Дефектоскопия

При ультразвуковом (УЗ) бесконтактном неразрушающем контроле ряда изделий (изделий из химически активных или взрывоопасных материалов) амплитуда электрического сигнала, подаваемая на излучающий пьезоэлектрический преобразователь (ИП), ограничена и в ряде случаев не может превышать величины порядка U ~ 10...15 В. В этом случае существенно снижается чувствительность контроля и поэтому следует использовать все возможные способы ее повышения. В первую очередь следует использовать пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) с максимально возможным коэффициентом электроакустического преобразования (ЭАП). Кроме того, необходимо выбирать такую протяженность воздушного промежутка d_в между ИП и объектом контроля (ОК), при которой обеспечивается максимальная амплитуда УЗ зондирующего сигнала «на входе» в изделие. А так как максимум амплитуды излучаемого преобразователем УЗ сигнала находится в ближней зоне преобразователя, то следует выбрать величину d_в, соответствующую протяженности ближней зоны ИП в воздухе, при условии, что при этом в воздушном промежутке не будут возникать переотражения зондирующих сигналов. Это в свою очередь требует использования коротких (широкополосных) УЗ сигналов и, следовательно, использования УЗ широкополосных ПЭП.

В статье показано, что параметры согласующих слоев УЗ бесконтактного ПЭП влияют не только на ширину полосы пропускания датчика, но и на его пространственные характеристики, в том числе на положение максимума акустического поля. Показано, что определить максимум УЗ широкополосного сигнала в воздухе с целью определения оптимальной протяженности воздушного промежутка, при которой в изделие излучается УЗ сигнал с максимальной амплитудой, возможно с помощью анализа корреляционного распределения поля бесконтактного широкополосного преобразователя.

Приведены результаты экспериментов, подтверждающие необходимость обеспечения оптимальной протяженности воздушного промежутка между УЗ бесконтактным ИП и ОК для повышения чувствительности теневого контроля имитаторов изделий из взрывоопасных материалов.

Приведены результаты акустико-эмиссионного контроля кессона крыла самолета, выполненного из композиционного материала АСМ 102 130 С UD. Нагрузка изменялась ступенями с шагом, составляющим 10 % от ее максимального значения. Перед нагружением осуществлялась калибровка зон контроля, состоявших из четырех пьезоэлектрических преобразователей акустической эмиссии. С целью уменьшения влияния анизотропии и конструктивных особенностей кессона крыла на погрешности локации дефектов разработана новая методика, состоящая из аналитического и табличного способов. При аналитическом способе расчет координат дефектов выполнялся по трем датчикам пьезоантенны, а погрешность локации включала случайную и систематическую составляющие. Неточное определение разности времен прихода сигналов на датчики пьезоантенны являлось основным источником случайной составляющей погрешности. На появление систематической погрешности оказывала влияние сложность конструкции. При этом особенности объекта контроля затрудняли прямолинейное распространение звуковой волны. При использовании табличного способа конструкция кессона разбивалась на ряд зон и вычислялась матрица соответствия разности времен прихода сигналов координатам выбранных ячеек. Показано, что число сигналов, локализованных табличным способом, больше, чем аналитическим. Практическое применение разработанной методики локации показало, что среднее значение приведенной погрешности уменьшилось в два раза при расчете координаты Х и в шесть раз при расчете координаты Y. Это позволило снизить погрешности локации, связанные с местом расположения калибровочных точек на конструкции. При превышении погрешности локации сигналов допустимого значения, определяемого размером ячеек, они исключались из дальнейшего рассмотрения, как не локализованные.

В процессе сбора, хранения и транспортировки столкновения между плодами могут привести к механическим повреждениям и снижению общего качества фруктов. Для обеспечения качества фруктов необходимо проводить их неразрушающий контроль. В данной работе исследуется метод неразрушающей оценки (NDE) ранних механических повреждений яблок с помощью импульсной инфракрасной термографии (PIRT). Для обработки и анализа полученных изображений применялись различные методы обработки данных, включая быстрое преобразование Фурье (FFT), анализ главных компонент (PCA) и морфологические алгоритмы. Экспериментальные результаты показывают, что морфологический алгоритм лучше других алгоритмов справляется с обнаружением краев дефектов, позволяя четко идентифицировать особенности дефектов и уменьшая шумовые помехи. Мы предлагаем эффективное и точное решение для неразрушающей оценки механических повреждений яблок, что важно для улучшения качества сельскохозяйственной продукции и продления срока ее хранения.

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) является одним из наиболее информативных методов неразрушающего контроля полимерных композиционных материалов (ПКМ) и изделий из них. Одним из важных этапов РКТ изделий из ПКМ является сегментация, автоматизация которой представляет исследовательский интерес. В процессе сегментации важно выделить изотекстурные зоны, содержащие локальные перепады рентгеновской плотности. В настоящей работе исследованы возможности трехмерной текстурной фильтрации (гауссовым фильтром, фильтрами Габора) при кластеризации данных рентгеновской компьютерной томографии алгоритмом простой линейной итеративной кластеризации (ПЛИК, Simple Linear Iterative Clustering, SLIC) и оценена их результативность по параметрам: доля несовпадений границ кластеров с границами сегментируемых областей и сферичность кластеров, а также производительность по времени разбиения набора данных на необходимое число кластеров. Результаты исследования показали, что применение трехмерных текстурных фильтров повышает точность кластеризации и сферичность изотекстурных кластеров данных РКТ изделий из ПКМ без значимого повышения времени кластеризации в сравнении с необработанными данными. Максимальное повышение точности кластеризации наблюдалось при использовании комбинации гауссовского фильтра и фильтров Габора, при этом увеличивалось время кластеризации.

Исследовано влияние вариации температуры отжига на магнитные и магнитоакустические свойства холоднодеформированного сплава 97 % Ni, 3% Fe. Исследование микроструктуры сплава никель—железо показало наличие текстуры прокатки до температур отжига порядка 500 ºС. При дальнейшем увеличении температуры отжига исследованного сплава в результате рекристаллизации исчезает текстура и значительно уменьшается анизотропия его магнитных и магнитоакустических параметров. Сопоставлена чувствительность магнитных и магнитоакустических параметров к вызванной прокаткой анизотропии сплава никель—железо. Показано, что дифференциальная магнитная проницаемость, измеряемая с помощью аппаратно-программной системы DIUS-1.21M, является наиболее чувствительным к анизотропии параметром.