История развития ультразвукового контроля

Практическое применение ультразвука для неразрушающего контроля материалов осуществлялось в последние 50 лет.

Основным предпосылками в этой области являются:

1) открытие 1880-1881 г.г. Жаком и Пьером Кюри обратимого пьезоэлектрического эффекта, что позволило использовать кварц в качестве преобразователя электрических колебаний в ультразвуковые.

2) Разработка лордом Релеем в 1885-1910 г.г. теории распространения звука в твердых веществах.

3) Разработка М.Ланжевеном эхо-импульсного способа обнаружения отражателей 1915-1917г.г.

2 февраля 1928 г. вышел патент Сергея Яковлевича Соколова на первый дефектоскоп, работающий на непрерывном звуке.

В 1940 г. Файерстон первым предложил использовать эхо-импульсный метод для ультразвуковой дефектоскопии материалов. Первые эхо-импульсные приборы были выпущены в 1943г. в США и Великобритании. С тех пор они постоянно совершенствуются.

Звук и ультразвук. Основные величины, характеризующие ультразвуковые колебания.

Колебание — это движение вокруг некоторого среднего положения, обладающее повторяемостью (например колебание маятника). Любое колеблющееся тело стремится к положению равновесия.

Волны — колебательные движения, распространяющиеся в пространстве: колебания одной точки передаются соседней и т.д.

Звук– это механические колебания, которые распространяются в упругой среде (воздухе, воде, твердых телах).

Инфразвук < 16 Гц

Звук 16 – 20000 Гц

Ультразвук 20000 – 109 Гц

Гиперзвук >109 Гц

Тепловые колебания >1012 Гц

1кГц = 103 Гц, 1мГц = 106 Гц

В ультразвуковой дефектоскопии используются частоты от 0,6 до 10 МГц.

Процесс распространения ультразвука в пространстве является волновым.

Волново́й фронт— это совокупность частиц, до которых дошли колебания к данному моменту времени. По геометрии фронта различают сферические (например, звуковая волна на небольшом расстоянии от точечного источника звука), цилиндрические (например, звуковая волна на небольшом расстоянии от источника звука, представляющий собой длинный цилиндр малого диаметра), плоские волны (плоскую волну может излучать бесконечная колеблющаяся пластина).

Ультразвуковые волны характеризуются следующими параметрами:

1) Длина волны λ (м) –это расстояние между двумя частицами среды, находящимися в одном колебательном состоянии.

2) Амплитуда А (Дб) – это максимальное отклонение колеблющейся частицы от состояния покоя.

3) Частота f (Гц) – это количество полных колебаний частиц среды в единицу времени.

4) Период Т (с) – это время одного полного колебания частицы.

1Гц = 1с^-1

5) Распространение волны происходит с определенной скоростью, которую называют скоростью ультразвуковой волны С (м/с). Скорость звука – это физическая константа среды, которая зависит только от её свойств. Скорость звука нельзя изменить за счет частоты или длины волны.