом контроле)

Методы собственных колебаний основаны на возбуждении в ОК вынужденных или свободных колебаний и измерении их параметров: собственных частот и величины потерь.

Свободные колебания возбуждают путем кратковременного воздействия на ОК (например, механическим ударом), после чего он колеблется в отсутствии внешних воздействий.

Вынужденные колебания создают воздействием внешней силы с плавно изменяемой частотой (иногда применяют длинные импульсы с переменной несущей частотой). Регистрируют резонансные частоты по увеличению амплитуды колебаний при совпадениях собственных частот ОК с частотами возмущающей силы. Под влиянием возбуждающей системы в некоторых случаях собственные частоты ОК немного изменяются, поэтому резонансные частоты несколько отличаются от собственных. Параметры колебаний измеряют, не прекращая действия возбуждающей силы.

Различают интегральные и локальные методы. В интегральных методах анализируют собственные частоты ОК как единого целого, в локальных - отдельных его участков.

Информативными параметрами служат значения частот, спектры собственных и вынужденных колебаний, а также характеризующие потери добротность и логарифмический декремент затухания.

Интегральные методы свободных и вынужденных колебаний предусматривают возбуждение колебаний во всем изделии или значительном его участке. Методы применяют для контроля физико-механических свойств изделий из бетона, керамики, металлического литья, абразивных и других материалов, а также для сортировки деталей сходной формы, но различных размеров. Эти методы не требуют сканирования и отличаются высокой производительностью, но не дают информации о месте расположения и характере дефектов.

Локальный метод свободных колебаний (рис. 2.7, а) основан на возбуждении свободных колебаний на небольшом участке ОК. Метод применяют для контроля слоистых конструкций по изменению спектра частот в части изделия, возбуждаемой путем удара; для измерения толщин (особенно малых) труб и других ОК посредством воздействия кратковременным акустическим импульсом.

Локальный метод вынужденных колебаний (УЗ-резонансный метод) основан на возбуждении колебаний, частоту которых плавно изменяют. Для возбуждения и приема УЗ-колебаний используют совмещенный (рис. 2.7, б) или раздельные (см. рис. 2.7, а) преобразователи. При совпадении частот возбуждения с собственными частотами ОК (нагруженного приемопередающим преобразователем) в системе возникают резонансы. Изменение толщины вызовет смещение резонансных частот, появление дефектов - исчезновение резонансов (если дефект наклонный к поверхности изделия) или изменение их частот (если дефект параллелен поверхности). Этим методом можно проверять очень тонкие изделия, недоступные контролю эхометодом. Используют также иммерсионный вариант резонансного метода.

В несколько измененном виде резонансный метод применяют для контроля качества клеевых соединений в многослойных конструкциях.

Акустико-топографический   метод имеет признаки как интегрального, так и локального методов. Он основан на возбуждении в ОК интенсивных изгибных колебаний непрерывно меняющейся частоты и регистрации распределения амплитуд упругих колебаний на поверхности контролируемого объекта с помощью наносимого на поверхность мелкодисперсионного порошка. На дефектном участке оседает меньшее количество порошка, что объясняется увеличением амплитуды его колебаний в результате резонансных явлений. Метод применяют для контроля соединений в многослойных конструкциях: биметаллических листах, сотовых панелях и т.п.