Діаграма спрямованості п'єзоелектричного перетворювача
1.4.1 Діаграма спрямованості. Ближня і дальня зони
Область простору, в яке п'єзоелектричний перетворювач випромінює і з якого може приймати хвилі, називають акустичним полем. Поле в середовищі описується істотно різними закономірностями на близькому і далекому відстанях від перетворювача. Ця різниця особливо чітко виражено для круглого перетворювача. У безпосередній близькості від нього УЗВ поширюється у вигляді паралельного пучка променів (прожекторні зона), але трохи далі картина різко змінюється.
Енергія і раніше залишається в межах нерасходящегося пучка, але з'являються максимуми і мінімуми амплітуди. Вся ця область називається ближньої зоною (ближнім полем).
У дальній зоні (далекому полі) формується розходиться пучок променів. Випромінюється як би сферична хвиля, але розповсюджується не рівномірно на всі боки від джерела, а в межах конуса - основної пелюстки. Максимум амплітуди відповідає осі перетворювача (акустична вісь або центральний промінь). Зі збільшенням кута між напрямком будь-якого променя і віссю амплітуда зменшується, з'являються бічні пелюстки. Залежність амплітуди випромінювання від напрямку променя називається діаграмою спрямованості. При деякому вугіллі (вугіллі розкриття) амплітуда випромінювання дорівнює нулю для безперервного випромінювання, а для імпульсного спостерігається мінімум). Кут розкриття визначає основний пелюстка. За його межами зазвичай з'являються бічні пелюстки, які є джерелами перешкод.
У далекій зоні амплітуда плавно зменшується зі збільшенням відстані від перетворювача. У ближній зоні амплітуда змінюється від положення в просторі складним чином.
Відстань ближньої зони для прямого ПЕП, rб, мм:
Відстань ближньої зони для похилого п'єзоелектричного перетворювача, rб. мм
де a * - уявний радіус п'єзопластини.
де в - кут призми,
Зі збільшенням швидкості УЗВ і кута введення ближня зона зменшується
Кут розкриття для прямого ПЕП.
де n - коефіцієнт форми пластини:
для круглої n = 0,63,
для квадратної n = 0,5;
Кут розкриття для похилого ПЕП.
1.4.2 Мертва зона
Мертвою зоною називають область під перетворювачем, в якій не можна не можна виявити дефект через наявність зондуючого імпульсу.
Мертва зона зондуючого імпульсу визначається шириною зондуючого імпульсу і залежить від частоти, поточного значення чутливості якості демпфера п'єзопластини. Зі збільшенням частоти відстань мертвої зони (rm) зменшується. Зі збільшенням чутливості мертва зона збільшується, тому що збільшується ширина всіх сигналів. Зі збільшенням кута введення мертва зона зменшується
Сигнал вважається помітний з зондирующим імпульсом, якщо різниця амплітуд від початку злиття сигналів до максимальної точки сигналу перевищує 6 дБ.
Для визначення відповідності мертвої зони вимогам нормативних документів застосовуються стандартні зразки з засверловкамі діаметром 2 мм, зазвичай розташованих на глибині 3,6,8,12мм.
1.4.3 Відхилення кута введення від акустичної осі
Зі збільшенням глибини залягання відбивача спостерігається відхилення кута введення б0 (це кут між нормаллю до поверхні. Проходить через току введення УЗВ і акустичної віссю) від акустичної осі. Акустична вісь - лінія, що показує напрямок поширення найбільшою енергії. При контролі деталей товщиною до 150 мм для визначення кута введення використовують стандартний зразок СО-2 або СО-3Р. виконаний з матеріалу з акустичними властивостями, близькими до контрольованого виробу.
Для опеределения кута введення ПЕП встановлюють на СО в напрямку отвори Ш6 мм на відмітку, що відповідає куту введення ПЕП. Легким рухом ПЕП знаходять максимальну амплітуду і по положенню мітки на ПЕП зчитують значення кута введення за шкалою СО.
Якщо контрольований розмір деталі перевищує 150 мм. Те кут введення визначається на СОП по засверловкам.
При великих глибинах амплітуда сигналу при відхиленні від акустичної осі спочатку не зменшується, а збільшується за рахунок широкої діаграми спрямованості і зменшення відстані до відбивача.
Малюнок 1.5 - Відхилення кута введення від акустичної осі
На малюнку 1.5 в положенні 1 ПЕП прозвучівает відбивач акустичної віссю, а в положенні 2 - бічним променем, що має деяке відхилення від АТ.
Параметри контролю, збільшення яких призводить до збільшення відхилення кута введення:
§ кут призми ПЕП;
До зменшення відхилення кута введення призводить збільшення частоти УЗВ і збільшення діаметра ПЕП