ВРЕМЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ЧЕРЕЗ КОНУСНЫЕ НАСАДКИ В ЭТАЛОННОМ ОБРАЗЦЕ ИЗ ОРГСТЕКЛА

Эффективность применения способа неразрушающего ультразвукового испытания древесных изделий с неплоскими поверхностями, в частности по нашему патенту 2334984 на изобретение, во многом зависит от формы и размеров конусных насадок. Предлагаемая в статье методика позволит выявить закономерности изменения показаний ультразвукового прибора «Пульсар-1.0» в зависимости от размеров конусных насадок различной формы.

Измерения проводились на эталонном образце из органического стекла заводского изготовления при помощи ультразвукового прибора «Пульсар-1.0» и набора конусных насадок на пьезоэлектрические датчики у излучателя и приемника (табл. 1 и рис. 1).

Стандартный датчик от прибора

«Пульсар-1.0» изображен под № 1. Он имеет плоскую форму и угол 180 град. Для неплоских поверхностей образца соприкосновение должно быть точечным. Поэтому была принята конусная насадка №

1 (рис. 1) с переходом длиной 32,4 мм и углом 42 град общей длиной 82,4 мм.

Затем в насадке № 2, для снижения погрешности у времени прохождения ультразвуковых колебаний (УЗК), цилиндрический участок был исключен с оставлением первоначального угла острия

конусной насадки в 42 град. При этом уменьшается длина самой насадки до 47,4 мм.

У конусной насадки № 3 сокращена длина до 34,9 мм с переходом острия на 4,0 мм. от угла 57 град к начальному углу 42 град. Для дальнейшего уменьшения длины насадки № 4 до 22,9 мм с сохранением угла 42 град пришлось выполнить резкий переход от конуса 4,0 мм на угол 81 град. При этом глубина проникновения острия в испытываемый материал будет фиксированной, но этот переход приводит к преломлению УЗК.

В попытках максимального снижения возможных потери времени УЗК в месте перехода у конусной насадки принимается криволинейный переход к форме № 5.

Время t (микросекунды) прохождения УЗК через образец из оргстекла измерялось трижды. В таблице 2 представлены результаты измерений по всем 36 сочетаниям из шести пар конусных насадок у излучателя и приемника. На рисунке 2 представлены двухфакторные изображения изменения времени прохождения УЗК.

График № 1 показывает влияние на время прохождения УЗК при постоянной плоской форме приемника при изменении параметров излучателя. Влияние на время прохождение УЗК при постоянной плоской форме приемника и при постоянном угле 42 град, но разной формы у конусных насадок излучателя, показано на графике № 2.

На картинке № 3 показано влияния на время t при плоской форме излучателя, но при изменении формы и угла насадки у

приемного излучателя. Поверхность № 4 — влияние на время прохождения УЗК при постоянной плоской форме излучателя и

постоянном угле 42 град, но при разной форме у конусных насадок приемника.

График № 5 на рисунке 2 был построен при одинаковой форме и угле 42 град конусных насадок на приемнике и излучателе. На графике № 6 представлено двухфакторное изображение влияния на показатель при одинаковой форме и углах конусных насадок на приемнике и излучателе, включая плоскую пару. Таким образом, оказалось, что форма конусной поверхности почти не влияет на изменение времени прохождения УЗК через стандартный образец из органического стекла. Максимальное влияние на этот показатель оказывают длина конусной насадки и угол конуса.

В дальнейшем по данным из таблицы 2 были получены формулы влияния каждого из учтенных факторов конусных наконечников (длины, угла, кода поверхностной формы в зависимости от расположения их на излучателе и приемнике) на изменение времени t прохождения УЗК по биотехническому закону [2] (рис. 3), мкс:

— от длины излучателя:

Из рисунка 3 по графикам видно, что изменение времени УЗК от угла конуса самое большое и

коэффициент корреляции при изменении угла конуса у датчика равен

Для сертификации древесины в виде образцов неплоской формы, например, поленьев по патенту № 2334984 [1], оказалось удобным угол конуса в 42 град. При тупом угле не удается контактировать конусной насадкой в заданной точке бесформенного образца, а при меньшем угле заострения снижается прочность наконечника конуса. Однако, как ивдно из графиков на рисунке

3, плоский датчик заводского изготовления почти в два раза затрачивает время прохождения УЗК

через оргсчтекло по сравнению с конусной насадкой в 42 град.

Далее рассмотрим подробнее влияние длины конусной насадки на плоский датчик у излучателя и приемника (рис. 4).

Ранги в таблице 2 расположились так: 0 – датчик № 0 (стандартный заводского изготовления); 1

– датчик № 4; 2 – датчик № 2; 3 – датчик № 5; 4 – датчик № 3; 5 – датчик № 1.

Первая составялщая показывает предельно возможную длину конуснйо начсадки на стандартный датчик в 114 мм. Вторая составялющая показывает снижение по закону экспоненциальной гибели в ранговом распределении конструкций. Третья составялющая показывает волновое возмущение врмеени УЗК в зависмости от ранга конструкции насадки.

Материал взят из: Казанская наука. №1. 2010г