УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОБРАЗЦАХ, КОНСТРУКЦИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

Цели и задачи работы

Цель работы — изучение методики проведения ультразвуковых испытаний и ознакомление с применяемой аппаратурой.

В ходе работы необходимо решить следующие задачи:

  • 1. Определить динамический модуль упругости различных материалов.
  • 2. Определить прочность бетона.
  • 3. Определить наличие и расположение дефектов во фрагментах бетонных конструкций при доступе к ним с двух поверхностей (метод сквозного прозвучивания) и с одной поверхности (метод продольного профилирования).

Краткие теоретические сведения

Ультразвуковые акустические методы построены на изучении характера распространения звука в конструкционных материалах. Звук — механическое колебательное движение частиц, распространяющееся в виде волны в газообразной, жидкой или твердой среде. Упругие волны принято делить на инфразвуковые частотой до 20 Гц; звуковые, частота которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц; ультразвуковые частотой от 20 кГц до 1 000 МГц и гиперзвуковые, частота которых превышает 1 000 МГц (рис. 5.1).

Деление упругих волн по частоте

Рис. 5.1. Деление упругих волн по частоте

При испытании бетонов и керамики используют ультразвуковые колебания частотой от 20 кГц до 200 кГц, а при испытании металлов и пластмасс — частотой от 30 кГц до 10 МГц. Существует ряд методов использования ультразвука в практике. Наибольшее распространение получил ультразвуковой импульсный метод (УИМ).

Основным исходным параметром, используемым при ультразвуковых испытаниях, является скорость распространения ультразвукового импульса в материале конструкции, которая определяется по формуле:

где L — расстояние, пройденное ультразвуком в объекте испытаний (база прозвучивания), измеряется с точностью ±0,5 %; t — время прохождения ультразвуковых колебаний (УЗК) на базе прозвучивания, измеряется в микросекундах (10_6с).

Блок-схема прибора для ультразвуковых испытаний строительных материалов представлена на рис. 5.2.

Блок-схема прибора для ультразвуковых испытаний

Рис. 5.2. Блок-схема прибора для ультразвуковых испытаний

Генератор вырабатывает электрический сигнал, который усиливается и по высокочастотному кабелю подается на преобразователь (излучатель). Преобразователь преобразует электрический сигнал в механические колебания.

Механический ультразвуковой импульс через слой акустической контактной смазки (меловой пасты, пластилина и т. п.) или с помощью специального волновода передается объекту испытаний и в нем распространяется со скоростью, величину которой необходимо определить.

После прохождения механического импульса через образец он, вновь пересекая слой контактной смазки, попадает на приемник, превращается в электрический импульс и усиливается усилителем приема. На цифровом индикаторе указывается время прохождения импульса через образец.

Излучатели и приемники могут быть пьезоэлектрическими и магни- тострикционными.

Пьезоэлектрический преобразователь

Рис. 5.3. Пьезоэлектрический преобразователь:

1 — пружина; 2 — пластина; 3 — материал, обладающий пьезоэффектом; 4 — корпус

Пьезоэлектрический преобразователь (рис. 5.3) состоит из металлического корпуса, внутри которого располагается материал, обладающий пьезоэлектрическим эффектом (кристаллы кварца, сегнетова соль и пр.). Кристалл, преобразующий электрическую энергию в механическую и наоборот, приклеивается или прижимается к пластине с помощью пружины.

Магнитострикционный преобразователь

Рис. 5.4. Магнитострикционный преобразователь:

1 — корпус; 2 — магнитостриктор

Магнитостриктор (рис. 5.4) собирается из тонких изолированных друг от друга пластин из никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься или растягиваться.

Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный электрический ток, который создает в сердечнике переменное магнитное поле которое вызывает его механические колебания (излучатель). И наоборот, колебания сердечника под действием внеш. переменной силы преобразуются в переменную намагниченность, наводящую в обмотке переменную эдс (приемник).

Для ультразвуковых испытаний могут быть использованы различные виды волн — продольные, поперечные, поверхностные и т. д. Наибольшее распространение получили приборы, в основе работы которых применяются продольные ультразвуковые волны.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >