Нестабильности показаний

Для снижения нестабильности акустического контакта применяют щелевой и имерсионный способы ввода колебаний. При щелевом способе конструкция преобразователя предусматривает поддержание постоянного слоя контактной жидкости толщиной порядка Я. Такой способ ввода применяют как при ручном, так и при автома-

Погрешность от нестабильности акустического контакта считается исключенной.

Широкое распространение получил способ структурных коэффициентов [7], согласно которому на двух частотах измеряют амплитуды донных сигналов в ОК и образцах с известной структурой и одинаково хорошей обработкой поверхности (Ra^2 мкм). Одну из частот (опорную) выбирают заведомо низкой так, чтобы затухание ультразвука слабо зависело от структурных составляющих. На этой частоте приравнивают донные сигналы в образцах и ОК, благодаря чему существенно уменьшают влияние нестабильности акустического контакта. Другие частоты (рабочие) соответствуют области максимального коэффициента рассеяния.

Преобразователи для контроля изделий с грубой поверхностью. Изменение толщины или отсутствие слоя контактной жидкости на отдельных участках поверхности соприкосновения преобразователя с изделием является основной причиной нестабильности акустического контакта, затрудняющей контроль изделий с грубой поверхностью. Для повышения стабильности акустического контакта применяют преобразователи с протектором из эластичного материала с большим коэффициентом поглощения УЗК (типа резины или полиуретана).

Учитывая фактор нестабильности акустического контак. д ', помехи, ложные сигналы (см. подразд, 3.4), поиск осуще-' и при завышенной по сравнению с минимально необходим!ч1 * ' фиксации дефектов чувствительностью (см. рис. 5.6). О, •*> тельный контроль следует проводить после термообработ u s и ь лия, повышающей выявляемость дефектов в результате ым ч1 ния структуры металла.

Ситуация /// характеризуется тем, что при ней уменьшение донного сигнала связано не только с наличием дефекта, но и с ухудшением качества акустического контакта. .Это изменение представляет собой более медленно меняющийся процесс по сравнению с ослаблением донного сигнала на дефекте. Его используют в качестве регулирующего в цепи усиления принятых сигналов для компенсации нестабильности акустического контакта.

Системы обеспечения стабильного акустического контакта. От стабильности акустического контакта в значительной степени зависит достоверность УЗК, поэтому при автоматизации контроля необходимо решить следующие задачи: создание надежной акустической связи системы преобразователь — изделие; контроль качества акустического контакта; компенсация нестабильности акустического контакта.

Наиболее важной является первая задача, так как при ее решении отпадает необходимость компенсации нестабильности акустического контакта. В существующих отечественных и зарубежных установках чаще всего применяют контактный и щелевой способ ввода УЗ-колебаний в контролируемый материал. В качестве контактирующих жидкостей используют воду, глицерин и различные эмульсии. Для стабилизации толщины контактного зазора и удержания в нем контактной жидкости применяют различные насадки, салазки, резиновые рубашки и т. п. В установках МВТУ им. Н. Э. Баумана для обеспечения контакта применяют магнитную жидкость на основе керосина. Ее надежное удержание на поверхности изделия обеспечивается за счет магнитного поля постоянных магнитов, встроенных в акустические блоки. Стабильность акустического контакта при применении магнитных жидкостей эквивалентна иммерсионному варианту. Прежде всего это объясняется тем, что контроль, как правило, ведут на поперечных волнах, а слежение за качеством акустического контакта — на продольных. В результате условия прохождения УЗ-пучка, прозвучивающего шов, и контрольного УЗ-пучка резко отличаются, что приводит к значительным погрешностям при оценке размеров дефекта. Этот недостаток присущ как отечественным, так и зарубежным установкам.

Эта формула характеризует точность измерения приборов группы Б. Погрешность от нестабильности акустического контакта считаем исключенной.

Оценка погрешности определения точки О выполнена с помощью приближенной формулы, связывающей изменение расстояния до дефекта Аг (рис. 2.56) с углом б « а между акустической осью и лучом, направленным на отражатель. Такое изменение происходит вследствие нестабильности акустического контакта при движении наклонного преобразователя по поверхности ОК:

Более гладкая поверхность нежелательна, так как при движении преобразователь будет соскабливать контактную жидкость, предварительно нанесенную на поверхность изделия. Более грубая, чем рекомендовано, поверхность приведет к нестабильности акустического контакта. Изделия с грубой поверхностью лучше контролировать на пониженных частотах, применять в этом случае в качестве контактной жидкости более густые масла или глицерин. При контроле щелевым и особенно иммерсионным способами шероховатость поверхности допускается значительно больше, чем при контактном способе.

При наличии стандартных образцов с минимальными искусственными дефектами или их имитаторов, аттестованных в органах государственной метрологической службы, при периодической поверке можно проводить только внешний осмотр, определение исправности пороговых устройств и нестабильности показаний дефектоскопа, при их отсутствии необходимо проводить все операции, рассмотренные ниже.

Рисунок 4.3.3 - Схема для определения нестабильности показаний дефектоскопа с дискретным выходом

При наличии стандартных образцов с минимальными искусственными дефектами или их имитаторов, аттестованных в органах государственной метрологической службы, при периодической поверке можно проводить только внешний осмотр, определение исправности пороговых устройств и нестабильности показаний дефектоскопа, при их отсутствии необходимо проводить все операции, рассмотренные ниже.

ВС-10П, широкое применение этого прибора в промышленности, в частности для контроля твердости поршневых пальцев на заводах автотракторной промышленности, сдерживалось вследствие нестабильности показаний структуроскопа, связанной с недостаточной точностью установки контролируемого изделия относительно оси проходного вихретокового преобразователя и краев магнитопровода измерительной катушки в производственных условиях, а также необходимости обеспечить минимально допустимое время выдержки поршневого пальца в преобразователе в процессе контроля при максимальной производительности.

В результате проведенных исследований было установлено, что чаще всего погрешностями формы детали в плоскости, проходящей через ось, являются конусность, вогнутость и бочкообразность. Эти погрешности формы приводят к нестабильности показаний устройств активного контроля. Влияние перечисленных погрешностей на точность контроля возрастает еще более вследствие того, что нередко скоба смещена относительно середины детали в осевом направлении, т. е. располагается ближе к одному из ее торцов.

В РТК НК использован вихретоковый структуроскоп ВС-10П (ВС-11П), который через измерение электромагнитных характеристик материала (начальная магнитная проницаемость, удельная электрическая проводимость) производит разбраковку как по нижней, так и по верхней границе допуска на твердость и на химический состав углеродистой стали поршневых пальцев. Разрешающая способность по углероду составляет 0,2%, чувствительность по твердости — 5 единиц HRC. Несмотря на высокие технические характеристики структуроскопа ВС-10П, широкое его использование в промышленности, в частности для контроля твердости поршневых пальцев на заводах автотракторной промышленности, сдерживалось из-за нестабильности показаний прибора, связанной с недостаточной точностью установки контролируемой детали относительно оси проходного вихретокового преобразователя и краев магнитопровода измерительной катушки в производственных условиях. Необходимо было также обеспечить минимально допустимое время выдержки поршневого пальца в датчике в процессе контроля при максимальной производительности.

В первом случае скрытого характера для выявления вибрационных погрешностей требуется применение специальной методики; во втором — влияние вибраций проявляется в колебаниях отсчетного указателя прибора, которым может быть стрелка, световой индекс, интерференционная картина, или в нестабильности показаний цифрового отсчетного устройства. Этот случай более характерен для высокоточных средств измерений, не имеющих кинематических пар с внешним трением, неупругим гистерезисом и т. п.

балансировочной машины при различной жесткости опор, нестабильности показаний балансировочных машин и т. д.

Точность измерения зависит в основном от нестабильности показаний, которая, в свою очередь, зависит главным образом от величины номинального зазора между измерительными соплами и внутренней конической поверхностью. Установлено [5], что при зазоре порядка 0,05 мм с каждой стороны следует учитывать нестабильность показаний, доходящую до 30". Такая величина нестабильности вполне приемлема для контроля большого числа различных конических изделий.

Для проверки указанных предположений о причинах нестабильности показаний датчиков ЛТ-2 были приведены опыты со вскрытой лампой и той же лампой, нить которой соприкасалась с парами масла, налитого в лампу. Результаты этих опытов, давление в которых измерялось ртутным {/-образным манометром, показаны кривыми 5, б на рис. 6-3. Действительно, показания ЛТ-2 изменились в 2—40 раз из-за загрязнения нити при Е ** 10 -ив. Еще более резко влияние загрязнения поверхности проявилось

Рассмотренные теплоэлектрические вакуумметры, как и все вакуумметры этого типа, требуют градуировки по образцовым приборам, поскольку точный расчет здесь пока невозможен. Это обусловлено, в первую очередь, тем, что в расчетные уравнения кондуктивного переноса входят коэффициенты черноты и аи»комодации, которые можно найти лишь опытным путем, а опытные данные о величинах а весьма ограничены. Неизвестен также закон теплообмена в переходной конвекционно-кондуктив-ной области. Однако уравнения (6-27) — (6-33) позволяют качественно правильно выбрать оптимальные конструкции и режимы работы теплоэлектрических вакуумметров, выявить причины погрешностей и нестабильности показаний.