SPORZDZANIE KRZYWEJ DAC (Distance Amplitude Correction) ORAZ OCENA WAD MATERIAŁOWYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SPORZDZANIE KRZYWEJ DAC (Distance Amplitude Correction) ORAZ OCENA WAD MATERIAŁOWYCH"

Wojciech Pawlak
5 lat temu
Przeglądów:

krzywej DAC (Distance Amplitude Curve) na ekranie defektoskopu analogowego USIP 11.

1 Obróbka Plastyczna Metali Nr 1, 2005 Materiałoznawstwo i obróbka cieplna dr in. Jarosław Samolczyk Instytut Obróbki Plastycznej, Pozna SPORZDZANIE KRZYWEJ DAC (Distance Amplitude Correction) ORAZ OCENA WAD MATERIAŁOWYCH Streszczenie W pracy przedstawiono zasady sporzdzania krzywej DAC (Distance Amplitude Curve) na ekranie defektoskopu analogowego USIP 11. Podstaw techniki DAC jest wyznaczana dowiadczalnie zaleno wysokoci echa od odległoci wyspecyfikowanego reflektora odniesienia. Sformułowano kilka ogólnych zalece dotyczcych stosowania tej techniki. Krzyw DAC wykorzystano do oceny niecigłoci. Słowa kluczowe: ultradwiki, krzywa DAC, wysoko echa, reflektor odniesienia, niecigło 1. Wstp Badajc materiały metodami ultradwikowymi do oceny ich wadliwoci przyjmuje si zwykle maksymaln amplitud jako jeden z najczciej uywanych parametrów. Amplituda echa jest proporcjonalna do równowanego rozmiaru reflektora, co pozwala na klasyfikacj materiałów przez ocen wielkoci reflektorów równowanych. Aby wykona tak kwalifikacj lub ocen trzeba posiada komplet wzorców kalibracyjnych lub defektoskop ultradwikowy, który musi posiada moliwo korekcji amplitudy ze zmian odległoci (DAC - Distance Amplitude Correction). Poniewa rozkład cinienia akustycznego zmienia si z odległoci zalenie od czstotliwoci, rozmiaru przetwornika oraz tłumienia fal ultradwikowych w materiale, do wyznaczenia krzywych wzorcowych DAC niezbdne s wzorce z płaskodennymi otworami kalibracyjnymi, wykonane z takiego samego materiału jak obiekt badany. 2. Zasady ogólne Układy zasigowe regulacji wzmocnienia - DAC, umoliwiaj modelowanie wzmocnienia defektoskopów, wraz z odległoci przebywan przez fale w okrelonym materiale, przy danej czstotliwoci. Modelowanie wzmocnienia ma na celu uzyskanie jednakowego poziomu ech, niezalenie od odległoci przebywanej przez fale. Przed szczegółowym omówieniem naley wskaza na pewne ogólne uwarunkowania zwizane z ocen wskaza ultradwikowych prowadzonych metod echa. Wskazania te s oceniane i klasyfikowane poprzez bezporednie lub porednie porównanie ich wysokoci z wysokoci ech od wyidealizowanych reflektorów odniesienia o regularnym kształcie (tarcza, cylinder, sfera). Naley jednak zauway, e zdolno odbijania fal ultradwikowych przez naturalne niecigłoci zaley zarówno od ich wielkoci jak te od innych czynników takich jak kształt czy orientacja wzgldem kierunku wizki ultradwikowej. Std te poziom echa wady naturalnej nie jest miar niecigłoci jej rzeczywistej wielkoci a jedynie zdolnoci do odbijania fal ultradwikowych. Obliczona na tej podstawie,

tzw. równowana wielko wady okrela rozmiar wady idealnej, która umieszczona w tym samym miejscu dałaby echo o tej samej wysokoci co oceniana wada rzeczywista. 3. Technika DAC 3.1.

odległociach głowicy. Wykonano próbki ogólnego zastosowania z materiału WCL, standardowo obrobionej powierzchni i gruboci mieszczcej si w zakresie ± 0,1% gruboci badanego materiału.

Warunek e > 2s/D eff oznacza, e długo otworu poprzecznego musi by wiksza ni rednica wizki ultradwikowej padajcej na ten reflektor.

2 tzw. równowana wielko wady okrela rozmiar wady idealnej, która umieszczona w tym samym miejscu dałaby echo o tej samej wysokoci co oceniana wada rzeczywista. 3. Technika DAC 3.1. Próbki i reflektory odniesienia Technika DAC polega na dowiadczalnym wyznaczeniu krzywej odniesienia na podstawie wysokoci ech uzyskanych od serii jednakowych reflektorów znajdujcych si w rónych odległociach głowicy. Wykonano próbki ogólnego zastosowania z materiału WCL, standardowo obrobionej powierzchni i gruboci mieszczcej si w zakresie ± 0,1% gruboci badanego materiału. Próbki pokazano w tabeli 1. Przedstawiono schematy próbek odniesienia z otworami poprzecznymi dla rónych gruboci materiałów. Podano warunki jakie musz spełnia znajdujce si w próbkach reflektory. Warunek e > 2s/D eff oznacza, e długo otworu poprzecznego musi by wiksza ni rednica wizki ultradwikowej padajcej na ten reflektor. Warunek D SHD 1,5 mówi, e rednica otworów poprzecznych stosowanych do wyznaczania krzywych DAC musi by wiksza ni 1,5 długoci fali. Pozostałe warunki dotycz usytuowania reflektorów w próbce odniesienia. Odległo otworu od powierzchni nie moe by mniejsza ni 5 mm. W przypadku próbek ogólnego zastosowania konieczne jest stosowanie poprawki na straty przejcia uwzgldniajcej rónice w warunkach propagacji fal ultradwikowych jakie mog wystpi midzy próbk odniesienia, a badanym obiektem. Tabela 1 Schematy próbek odniesienia z reflektorami w postaci otworów poprzecznych Wymiary próbek odniesienia Szkic próbki odniesienia Próbka odniesienia Obliczenia d = 15 mm φ = 4,22 mm e = 7,5 mm d = 20 mm φ = 4,22 mm e = 7,5 mm d = 40 mm φ = 4,22 mm e 6 = 15 mm

Poprawk mona wprowadzi na jeden z nastpujcych sposobów: 1. poprzez skorygowanie wysokoci punktów krzywej DAC o warto poprawki ju podczas sporzdzania krzywej, 2.

Długo otworu poprzecznego obliczono z zalenoci: e 2λs D eff gdzie: λ długo fali ultradwikowej, s odległo otworu od głowicy, D eff rednica skuteczna przetwornika głowicy. Rys. 1.

Sporzdzanie krzywej DAC Przy zastosowaniu zasigowej regulacji wzmocnienia DAC wystpuje rzeczywista korekta amplitudy sygnałów, wraz z odległoci niecigłoci od głowicy.

3 Poprawk mona wprowadzi na jeden z nastpujcych sposobów: 1. poprzez skorygowanie wysokoci punktów krzywej DAC o warto poprawki ju podczas sporzdzania krzywej, 2. poprzez narysowanie poniej podstawowej krzywej DAC drugiej skorygowanej krzywej, 3. przez uwzgldnienie (stałej) wartoci poprawki podczas nastawiania wzmocnienia rejestracji przed badaniem. Długo otworu poprzecznego obliczono z zalenoci: e 2λs D eff gdzie: λ długo fali ultradwikowej, s odległo otworu od głowicy, D eff rednica skuteczna przetwornika głowicy. Rys. 1. Schemat próbki odniesienia z otworem poprzecznym 3.2. Sporzdzanie krzywej DAC Przy zastosowaniu zasigowej regulacji wzmocnienia DAC wystpuje rzeczywista korekta amplitudy sygnałów, wraz z odległoci niecigłoci od głowicy. Ju pierwsze spojrzenie na ekran defektoskopu, na którym mamy widoczne echa, wielokrotne pozwala nam uwiadomi sobie zalety stosowania DAC w badaniach rcznych (rys. 2). DAC powinien by stosowany wtedy gdy widoczny jest wpływ tłumienia w materiale na wizk fal ultradwikowych. a) b) c) Rys. 2. Zasada modelowania zasigowej regulacji wzmocnienia DAC a) obiekt, b) cig ech dna obiektu, c) cig ech dna obiektu po korekcie wysokoci za pomoc funkcji zakresowej regulacji wzmocnienia

4 Poniej opisano sposób postpowania przy sporzdzaniu krzywej DAC na ekranie standardowego defektoskopu USIP 11 w badaniach rcznych. Defektoskop USIP 11 nie posiada pełnej korekcji amplitudy ze zmian odległoci. Praktyczn krzyw DAC w oparciu o indywidualne echa w badaniach rcznych prowadzonych defektoskopem USIP 11 ustawiamy nastpujco: przygotowanie próbki odniesienia, przygotowanie zestawu badawczego do bada (dobór głowicy, sprawdzenie parametrów, skalowanie zakresu obserwacji itp.), wstpne przeszukanie próbki odniesienia w celu zidentyfikowania reflektora dajcego najwysze echo, zoptymalizowanie najwyszego echa i ustawienie wzmocnienia defektoskopu tak aby echo to osignło wysoko 80% FSH (80% pełnej wysokoci ekranu), oznaczenie na ekranie połoe wierzchołków wszystkich ech od reflektorów odniesienia, których wysoko mieci si w granicach 20 80% FSH, podniesienie wzmocnienia defektoskopu o 12 db i oznaczenie na ekranie połoenia wierzchołków ech, których wysoko, przy podwyszonym wzmocnieniu, mieci si w granicach 20 80% FSH, w razie potrzeby (np. dla duych zakresów obserwacji) podniesienie wzmocnienia o kolejne 12 db i zaznaczenie wierzchołków kolejnych ech o wysokoci w zakresie 20 80% FSH, narysowanie, w oparciu o punkty wierzchołków ech, krzywej DAC. W oparciu o zebrane dowiadczalnie dane, odnonie punktów wierzchołków ech, sporzdzono krzyw DAC z dwoma odcinkami podwyszonymi. Typowy kształt krzywej DAC z odcinkami podwyszonymi przedstawiono na rys FSH [%] dB +24dB Pozioma skala ekranu Rys. 3. Kształt krzywej DAC z dwoma odcinkami podwyszonymi

5 Wykryte niecigłoci w badanych obiektach Tabela 2 Lp. Niecigło w badanym obiekcie Niecigło 1 dua 2 mała 3 mała 4 dua

6 Naley pamita, e krzywa DAC ma zastosowanie jedynie do bada wykonywanych tak sama głowic oraz przy tym samym zakresie obserwacji co stosowane podczas jej sporzdzania. 4. Ocena niecigłoci z wykorzystaniem krzywej DAC Oceniono t metod 20 próbek ze stali WCL. Na populacji próbek badanej t metod wykryto, na 4 badanych obiektach, niecigłoci (przekroczony załoony próg selekcji). Wykryte niecigłoci przedstawiono w tabeli 2. Wykryto niecigłoci due (co najmniej o jeden wymiar wiksze ni rednica wizki ultradwikowej) oraz niecigłoci małe. 5. Podsumowanie W pracy opisano zasady postpowania w przypadku metody DAC. Opisana technika badawcza posiada swoje zalety i ograniczenia. Mona jednak sformułowa kilka ogólnych zalece dotyczcych stosowania tej techniki: W przypadku materiałów o duym tłumieniu zastosowanie techniki DAC oraz próbek odniesienia wykonanych z takiego samego materiału pozwala na wyeliminowanie koniecznoci wyznaczania strat zalenych od drogi przejcia. W przypadku obiektów o duej krzywinie (profilowane głowice) lub małej gruboci naley stosowa technik DAC oraz próbki odniesienia wykonane z takiego samego materiału jak obiekt badany. Kształt krzywych DAC wyznaczonych dowiadczalnie jest czsto zakłócany wskutek przypadkowych waha sprz- enia akustycznego, nacisku głowicy lub innych przypadkowych efektów trudnych do wyeliminowania w warunkach przemysłowych. Oznacza to, e pomiary poziomów ech wykonane t technik bd charakteryzowa si wiksza niepewnoci. Literatura [1] Obraz J., Ultradwiki w technice pomiarowej, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa [2] Schlengermann U., Normalizing Distance-Amplitude-Curves of Side-Drilled Holes in Ultrasonic Testing, Materials Evaluation, Vol. 39, No 12, 1981, The American Society for Nondestructive Testing, Inc. [3] Jasiski J., Ocena rozmiarów wad za pomoc krzywej DAC - Korekcja amplitudy ze zmian odległoci, Ultradwikowe Badania Materiałów, Zakopane marca Prac zrealizowano w ramach działalnoci statutowej finansowanej przez Komitet Bada Naukowych: Praca BM Opracowanie dla potrzeb defektoskopowych bada ultradwikowych krzywych DAC oraz okrelenie niecigłoci w materiale na podstawie tych krzywych

7 DEVELOPMENT OF THE DAC (DISTANCE AMPLITUDE CORRECTION) CURVE AND ASSESSMENT OF MATERIAL DEFECTS Abstract In this paper has been described rules how to do a curve in the defectoscope screen USIP 11. Cause for DAC has been determined by high of echo to distance of reflector destination. It is formed some of generally rules to use this technique. This curve can be use to estimate of discontinuously too. Key words: ultrasounds, curve DAC, high of echo, reflector destination, discontinuous

Podobne dokumenty

CZUŁOŚĆ BADANIA ULTRADŹWIĘKOWEGO wg EN 583-2. Sławomir Mackiewicz Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa

CZUŁOŚĆ BADANIA ULTRADŹWIĘKOWEGO wg EN 583-2 Sławomir Mackiewicz Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa 1.Wstęp Nastawienie czułości badania jest, obok skalowania