Электромагнитные измерения
3. Шапиро Д. Н. Электромагнитное экранирование. Долгопрудный: Изд. Дом «Интеллект», 2010.
4. Кузнецов П. А., Фармаковский Б. В., Толочко О. В., Ас-кинази А. Ю., Васильева О. В., Песков Т. В. Исследования и разработки в области применения аморфных магнитомяг-ких сплавов для создания магнитных экранов // Вопросы материаловедения. 2009. № 3 (59). С. 204—216.
5. ГОСТ Р 51724—2001. Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное.
6. ГОСТ 18311—80. Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий.
7. Кузнецов П. А. Создание эффективных систем электромагнитной защиты на основе магнитомягких аморфных и нанокристаллических сплавов Co и Fe: Автореф. дис. на со-иск. учен. степ. канд. тех. наук. СПб., 2005.
8. Petzold J. Advantages of soft magnetic nanocrystalline materials for modern electronic applications // J. Magnetism and Magnetic Materials. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ. Co., 2002. № 2. P. 242—245.
9. Глезер А. М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. № 5. С. 57—63.
10. Пат. 2274914 РФ. Магнитный и электромагнитный экран / П. А. Кузнецов, Б. В. Фармаковский, А. Ю. Аскинази, Я. В. Орлова, Т. В. Песков // Изобретения. Полезные модели. 2006. № 11.
11. Гудошников С. А., Венедиктов С. Н., Гребенщиков Ю. Б., Кузнецов П. А., Маннинен С. А., Васильева О. В., Кривола-пова О. Н., Труханов К. А., Круглов О. С., Спасский А. В. Экранирующая камера для ослабления магнитного поля Земли на основе рулонных магнитных материалов // Измерительная техника. 2012. № 3. С. 58—61.
12. Реутов Ю. Я. Классические магнитные экраны. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2006.
Дата принятия 16.01.2015 г.
АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
620.179.16:006.354
Особенности разработки стандартных образцов для контроля ультразвуковых дефектоскопов.
Ч. 1. Общие принципы построения многоэлементных стандартных образцов
А. С. СОБОЛЕВ1, В. И. ПУДОВ1, Ю. И. ДИДИК2
1 Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2 Уральский научно-исследовательский институт метрологии,
Екатеринбург, Россия, e-mail: lemma@uniim.ru
Рассмотрены особенности функционирования стандартных образцов при неразрушающем контроле. Показано, что стандартные образцы являются изделиями, для которых целесообразно нормировать параметры связи, отражающие зависимость информационного сигнала средств неразрушающего контроля от геометрии моделей дефекта и физических свойств испытуемого материала. Установлено, что стандартные образцы для контроля нелинейности электроакустического тракта ультразвуковых дефектоскопов отсутствуют и существует необходимость создания новой группы стандартных образцов, например, в виде многоэлементной твердотельной конструкции, содержащей однотипные модели дефектов. Применение таких образцов позволит выявить некачественные ультразвуковые дефектоскопы.
Ключевые слова: стандартный образец, модель дефекта, ультразвуковая аппаратура неразрушающего контроля.
The features of certified reference materials (CRM) applications during non-destructive testing (NDT) are considered. It is shown that these CRM are the products for which it is advisable to standardize the communication parameters showing the dependence of NDT instruments information signal from the defect model geometry and physical properties of test material. The absence of CRM to control the ultrasonic defectoscopes electroacoustic canal nonlinearity is found. There is a need to develop the general principles for creating a new group of CRM, for example, in the form of multielement solidstate design, containing the models of the same type. The application of such CRM allows to defect the poor quality ultrasonic defectoscopes.
Key words: certified reference material, defect model, ultrasonic NDT device.
Доминирующее распространение ультразвуковых методов неразрушающего контроля (НК) в промышленности привело к появлению широкого класса ультразвуковых дефек-
тоскопов (УЗД). Эти приборы представляют связанную систему, состоящую из электронного блока и первичных пьезоэлектрических преобразователей прямого и наклонного ти-
пов. Наклонные преобразователи позволяют осуществлять ультразвуковой контроль эхо-методом с разными углами (от 40 до 75°) ввода поперечных, продольных и поверхностных ультразвуковых волн в диапазоне частот 1,8—10 МГц.
Для метрологического обеспечения функционирования сертифицированных УЗД (проверки работоспособности, настройки, калибровки и поверки) в отечественной практике применяют, в частности, стандартные образцы (СО) или их аналоги — образцы-имитаторы дефектов [1—3]. К основным оцениваемым параметрам УЗД относятся: условная чувствительность, разрешающая способность, погрешность глубиномера, коэффициент преобразования импульсов пьезоэлектрического преобразователя, диапазон изменения регистрируемого информационного сигнала и ряд других параметров в зависимости от типа УЗД.
В перечне находящихся в обращении СО и их зарубежных аналогов авторами не найдены сертифицированные образцы, предназначенные для оценки нелинейности электроакустического тракта УЗД. Эта нелинейность в основном формируется материалом преобразователя, нелинейными процессами взаимодействия акустических волн с объектом контроля, а также может возникать в процессе эксплуатации, например, из-за износа контактной части преобразователей. Недопустимая нелинейность электроакустического тракта УЗД может быть причиной ошибок контроля, что представляет риск существенных материальных затрат и безопасности людей.
Следует отметить, что нелинейность является универсальным параметром, свойственным всем типам УЗД. Своевременный и систематический контроль этого параметра позволяет исключить из обращения некачественные УЗД при их выпуске, после ремонта и в процессе эксплуатации.
В работе [4] приведены условия и формулы расчетной модели построения ультразвуковых многоэлементных угловых отражателей. Испытания опытных образцов отражателей показали перспективность их применения для оценки нелинейности электроакустического тракта дефектоскопов типа УД2-12. Однако в [4] недостаточно полно изложены принципы создания СО такого рода, детально не рассмотрены вопросы их конструирования и особенности практического применения.
Цель настоящей работы — рассмотрение общих принципов разработки новой группы многоэлементных СО свойств материалов, предназначенных для контроля нелинейности электроакустического тракта широкого класса УЗД.
Стандартные образцы свойств материалов в определенных случаях находят применение в НК. Раскрытие содержания понятия «стандартный образец» приведено в основополагающем документе [5], а термины «вещество» и «материал» определены в [6]. Физические свойства веществ (материалов) зависят от их состояния, обусловленного определенной формой и размерами. Например, такое свойство ферромагнитного твердого тела, как намагниченность, непосредственно зависит от отношения длины тела к поперечному сечению, что формирует так называемый размагничивающий фактор [7]. Стандартные образцы, изготовленные в виде твердого тела по определенной технологии и с необходимыми геометрическими размерами и физическими свой-
ствами, по сути, являются изделиями, под которыми подразумевают любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии [8]. В этой связи, например, применяемый уже более 100 лет в практике магнитных измерений твердотельный СО (проба Эпш-тейна) можно квалифицировать как специально изготовленное изделие из электротехнической стали (материала) с определенной формой и геометрическими размерами [7].
Особенности СО для НК. Основной особенностью объекта контроля (ОК) является приблизительно известное из опыта его дефектное состояние, например нарушение сплошности. Дефекты изменяют свойства объекта, что позволяет путем воздействия на него физических полей сформировать регистрируемый дефектоскопом информационный сигнал, лишь корреляционно связанный с этими изменениями. Параметры этого сигнала содержат определенную, но не полную информацию о дефектном состоянии ОК. В результате возникает необходимость решения известной трудной некорректной обратной задачи: по регистрируемому сигналу определить связанные с ним параметры искомого дефектного состояния.
Наиболее эффективным решением может быть применение для настройки прибора НК вместо ОК специально созданных его моделей, например, в виде СО свойств материалов. Следует выделить две принципиально важные отличительные черты таких СО. Первая состоит в том, что особенность ОК, квалифицируемая как дефект и моделируемая с помощью СО (искусственный дефект, модель дефекта), для СО дефектом не является, а становится нормированной характеристикой. В связи с этим правильнее использовать вместо слова «дефект» термин «несплошность» [9] или «локальная неоднородность» [10]. Вторая вызвана тем, что аттестуемой характеристикой СО может являться его параметр, связанный со свойством материала, т. е. объект только с заданной геометрией модели дефекта не может быть СО по определению. Однако именно корреляционная связь между геометрией дефекта и сигналом, воспринимаемым прибором НК, обусловливает возможность создания специализированных СО. Причем их аттестуемой характеристикой является связь геометрии модели дефекта и свойства материала (также моделируемого посредством СО), создающая сигнал первичной информации при НК. Следовательно, возникает необходимость выявления и нормирования тех общих характеристик СО и ОК, которые характеризуют применяемый метод НК. Корреляционная связь между характеристиками дефектного объекта и формируемым им сигналом, воспринимаемым первичным преобразователем дефектоскопа, моделируется соответствующим типом СО и проявляется как реализация случайной величины для каждого экземпляра СО. В частности, для магнитных методов НК к этим характеристикам относятся магнитная проницаемость материала, индукция насыщения, а также более специфические характеристики, как, например, градиент магнитного поля над моделью де
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.