Способ изменения угла ввода ультразвукового луча в материал

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения - повышение точности способа. Способ заключается в том, что для изменения угла ввода луча в исследуемый материал, ультразвук пропускают через магнитный материал , намагничение которого изменяют в интервале от Hs до -Нс. или от -Hs до Нс, где Нс - величина намагничивания, при которой угол ввода равен критическому для данного типа ультразвуковых колебаний; Hs - величина намагничения, при которой наступает насыщение магнитного поля. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PF CI1Y5ЛИК (я)л G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4924898/28 (22) 09.04,91 (46) 23.02,93. Бюл. N 7 (71) Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (72) В,Д,Болтачев и В.M,Êëÿ÷èí (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 794494, кл, 6 01 N 29/04,1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 643214, кл. В 06 В 3/00//G 01 N

29/04.1977, (54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА ВВОДА

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЛУЧА В МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии, например, для организации ультразвукового сканирования.

Известен способ изменения угла ввода ультразвуковых колебаний, при котором в качестве звукопровода используют две жидкости с различными скоростями ультразву- ковых колебаний, В качестве одной из жидкостей выбирают магнитную жидкость.

На звукопровод воздействуют магнитным полем и перемещают его в вертикальном положении.

Самым близким по технической сущности к заявляемому является способ изменения угла ввода ультразвукового луча в материал, заключающийся в том, что ультразвуковой луч пропускают через две среды под углом к границе раздела этих сред, в качестве одной из которых используют магнитострикционный материал и изменяют

„„ Ы „„1797041 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения — повышение точности способа, Способ заключается в том, что для изменения угла ввода луча в исследуемый материал, ультразвук пропускаютчерез магнитный материал, намагничение которого изменяют в интервале от Н> до -Н . или от -Hs до Н,, где

Н, — величина намагничивания, при которой угол ввода равен критическому для данного типа ультразвуковых колебаний; Н, — величина намагничения, при которой наступает насыщение магнитного поля. 4 ил. скорость звука в этой среде путем изменения намагничивания материала, Однако способ не обеспечивает необхо-, димой точности и качества регулирования угла ввода ввиду отсутствия выбора оптимального режима изменения магнитного поля.

Цель изобретения — повышение точно- Q сти способа.

Поставленная цель достигается тем, что С при пропускании ультразвукового луча че- ф, реэ две среды под углом к границе раздела двух сред, в качестве одной из которых выбирают магнитострикционный материал и при изменении угла ввода в материал путем регулирования величины напряженности магнитного поля определяют величину намагничения, при которой угол ввода равен критическому для данного типа колебаний и величину намагничивания, при которой наступает насыщение поля Н, и изменение намагничения производят в интервале от Н, до -.Hc или от -Hs ДО Нс.

1797041

Сущность изобретения состоит в том, что при перемагничивании указанным образом получается однозначная величина угла отклонения при каждом значении поля, а при достижении поля + Н отклонение максимально, а также тем, что при выборе угла падения, равном критическому (величина магнитного поля при этом равна и Нс), добиваются значительного увеличения сектора сканирования и реломлен ного луча.

На фиг.1 показана экспериментально снятая кривая зависимости Л Е-эффекта

ЛЕ/Ео (где Л Е - величина изменения модуля Юнга) от величины магнитного поля Н для сплава 50-КФ при перемегничивании по полному циклу петли гистерезиса. Здесь же показаны кривые изменения ЛЕ-эффекта при перемагничивании по,неполному циклу; на фиг.2 — экспериментально снятые кривые изменения углов ввода при помещении об- 20 разца из сплава 50-КФ в магнитное поле, меняющееся по закону, показанному на фиг.1; на фиг.3 — характер преломления ультразвукового пучка при пропускании его через две среды под углом к границе раздела, а также изменения ввода при регулировании скорости звука в одной из сред; на фиг.4 — увеличение сектора сканирования

Лаг при приближении угла ввода а z к критическому.

Способ реализуется следующим образом.

Через 2 среды исследуемого материала под углом к границе раздела двух сред пропускают ультразвуковой луч. В качестве одной 35 из сред используют магнитострикционный материал, В этой среде изменяют скорость .звука путем изменения намагничивания материала, Определяют величину, при которой угол ввода равен критическому для данного типа . ультразвуковых колебаний Нс и величину

Н>, при которой наступает насыщение поля, а интервал изменения выбирают от Н до

-Н, или от -Н, до Н,. 45

Большинство магнитострикционных материалов обладает симметричной петлей гйстерезиса Л Е-эффекта (см.фиг,1). Очевидно, что при выборе рабочего участка на петле гистерезисэ необходимо выбрать тот, 50

: который бы наиболее удовлетворял условиям качества регулирования угла ввода ультразвука в материал, Этот участок должен обладать наибольшей линейностью значений рвгулируемого параметра, должен обеспечивать ма :симальное отклонение ультразвукового пучка, работа на этом участке не требовала бы предварительного перемагничивания образца. Согласно фиг,1 и

С1 sin a>

Сг sin az где С1 и Сг — скорости упругих волн соответственно в среде 1 (волновод) и среде 2 (исследуемый объект).

При изменении магнитного поля угол преломления меняется на величину Лаг .

Продиффундируем (1) по С1:

d аг — tg az

d C>

С1 (2) Из (2) видно, что когда а z близок к критическому, определяемому формулой

С1 аКр =агсз1п (— ). айаг должен значиСг тельно вырасти.

На фиг.4 показана экспериментально снятая кривая зависимости сектора сканирования Лаг от угла падения а ъ Ход кривой Ьаг (а1) вблизи а р подтверждает предположение об увеличении сектора фиг.2 такими участками могут быть участки

1-2 и 3-4, когда перемагничивание производится при полях от Hs (точка 1) до -Н (точка

2) или от -Н (точка 3) до Н (точка 4), Дейст-. вительно, кривая регулируемого параметра

az (Е) на этих участках обладает максимальной линейностыю и имеет максимальное значение регулируемого параметра. При работе на этих участках (для определенности рассмотрим только участок 1-2) не требуется предварительного размагничивания образца. Кривая всегда будет проходить по участку 1-2. Для осуществления отклонения луча необходимо образец из любого состояния намагничивания (например, из точки 2 или иэ точки 5) намагнитить в состояние Н (точка 1) (это цикл холостого хода, его нельзя выбрать за рабочий, т.к. он обладает большой нелинейностью и неоднозначностью значений регулируемого параметра. Действительно, при перемагничивании, например, из точки 5 один и тот же угол может быть получен как при поле-H>, так и при Нг), Далее намагничивание ведут из состояния

Нз до состояния -Нс, Угол ввода при этом меняется однозначно.

Эксперименты показали, что на предложенном участке изменения магнитного поля достигается однозначность величины угла ввода и реализуется его максимальное значение при полях Нс.

Углы падения а1(см.фиг,3) и углы преломления а z связаны между собой законом

Снеллиуса:

f797041 сканирования при углах падения близких к критическому.

Таким образом, предложенный способ позволяет улучшить качество регулироваФормула изобретения

Способ изменения угла ввода ультразвукового луча в материал, заключающийся в том, что ультразвуковой луч пропускают через две среды под углом к границе раздела сред, в качестве одной из которых используют магнитострикционный материал и изменяют скорость звука в этой среде путем изменения намагничивания матери:,а, о тА ния угла ввода, поскольку обеспечивает его однозначность и расширяет сектор сканирования примерно в 2-4 раза при углах падения, равных критическому.

5 личающийся тем,что,сцельюповышения точности способа, определяют величину

10 намагничивания, при которой угол ввода равен критическому для данного типа ультразвуковых колебаний Н и величину намагничивания, при которой поступает насыщение поля Н и изменение намагничи15 вания производят в интервале Н до-Н или

m-Н до Н, Е

1797041

lP В Х0 И Я Я 70 с(„

Фиг. 4

Составитель В.Клячин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор О.Густи

Редактор

Заказ 650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101