Спосіб збудження та прийому високочастотних імпульсів у металевому виробі ємнісним перетворювачем

Реферат: Спосіб збудження та прийому акустичних імпульсів в електропровідному об'єкті контролю, при якому між електродом ємнісного перетворювача і виробом розміщують діелектричний прошарок, через активний опір формують поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю у вигляді імпульсу заданої тривалості і змінної полярності та високочастотну напругу між тим же електродом і об'єктом контролю, причому поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю формують у вигляді двох послідовних імпульсів, перший з яких формується у вигляді короткого імпульсу, тривалість p якого дорівнює p  в ис  ' , де в ис - час тривалості високочастотного імпульсу; '  R(C  C0 ) - час встановлення напруги поляризуючого імпульсу в робоче положення; R - активний опір; C - ємність конденсатора, утвореного електродом ємнісного перетворювача і об'єктом контролю; C0 - ємність, що додається елементами живлення ємнісного перетворювача, початок дії першого імпульсу поляризуючої високовольтної напруги починається раніше на величину часу ' відносно часу подачі високочастотного імпульсу, при цьому кожний наступний поляризуючий імпульс має протилежну полярність відносно попереднього поляризуючого імпульсу, другий поляризуючий імпульс формується після закінчення першого поляризуючого імпульсу з тією ж полярністю але з меншою напругою, при цьому тривалість другого поляризуючого імпульсу перевищує тривалість першого поляризуючого імпульсу на час, який визначається за формулою ' p  2L / c  ' , де L - відстань від відбивача, від якого приймається акустичний імпульс, до границі виробу, яка знаходиться під електродом; c - швидкість поширення акустичних імпульсів в матеріалі об'єкта контролю. UA 94611 U (54) СПОСІБ ЗБУДЖЕННЯ ТА ПРИЙОМУ ВИСОКОЧАСТОТНИХ ІМПУЛЬСІВ У МЕТАЛЕВОМУ ВИРОБІ ЄМНІСНИМ ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ UA 94611 U UA 94611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до методів неруйнівного контролю і може бути використана в ультразвуковій дефектоскопії. Відомий конденсаторний спосіб ультразвукового контролю виробів, який використовує ефект впливу на об'єкт контролю (ОК) електричним полем. Як джерело електричного поля виступає ємнісний перетворювач, однією з обкладок якого виступає ОК. При реалізації даного способу [1] на електростатичний перетворювач крім змінної напруги, подають поляризуючу від 100 до 200 В, яка створює постійне електричне поле. За рахунок зміни полярності на пластинах перетворювача відбувається притягання та відштовхування між ними, в результаті чого у виробі виникають пружні коливання. Завдяки зворотному ефекту - появі змінної електричної напруги на обкладках перетворювача при зміні відстані між ними, сигнал може бути зареєстрований і відповідним чином підсилений та оцінений. Суттєвим недоліком даного способу є створення зворотного електричного поля в діелектричному прошарку, що не дозволяє проводити довгостроковий неруйнівний контроль. Найбільш близьким за технічною суттю і за результатом, що заявляється, є конденсаторний спосіб прийому акустичних сигналів при неруйнівному контролі. Включає прикладення високовольтної напруги між об'єктом контролю та електродом, перетворення зміщень модуляції поверхні об'єкта контролю в електричний сигнал за рахунок модуляції поляризуючої напруги, фіксацію прийнятих сигналів, амплітуду прийнятих сигналів підсилюють шляхом збільшення діелектричної проникності прошарку між електродом і об'єктом контролю, при цьому поляризуючу напругу між електродом і об'єктом контролю формують у вигляді різнополярних, що йдуть один за одним, імпульсів з заданою часовою тривалістю, що дозволяє виключити ефект нагромадження об'ємного заряду у діелектричному прошарку [2]. Чутливість цього способу буде недостатньою, оскільки на величину амплітуди прийнятих імпульсів значно впливає недосконалість схеми реалізації при збудженні та прийнятті сигналів. Задачею є підвищення чутливості безконтактного ємнісного ультразвукового контролю металевих виробів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що за відомим способом у в електропровідному об'єкті контролю, при якому між електродом ємнісного перетворювача і виробом розміщують діелектричний прошарок, через активний опір формують поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю у вигляді імпульсу заданої тривалості і змінної полярності та високочастотну напругу між тим же електродом і об'єктом контролю, відповідно до запропонованої корисної моделі, поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю формують у вигляді двох послідовних імпульсів, перший з яких формується у вигляді короткого імпульсу, тривалість p якого дорівнює p  в ис  ' , де в ис - час тривалості високочастотного імпульсу; '  R(C  C0 ) - час встановлення напруги поляризуючого імпульсу в робоче положення; R - активний опір; C - ємність конденсатора, утвореного електродом ємнісного перетворювача і об'єктом контролю; C0 ємність, що додається елементами живлення ємнісного перетворювача, початок дії першого імпульсу поляризуючої високовольтної напруги починається раніше на величину часу ' відносно часу подачі високочастотного імпульсу, при цьому кожний наступний поляризуючий імпульс має протилежну полярність відносно попереднього поляризуючого імпульсу, другий поляризуючий імпульс формується після закінчення першого поляризуючого імпульсу з тією ж полярністю але з меншою напругою, при цьому тривалість другого поляризуючого імпульсу перевищує тривалість першого поляризуючого імпульсу на час, який визначається за формулою ' p  2L / c  ' , де L - відстань від відбивача, від якого приймається акустичний імпульс, до границі виробу, яка знаходиться під електродом; c - швидкість поширення акустичних імпульсів в матеріалі об'єкта контролю. Часові діаграми збудження та надходження імпульсів при реалізації даного методу зображені на кресленні. З різних генераторів на електроди ємнісного перетворювача з різницею у часі ' встановлення напруги поляризуючого імпульсу в робоче положення подаються високочастотні імпульси з амплітудами Up та U~ в ис прямокутної та синусоїдальної форми відповідно, зі зміною полярності кожного наступного поляризуючого імпульсу, що йдуть один за одним. 1 UA 94611 U 5 10 15 Застосування прямокутних імпульсів з постійною напругою U'p і Up та тривалістю 'p і p дозволяють збільшити амплітуду зондуючого та прийнятого імпульсів, уникнути подвоєння частоти та міграційної поляризації у діелектрику. За допомогою взаємодії електричного поля перетворювача з поверхнею виробу відбувається збудження пружних хвиль в матеріалі та подальше їх поширення. Відбившись, наприклад, від дефекту Д частина хвиль, за рахунок зворотного ефекту, приймається ємнісним перетворювачем під час дії поляризуючого імпульсу, з амплітудою U'p та тривалістю 'p , що підсилює амплітуду U'~ в ис прийнятих імпульсів. Джерела інформації: 1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.3: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2004. - 864 с. 2. Пат. 72010 (Україна), МПК G01N29/34 (2006.01) Конденсаторний спосіб прийому акустичних сигналів при неруйнівному контролі / Глєбова Л.В. (UA), Сучков Г.М., Петрищев O.M., Глоба С.М. Заявник і власник Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" - № u201112741; заяв. 31.10.2011; надрук. 10.08.2012, Бюл. № 15. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб збудження та прийому акустичних імпульсів в електропровідному об'єкті контролю, при якому між електродом ємнісного перетворювача і виробом розміщують діелектричний прошарок, через активний опір формують поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю у вигляді імпульсу заданої тривалості і змінної полярності та високочастотну напругу між тим же електродом і об'єктом контролю, який відрізняється тим, що поляризуючу високовольтну напругу між електродом та об'єктом контролю формують у вигляді двох послідовних імпульсів, перший з яких формується у вигляді короткого імпульсу, тривалість p якого дорівнює p  в ис  ' , 30 35 де в ис - час тривалості високочастотного імпульсу; '  R(C  C0 ) - час встановлення напруги поляризуючого імпульсу в робоче положення; R - активний опір; C - ємність конденсатора, утвореного електродом ємнісного перетворювача і об'єктом контролю; C0 - ємність, що додається елементами живлення ємнісного перетворювача, початок дії першого імпульсу поляризуючої високовольтної напруги починається раніше на величину часу ' відносно часу подачі високочастотного імпульсу, при цьому кожний наступний поляризуючий імпульс має протилежну полярність відносно попереднього поляризуючого імпульсу, другий поляризуючий імпульс формується після закінчення першого поляризуючого імпульсу з тією ж полярністю але з меншою напругою, при цьому тривалість другого поляризуючого імпульсу перевищує тривалість першого поляризуючого імпульсу на час, який визначається за формулою ' p  2L / c  ' , 40 де L - відстань від відбивача, від якого приймається акустичний імпульс, до границі виробу, яка знаходиться під електродом; c - швидкість поширення акустичних імпульсів в матеріалі об'єкта контролю. 2 UA 94611 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3