Определение толщины элемента при одностороннем доступе.

В серийно выпускаемых для этой цели толщиномерах используется непре­рывное излучение продольных ультразвуковых волн регулируемой часто­ты. На рис.9.2 показан график распространения колебаний (условно на­правленных не вдоль, а поперек направления луча) по толщине стенки. Дойдя до противоположной се грани, волна отражается и идет в обратном направлении. Если проверяемый размер h точно равен длине полуволны (или кратен этой величине), а противоположная грань соприкасается с ме­нее плотной средой, то прямые и отраженные волны совпадают. Амплиту­ды колебаний самой пьезопластинки при этом резко возрастают (явление резонанса), что сопровождается соответствуюшим увеличением разности потенциалов на се поверхностях.

 

Рис. 9.2. Схема измерения толщнны резонанснымметодом;

]-исследуемая деталь; 2 - пьезоэлемент; 3 - совпадающие амплитуды прямой и обратной «стоячей» волны; h - толщина детали.

 

Замерив соответствующую резонансную частоту f и зная скорость распространения волн по длине 2h (суммарный ход прямого и отраженного лучей), находим проверяемую толщину по формуле:

Для стали скорость продольных ультразвуковых волн практически постоянна (v=5,7 W⁵ см/сек), что дает возможность, меняя частоту в преде­лах от 20 до 100 тыс. гц, надежно измерять толщину стенок от долей мил­лиметра до нескольких сантиметров.

Определение глубины трещин в бетоне. Излучающий и прием­ныйпреобразователи А и В располагаются симметрично относительно кра­ев трещины на расстоянии а друг от друга (рис.3.7). Колебания, возбужден­ные в точке А, попадут в точку В по кратчайшему пути:

АСВ =hh² + а²

где а - глубина трешины.

При скорости v на это потребуется время

4h² +а²>h = определяемое экспериментально

где скорость v определяется обычно на неповрежденных участках поверх­ности. По указанному методу могут быть исследованы трещины глубиной до нескольких метров.

 

 

Рис. 9.3. Определение глубины поверхностной трещины в бетоне:

1 - бетонный массив; 2 - трещина; А - излучающий и В - приемный преобразователи

 

Следует, однако, иметь в виду следующее:

1)значения v на поверхности и в глубине массива могут несколько
отличаться;

2)длина пути АСВ немного возрастет в случае не вертикальности
трещины и, наоборот, может существенно уменьшиться при наличии в тре­
щине воды, являющейся хорошим проводником ультразвуковых волн.

В ответственных случаях возможно получить данные для глубоких трещин. Отметим также другие практически наиболее важные области применения ультразвуковых методов.

 

В бетонных и железобетонных конструкциях производится:

- определение прочности бетона по корреляционным зависимо­
стям между скоростью распространения ультразвуковых волн и прочно­
стью бетона на сжатие, устанавливаемым путем параллельных ультразвуко­
вых и прочностных испытаний образцов бетона заданного состава и режи­
ма изготовления (при контроле вновь изготовляемых конструкций и дета­
лей) или образцов, извлеченных из возведенных сооружений. В случае не­
возможности отбора образцов из уже эксплуатируемых конструкций ориен­
тировочное определение прочности бетона возможно по тарировочной за­
висимости;

- контроль однородности бетона в сооружениях;

- выявление и исследование дефектов в бетоне сквозным прозву-
чиванием (возможным и при значительных толщинах бетона - до Юм и

более) и путем измерений на поверхности конструкций. О наличии и харак­тере дефектов и повреждений судят при этом по изменениям скорости про­хождения ультразвуковых волн в пределах отдельных участков поверхно­сти (так называемый метод годографа, т. е. графика скоростей);

- определение толщины верхнего ослабленного слоя бетона, распо­
ложения слоев разной плотности и т. п.

Наличие арматуры в железобетонных конструкциях не метает применению ультразвуковых методов, если направление прозвучивания не пересекает арматурные стержни и не совпадает с ними.

 

В металлических конструкциях:

- импульсная дефектоскопия швов сварных соединений встальных
и алюминиевых конструкциях;

- дефектоскопия основного материала;

- толщинометрия (определение толщин защитных металлических
покрытий; выявление ослабления сечений коррозией).

В деревянных конструкциях и конструкциях с применением пластмасс:

- проверка физико-механическиххарактеристик,

- проверка качества и дефектоскопия основного материала;

- дефектоскопия клеевых соединений и стыков.

-