Юлите!?
Так и напрашивается расхожее "За это вас и не любят...")) (Шутка).
Ну оно и понятно - дипломат - взятки гладки.
В общем ответ, конечно, политический, но за участие, всё равно, СПАСИБО.
Толщинометрия реторты
- Автор темы Валентин Г
- Дата начала
Так и напрашивается расхожее "За это вас и не любят...")) (Шутка).
Ну оно и понятно - дипломат - взятки гладки.
В общем ответ, конечно, политический, но за участие, всё равно, СПАСИБО.
Спасибо.
Без дураков и кривляния.
Хотел тоже разразиться длинным постом, но передумал.
Не стоит в опрос (пусть и доморощенный и убогий) вносить элементы спора.
Вот хотите верьте, хотите нет, не преследую цель выиграть, чтобы оппонента "фэйсом об тэйбл". Да и, если откликов (читай интереса к основам) не будет, сдаётся мне (уж пардон за пафос) все проиграют.
А по существу (если , конечно, захотите) на Ваши 2 последних поста обязательно отвечу. Только не сейчас, а немного позже - после опроса, раз уж затеял.
Ну, а обиду на Вас имею, причем тяжелую.
Почему не в мой адрес пришла восхитительная реплика про формирование акустического поля в башке оппонента "с разбега" или "бычком".
Там, правда, и sesshu_50 достойно ответил (разбегаюсь...) !? )))
В общем, давно так не смеялся))).
еще есть время остановить.
там нечего выигрывать, там, по большому счету, предмета для спора нет.
Не юлю, а намекаю. Иногда полезно давать подсказку, а не прямой ответ, чтобы человек дальше сам мозг включал. Когда упоминал про фас и профиль, вспоминал учебники - как там в двух проекциях описывают изменение диаграммы направленности при изменении угла ввода
sesshu_50
Бывалый
Если не опоздал с ответом, конечно.
АП наклонного ПЭП и прямого ПЭП по характеристикам их АП разные.
Спасибо!
Нисколько не опоздали!
Спасибо за участие.
К сожалению, АКС пока по поводу фокуса молчит, но ничего - подождем.
lona53, в контектсте нашей пикировки, вот подумайте над следующем:
1. "обнаружил , что прямые РС ПЭП бывают как фокусирующие, так и нефокусирующие"
фокусирующие ПЭП это, очевидно, с углом ввода отличным от 0 градусов (иначе фокусирующий ПЭП не получится или плохо получится), но если они с углом ввода не 0 градусов, то они уже не прямые. логично? тогда почему в ГОСТ Р 55725-2013 речь идет о прямых ПЭП, т.е. наклонные ПЭП называют прямыми?
sesshu_50
Бывалый
Опирался вот на это (цепляю как есть - причесывать некогда).
Картинки надергал из букварей, цитата - из Ермолова (книжка про
расчет УЗ преобразователей, рекомендованная sesshu_50).
Возможно, во избежание путаницы следовало писать не прямой, а нормальный РС ПЭП.
А вот как устроен "фокусирующий" нормальный РС ПЭП (если такой существует, например, за счет использования линз?) и хотел спросить у АКС.
Вложения
Последнее редактирование:
sesshu_50
Бывалый
Уважаемый Iona53, а куда Вы спешите?
Все абсолютно верно! dea135 Вас, как бЭ, мягко говоря "прощупывает"! Или мне кажется, но другое предположение хуже
Да и потом, у Ермолова, Щербинского, Алешина (книги у Вас есть!) все ясно сказано, РС ПЭП "...называют нормальными или наклонными, в зависимости от направления их общей (акустической) оси, соответствующей направлению максимальной чувствительности таких преобразователей..."(Алешин, с. 132)!!!
Т. к. у нас РС ПЭП это два С ПЭП, "скрученных изолентой", и у каждого своя акустическая ось, то общая акуст. ось РС ПЭП находится в плоскости, проходящей через две прямые линии -акустические оси каждого из этих С ПЭП.
В зависимости от того как расположена эта плоскость к границе раздела сред и определяется угол падения (ГОСТ 5577 2.3.1, 2.5.17). А от угла падения мы и определяем - нормальный (прямой) или наклонный РС ПЭП. В данном случае направление общей акустической оси не зависит от того есть скос призм у преобразователей или нет
Фокусирующий или РС ПЭП определять АКС. Они взялись за это дело. По "букварям" нашим и зарубежным фокусирующие ПЄП - это "конкретные" конструкции. РС ПЭП по формальным признакам, характеристикам акустического поля, Ермолов относит к фокусирующим (кн. Ермолов, с. 15 предпосл. абзац). Подождем трактовку АКС.
П.С. Как бы они маркировали свой D1771?
Последнее редактирование:
Печально, но условно независимой от прошедшей выше "пикировки" среде форумчан этот вопрос, видимо, не интересен.
Может быть, плохо сформулировано или неудачно выбрано время, или повлияли какие-то другие причины?
Все же, сделаю еще одну попытку, теперь уже прямым обращением (последовательность ников случайная).
Обращаюсь к коллегам, хоть как-то реагировавшим на мои посты: Колян2,Русл,КОНСТ,Игорь Антонович,ЛюкА,Федоров,Митрич,TRam,Kaktus_SPb,Kropus,IrBiS,PaPeR,Alexander,AlexSinara,_Anton_ (простите, если кого-то упомянул).
Мне очень важно ваше мнение по поводу акустического поля наклонного и прямого ПЭП.
Если вопрос сформулирован некорректно, неряшливо, однобоко, слишком лапидарно и т.д. и т.п. буду признателен и за правильную с вашей точки зрения формулировку и ответ на нее.
Спасибо.
lona53, а что можно ответить на Ваш вопрос? Как говорят- больше полей хороших и разных.
Вот если бы Вы сами подтолкнули к чему то интересному, к каким то принципиальным отличиям полей, то люди потянулись бы. А так народ не понимает о чем речь?- количественные отличия понятны- тип волн, углы, частоты и др. Об этих отличиях говорить нет смысла. С технологической точки зрения тоже выделить или разделить особенно не получается- все преобразователи находят свое место- где-то одни, а где-то другие. Структура полей одинаковая, как написал здесь один форумчанин, бляжняя зона и все остальные особенности одинаковые. Ну может Вы свежим взглядом....
АКС
Специалист
- Регистрация
- 25.06.2013
- Сообщения
- 257
- Реакции
- 112
Добрый день.
Наша компания время от времени принимает участие в подобного рода дискуссиях.
Однако, когда речь заходит о продукции компании, тем более упоминаются специалисты АКС, которые непосредственно участвуют в разработках ГОСТов, приборов, преобразователей и т.д., считаем необходимым изложить свою точку зрения в обсуждаемом вопросе и приводим техническую справку.
О РС ПЭП, ФОКУСИРОВКЕ, ПОЛЕ и проч.
1. О стандарте и терминах в нём
ГОСТ Р 55725–2013 не терминологический. Он определяет общие технические требования к пьезопреобразователям (ПЭП) для ультразвукового (УЗ) контроля. Термины в нём используются в его тексте. Некоторые из них специфические, нужные только для этого стандарта и для описания методов измерений параметров ПЭП в испытательном стандарте. Например, «Измерительный эхоимпульс» или «Частотная передаточная функция». Термин «Фокусирующий преобразователь» определён в ГОСТ Р ИСО 5577-2009.
2. Раздельно-совмещённый (РС) фокусирующий преобразователь
Пока возможно – это экзотика, но в будущем может найти применение, ведь задачи УЗ контроля очень разные и новые всё появляются.
Просто фокусирующий ПЭП – это «Преобразователь, в котором при помощи специальных устройств (…….) формируют фокусирующийся луч или фокус» (ГОСТ Р ИСО 5577-2009). Здесь, правда, слово «луч» авторы стандарта применили, наверное, для наглядности. На самом деле – это пучок.
Спецустройства – это линзы, вогнутые пьезоэлементы, фокусируемые антенные решётки и т.д. Главным отличием фокусирующих систем (ПЭП, в частности) от нефокусирующих является схождение лучей акустического пучка, исходящих от излучателя, в точку или линию, которую называют фокусом. За фокусом лучи расходятся. Сферически вогнутый пьезоэлемент фокусирует в точку, цилиндрически вогнутый – в линию.
Строго говоря, точка или линия не возможны. Размеры фокальной области (зоны вблизи фокуса) всегда соизмеримы с длиной волны. Но фокусировка тем и хороша, что фокальная зона, как правило, намного меньше размера апертуры фокусирующей системы. ПЭП, например, с пьезоэлементом и линзой диаметром 10 мм на частоту 5 МГц обеспечивает в стали фокальную зону порядка 1 мм.
РС фокусирующий ПЭП, как и любой РС должен состоять из двух фокусирующих преобразователей, фокальные зоны которых совмещены. Например, хордовый преобразователь с цилиндрически вогнутыми пьезоэлементами, образующие (цилиндра) которых параллельны, позволяет озвучивать всю толщину стенки трубы (или сварного шва) и обнаруживать отражатели в них с высокой чувствительностью.
3. Акустическое поле РС ПЭП и поле совмещённого ПЭП
Конечно их поля в режиме излучение-приём разные. Об этом можно судить хотя бы потому как зависит у этих преобразователей амплитуда донного сигнала от толщины объекта контроля (ОК). У РС ПЭП она быстро растёт с ростом толщины, достигает максимума и затем медленно падает. У совмещённого (С) ПЭП амплитуда монотонно только уменьшается, начиная от самых малых толщин, где она наибольшая, и до толщин, где сигнал уходит под шум усилителя или шум структуры металла.
Сравнивать поля этих преобразователей только в режиме излучения нет смысла. РС преобразователь так не используют. Да и странно сравнивать работу С преобразователя с половинкой РС преобразователя. Но и в этом случае их поля разные. Даже если РС преобразователь не имеет призм (что очень редко бывает) и форма и размеры каждого его пьезоэлемента точно такие же как пьезоэлемент у С преобразователя, всё равно протекторы должны быть тоже из одного материала и одинаковой толщины. Иначе неизбежны хоть и малые, но различия их полей.
Поле преобразователя в режиме приёма – то же самое что и при излучении. Только всё в обратную сторону: УЗ сигнал от какого-то источника приходит к приёмному преобразователю. Сигнал физически существует – это акустическая волна, колебания среды, энергия. Преобразователь может этот сигнал и не принять, если он приходит с того угла от акустической оси, в направлении которого преобразователь ничего не излучает, если его включить на излучение. Преобразователь примет этот сигнал с таким же коэффициентом передачи энергии или амплитуды поля от источника до входа преобразователя, с каким он в режиме излучения передаст энергию или амплитуду в точку среды, где расположен источник.
Здесь речь только об акустическом тракте. Преобразование в электрические колебания к тракту не относятся, как и электроакустическое преобразование в режиме излучения.
В режиме излучение-приём общий коэффициент передачи – есть произведение коэффициентов «туда» и «обратно». Аналогично такому произведению коэффициентов усиления каскадов усилителя. Ещё, конечно, последовательно в акустический тракт включён отражатель со всеми своими отражательными и направленными свойствами.
По этой теме правильно и хорошо сказано в посте #243.
4. Акустическое поле, пучок, диаграмма направленности.
Что такое акустическое поле? Всего лишь абстракция, позволяющая наглядно представить себе и другим работу преобразователя и правильно рассчитать или измерить акустические параметры его действия на среду распространения УЗ волн и влияния этой среды на приёмный преобразователь.
Вот какое определение акустического поля даёт ГОСТ Р ИСО 5577-2009: «Распределение амплитуды акустического давления в пространстве (см. рисунок 3)». Заметьте «распределение», а не величина давления. А на рисунке 3 – вид этого распределения для непрерывного излучения.
А вот определение акустического поля из справочника «Ю.В. Ланге, В.А. Воронков. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. Справочник. Изд. второе. Москва, 2003 год»: «акустическое поле (acoustic field; sound field):
1. Область существования акустических волн. Представляется в виде распределения амплитуды волны в пространстве.
2. Трехмерная структура излучения, полученная от источника акустической энергии [10]».
Здесь ключевые слова «Область существования» и «структура». Нигде нет конкретных значений силового воздействия на среду или среды на преобразователь.
Все толщиномеры и дефектоскопы работают в импульсном режиме, кроме, конечно, резонансных. Какое «физическое» поле преобразователя может быть в импульсном режиме? Никакого, если представлять его себе как область пространства, аналогичную пучку света в тумане. Преобразователь излучил зондирующий импульс: в пространство полетел сгусток энергии колебаний частиц среды. Область, куда он ещё не долетел, не возмущена, спокойна. Область, которую он уже пролетел, тоже спокойна. Есть только остаточные колебания структуры среды, создающие структурный шум. А поле – это пространство, где зондирующий импульс (сгусток колебаний) был, есть и ещё будет при своём полёте. И в любой точке этого пространства можно рассчитать параметры акустических колебаний (амплитуду давления, смещения или колебательной скорости), пользуясь формулами акустического тракта, которые, правда, получены для непрерывного режима, но вполне точны и для обычных дефектоскопических импульсов. Есть и понятие «пространственная длина зондирующего сигнала». Её оценка – это произведение длительности импульса на скорость звука.
Акустическое поле – это по-другому, пучок (пучок лучей), т.е. простое и наглядное представление траектории пролёта зондирующего импульса, который занимает некоторый объём пространства, меняющийся в размерах при движении. У совмещённого ПЭП пучок в ближней зоне почти параллельный, а дальше – расходящийся, у фокусирующего – сходящийся в фокус и затем расходящийся.
Пучок характеризуют диаграммой направленности. Но она определена только для дальней зоны. Об этом часто забывают. Поэтому говорить о диаграмме направленности элементов РС преобразователя на расстояниях до точки схождения их акустических осей неправильно. Эта точка у ПЭП для толщиномеров находится примерно на глубине в 10 – 20 мм в стали от рабочей поверхности преобразователя. А это ближняя зона или граница зон.
Область пересечения пучков элементов РС преобразователя (у приёмного элемента, как мы выяснили, тоже пучок принимаемых колебаний) является областью существования акустических волн в режиме излучение-приём. Это по определению терминологического справочника акустическое поле в этом режиме. УЗ сигналы, которые принимает РС преобразователь, распространяются только в этой области. При очень малых толщинах ОК (порядка 1 мм и меньше) только ближайшие края пучков элементов преобразователя участвуют в передаче сигналов от излучающего элемента к донной поверхности и обратно к приёмнику. Поэтому и амплитуда донного сигнала очень мала. Остальные части пучков формируют только многие колебания с большой амплитудой, следующие за полезным донным сигналом, точнее за первой и второй полуволнами этих колебаний, которые используются в толщиномерах для отсчёта времени прихода донного сигнала.
5. Точка схождения, фокус РС преобразователя
Точка на акустической оси РС преобразователя, в которой пересекаются акустические оси его элементов – точка схождения по ГОСТ Р ИСО 5577-2009 – иногда именуется фокусом РС преобразователя. В частности, в справочнике Ю.В. Ланге и В.А. Воронкова есть статья «Фокус раздельно-совмещенного преобразователя (focus of dual search unit)».
Судя по английскому варианту этого термина, в справочник он попал из иностранной литературы, т.к. одна из целей справочника – показать соответствие русскоязычных и иностранных терминов. Строго говоря, фокусом названа точка, лежащая немного ближе точки схождения.
Фокусом этот «фокус» РС преобразователя, естественно, не является в обычном понимании фокуса фокусирующего преобразователя. РС преобразователь не формирует в среде сходящихся УЗ пучков. Они расходящиеся, т.к. в обычных РС ПЭП нет средств для этого (вогнутых пьезоэлементов, линз). И поэтому РС преобразователь не является фокусирующим.
Фокусом эту точку, из которой приходит максимальный эхосигнал, назвали, видимо, просто по аналогии с точкой фокуса фокусирующего преобразователя, который тоже принимает максимальный эхосигнал от отражателя в своём фокусе.
6. Зона фокусировки обычного совмещённого преобразователя
У обычного С преобразователя есть небольшая область пучка, где он немного сужается и далее уже расходится. Она находится вблизи границы ближней и дальней зон поля. Этот эффект называют естественной фокусировкой (см. книгу Й. Крауткремер, Г. Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник. М.: Металлургия. 1991.). Он вызван не специальными средствами, а дифракцией волн.
Вследствие интерференции колебаний от разных частей излучающей поверхности преобразователя в акустическом поле возникают зоны сложения или взаимного вычитания амплитуд волн, пришедших в эти зоны. И вблизи границы ближней и дальней зон акустического пучка колебания от всех частей излучателя, как от центральной, так и от краёв становятся приблизительно синфазны на оси пучка (разности фаз уже меньше четверти длины волны). Поэтому здесь наблюдается максимум акустического давления, которое уменьшается при отдалении от оси пучка. А поперечный размер пучка в этом сечении меньше диаметра излучателя, если его определять по некоторому уровню от максимума давления. И чем ниже этот уровень, тем, очевидно, шире пучок. Т.е. степень этой естественной фокусировки зависит от выбора уровня оценки ширины (толщины) пучка.
Поскольку специальных средств для фокусирования УЗ волн в обычном совмещённом преобразователе нет, то его и нельзя назвать фокусирующим. Да и область этой «фокусировки» намного больше длины волны.
7. Используют ли антенные решётки для толщинометрии?
Да, конечно. Для измерения толщины железобетонных изделий используют матричные антенные решётки. Без них донный сигнал из структурного шума не выделить. Можно, конечно, использовать прямой совмещённый ПЭП на частоту 100 кГц с апертурой в 70 – 100 мм, и с помощью солидола тщательно притереть его к бетону. Но такая технология осталась в прошлом веке.
При УЗ контроле металлов приборами с антенными решётками иногда попутно с получением изображений внутренней структуры ОК измеряют и его толщину, используя сигналы антенной решётки. Но для этого не выделяют отдельные элементы решётки только для толщинометрии. В сигналах от обычных элементов даже наклонных решёток присутствуют эхосигналы от донной поверхности ОК.
Наша компания время от времени принимает участие в подобного рода дискуссиях.
Однако, когда речь заходит о продукции компании, тем более упоминаются специалисты АКС, которые непосредственно участвуют в разработках ГОСТов, приборов, преобразователей и т.д., считаем необходимым изложить свою точку зрения в обсуждаемом вопросе и приводим техническую справку.
О РС ПЭП, ФОКУСИРОВКЕ, ПОЛЕ и проч.
1. О стандарте и терминах в нём
ГОСТ Р 55725–2013 не терминологический. Он определяет общие технические требования к пьезопреобразователям (ПЭП) для ультразвукового (УЗ) контроля. Термины в нём используются в его тексте. Некоторые из них специфические, нужные только для этого стандарта и для описания методов измерений параметров ПЭП в испытательном стандарте. Например, «Измерительный эхоимпульс» или «Частотная передаточная функция». Термин «Фокусирующий преобразователь» определён в ГОСТ Р ИСО 5577-2009.
2. Раздельно-совмещённый (РС) фокусирующий преобразователь
Пока возможно – это экзотика, но в будущем может найти применение, ведь задачи УЗ контроля очень разные и новые всё появляются.
Просто фокусирующий ПЭП – это «Преобразователь, в котором при помощи специальных устройств (…….) формируют фокусирующийся луч или фокус» (ГОСТ Р ИСО 5577-2009). Здесь, правда, слово «луч» авторы стандарта применили, наверное, для наглядности. На самом деле – это пучок.
Спецустройства – это линзы, вогнутые пьезоэлементы, фокусируемые антенные решётки и т.д. Главным отличием фокусирующих систем (ПЭП, в частности) от нефокусирующих является схождение лучей акустического пучка, исходящих от излучателя, в точку или линию, которую называют фокусом. За фокусом лучи расходятся. Сферически вогнутый пьезоэлемент фокусирует в точку, цилиндрически вогнутый – в линию.
Строго говоря, точка или линия не возможны. Размеры фокальной области (зоны вблизи фокуса) всегда соизмеримы с длиной волны. Но фокусировка тем и хороша, что фокальная зона, как правило, намного меньше размера апертуры фокусирующей системы. ПЭП, например, с пьезоэлементом и линзой диаметром 10 мм на частоту 5 МГц обеспечивает в стали фокальную зону порядка 1 мм.
РС фокусирующий ПЭП, как и любой РС должен состоять из двух фокусирующих преобразователей, фокальные зоны которых совмещены. Например, хордовый преобразователь с цилиндрически вогнутыми пьезоэлементами, образующие (цилиндра) которых параллельны, позволяет озвучивать всю толщину стенки трубы (или сварного шва) и обнаруживать отражатели в них с высокой чувствительностью.
3. Акустическое поле РС ПЭП и поле совмещённого ПЭП
Конечно их поля в режиме излучение-приём разные. Об этом можно судить хотя бы потому как зависит у этих преобразователей амплитуда донного сигнала от толщины объекта контроля (ОК). У РС ПЭП она быстро растёт с ростом толщины, достигает максимума и затем медленно падает. У совмещённого (С) ПЭП амплитуда монотонно только уменьшается, начиная от самых малых толщин, где она наибольшая, и до толщин, где сигнал уходит под шум усилителя или шум структуры металла.
Сравнивать поля этих преобразователей только в режиме излучения нет смысла. РС преобразователь так не используют. Да и странно сравнивать работу С преобразователя с половинкой РС преобразователя. Но и в этом случае их поля разные. Даже если РС преобразователь не имеет призм (что очень редко бывает) и форма и размеры каждого его пьезоэлемента точно такие же как пьезоэлемент у С преобразователя, всё равно протекторы должны быть тоже из одного материала и одинаковой толщины. Иначе неизбежны хоть и малые, но различия их полей.
Поле преобразователя в режиме приёма – то же самое что и при излучении. Только всё в обратную сторону: УЗ сигнал от какого-то источника приходит к приёмному преобразователю. Сигнал физически существует – это акустическая волна, колебания среды, энергия. Преобразователь может этот сигнал и не принять, если он приходит с того угла от акустической оси, в направлении которого преобразователь ничего не излучает, если его включить на излучение. Преобразователь примет этот сигнал с таким же коэффициентом передачи энергии или амплитуды поля от источника до входа преобразователя, с каким он в режиме излучения передаст энергию или амплитуду в точку среды, где расположен источник.
Здесь речь только об акустическом тракте. Преобразование в электрические колебания к тракту не относятся, как и электроакустическое преобразование в режиме излучения.
В режиме излучение-приём общий коэффициент передачи – есть произведение коэффициентов «туда» и «обратно». Аналогично такому произведению коэффициентов усиления каскадов усилителя. Ещё, конечно, последовательно в акустический тракт включён отражатель со всеми своими отражательными и направленными свойствами.
По этой теме правильно и хорошо сказано в посте #243.
4. Акустическое поле, пучок, диаграмма направленности.
Что такое акустическое поле? Всего лишь абстракция, позволяющая наглядно представить себе и другим работу преобразователя и правильно рассчитать или измерить акустические параметры его действия на среду распространения УЗ волн и влияния этой среды на приёмный преобразователь.
Вот какое определение акустического поля даёт ГОСТ Р ИСО 5577-2009: «Распределение амплитуды акустического давления в пространстве (см. рисунок 3)». Заметьте «распределение», а не величина давления. А на рисунке 3 – вид этого распределения для непрерывного излучения.
А вот определение акустического поля из справочника «Ю.В. Ланге, В.А. Воронков. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. Справочник. Изд. второе. Москва, 2003 год»: «акустическое поле (acoustic field; sound field):
1. Область существования акустических волн. Представляется в виде распределения амплитуды волны в пространстве.
2. Трехмерная структура излучения, полученная от источника акустической энергии [10]».
Здесь ключевые слова «Область существования» и «структура». Нигде нет конкретных значений силового воздействия на среду или среды на преобразователь.
Все толщиномеры и дефектоскопы работают в импульсном режиме, кроме, конечно, резонансных. Какое «физическое» поле преобразователя может быть в импульсном режиме? Никакого, если представлять его себе как область пространства, аналогичную пучку света в тумане. Преобразователь излучил зондирующий импульс: в пространство полетел сгусток энергии колебаний частиц среды. Область, куда он ещё не долетел, не возмущена, спокойна. Область, которую он уже пролетел, тоже спокойна. Есть только остаточные колебания структуры среды, создающие структурный шум. А поле – это пространство, где зондирующий импульс (сгусток колебаний) был, есть и ещё будет при своём полёте. И в любой точке этого пространства можно рассчитать параметры акустических колебаний (амплитуду давления, смещения или колебательной скорости), пользуясь формулами акустического тракта, которые, правда, получены для непрерывного режима, но вполне точны и для обычных дефектоскопических импульсов. Есть и понятие «пространственная длина зондирующего сигнала». Её оценка – это произведение длительности импульса на скорость звука.
Акустическое поле – это по-другому, пучок (пучок лучей), т.е. простое и наглядное представление траектории пролёта зондирующего импульса, который занимает некоторый объём пространства, меняющийся в размерах при движении. У совмещённого ПЭП пучок в ближней зоне почти параллельный, а дальше – расходящийся, у фокусирующего – сходящийся в фокус и затем расходящийся.
Пучок характеризуют диаграммой направленности. Но она определена только для дальней зоны. Об этом часто забывают. Поэтому говорить о диаграмме направленности элементов РС преобразователя на расстояниях до точки схождения их акустических осей неправильно. Эта точка у ПЭП для толщиномеров находится примерно на глубине в 10 – 20 мм в стали от рабочей поверхности преобразователя. А это ближняя зона или граница зон.
Область пересечения пучков элементов РС преобразователя (у приёмного элемента, как мы выяснили, тоже пучок принимаемых колебаний) является областью существования акустических волн в режиме излучение-приём. Это по определению терминологического справочника акустическое поле в этом режиме. УЗ сигналы, которые принимает РС преобразователь, распространяются только в этой области. При очень малых толщинах ОК (порядка 1 мм и меньше) только ближайшие края пучков элементов преобразователя участвуют в передаче сигналов от излучающего элемента к донной поверхности и обратно к приёмнику. Поэтому и амплитуда донного сигнала очень мала. Остальные части пучков формируют только многие колебания с большой амплитудой, следующие за полезным донным сигналом, точнее за первой и второй полуволнами этих колебаний, которые используются в толщиномерах для отсчёта времени прихода донного сигнала.
5. Точка схождения, фокус РС преобразователя
Точка на акустической оси РС преобразователя, в которой пересекаются акустические оси его элементов – точка схождения по ГОСТ Р ИСО 5577-2009 – иногда именуется фокусом РС преобразователя. В частности, в справочнике Ю.В. Ланге и В.А. Воронкова есть статья «Фокус раздельно-совмещенного преобразователя (focus of dual search unit)».
Судя по английскому варианту этого термина, в справочник он попал из иностранной литературы, т.к. одна из целей справочника – показать соответствие русскоязычных и иностранных терминов. Строго говоря, фокусом названа точка, лежащая немного ближе точки схождения.
Фокусом этот «фокус» РС преобразователя, естественно, не является в обычном понимании фокуса фокусирующего преобразователя. РС преобразователь не формирует в среде сходящихся УЗ пучков. Они расходящиеся, т.к. в обычных РС ПЭП нет средств для этого (вогнутых пьезоэлементов, линз). И поэтому РС преобразователь не является фокусирующим.
Фокусом эту точку, из которой приходит максимальный эхосигнал, назвали, видимо, просто по аналогии с точкой фокуса фокусирующего преобразователя, который тоже принимает максимальный эхосигнал от отражателя в своём фокусе.
6. Зона фокусировки обычного совмещённого преобразователя
У обычного С преобразователя есть небольшая область пучка, где он немного сужается и далее уже расходится. Она находится вблизи границы ближней и дальней зон поля. Этот эффект называют естественной фокусировкой (см. книгу Й. Крауткремер, Г. Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник. М.: Металлургия. 1991.). Он вызван не специальными средствами, а дифракцией волн.
Вследствие интерференции колебаний от разных частей излучающей поверхности преобразователя в акустическом поле возникают зоны сложения или взаимного вычитания амплитуд волн, пришедших в эти зоны. И вблизи границы ближней и дальней зон акустического пучка колебания от всех частей излучателя, как от центральной, так и от краёв становятся приблизительно синфазны на оси пучка (разности фаз уже меньше четверти длины волны). Поэтому здесь наблюдается максимум акустического давления, которое уменьшается при отдалении от оси пучка. А поперечный размер пучка в этом сечении меньше диаметра излучателя, если его определять по некоторому уровню от максимума давления. И чем ниже этот уровень, тем, очевидно, шире пучок. Т.е. степень этой естественной фокусировки зависит от выбора уровня оценки ширины (толщины) пучка.
Поскольку специальных средств для фокусирования УЗ волн в обычном совмещённом преобразователе нет, то его и нельзя назвать фокусирующим. Да и область этой «фокусировки» намного больше длины волны.
7. Используют ли антенные решётки для толщинометрии?
Да, конечно. Для измерения толщины железобетонных изделий используют матричные антенные решётки. Без них донный сигнал из структурного шума не выделить. Можно, конечно, использовать прямой совмещённый ПЭП на частоту 100 кГц с апертурой в 70 – 100 мм, и с помощью солидола тщательно притереть его к бетону. Но такая технология осталась в прошлом веке.
При УЗ контроле металлов приборами с антенными решётками иногда попутно с получением изображений внутренней структуры ОК измеряют и его толщину, используя сигналы антенной решётки. Но для этого не выделяют отдельные элементы решётки только для толщинометрии. В сигналах от обычных элементов даже наклонных решёток присутствуют эхосигналы от донной поверхности ОК.
Уважаемые коллеги.
Признаться, столь серьёзного и развернутого ответа не ожидал. Что же - лишнее подтверждение простой истины: чем серьезнее организация, тем больше ее забота о своей репутации.
Сразу прошу прощения, если от меня (в том числе) ожидается быстрая реакция - над такой информацией необходимо некоторое время поразмышлять.
Очень надеюсь, что ваш ответ будет интересен коллегам, пусть даже и не во всем согласным с вашим мнением.
В любом случае, искренне признателен за такой серьёзный отклик.
sesshu_50
Бывалый
Не могу с Вами, lona53, не согласится касательно серьезности, глубины и в то же время легкости в изложении и доступности восприятия поста #274! Чувствуется уровень специалистов?! Перечитывал несколько раз со всеми ссылками! Мое мнение: интересно и полезно. Спасибо!
Надеюсь, что и участники нашей дискуссии не останутся в стороне и выскажут свое мнение о точке зрения специалистов АКС в обсуждаемом вопросе "О РС ПЭП, ФОКУСИРОВКЕ, ПОЛЕ и проч." и приводимой ими технической справке.
Нет, не все так просто. Во-первых, что такое поле излучение-приема? Такого поля нет, вот как раз это и есть абстракция. А вот почему акустическое поле РС и С преобразователей разные это Вы еще не изложили. Я уже писал, если два совмещенных ПЭП (любых- хоть наклонных, хоть прямых) прикрепить друг к другу будет РС. В этом же сомнения нет, надеюсь? А поля акустические чего изменяться?- только от того, что скрепили друг с другом.
Пока это, а там в изложении еще есть интересные моменты. В кучу все комкать не будем.
Позволю теперь и себе - сначала про поле.
Вот, набрал с десяток определений (цепляю файл) из разных уважаемых источников. Глянул на них - и "аж заколдобился": куды ж бедному крестьянину податься, верить-то кому. Ну, разве что к dea135: он и "за народ" непонятливый ответит ("А так народ не понимает о чем речь...", пост #273), да и мне за меня лучше меня самого объяснит )))
А если серьезно - ответ из АКСа подтолкнул.
Ну, что касается физической природы акустического поля, здесь-то я как раз с dea135 еще более 30 постов назад согласился (#242 строка 2 снизу. Правда, он не заметил, видимо)).
Но, неужели основатели отечественного УЗК природу поля не понимали?! Думаю (да просто уверен) - прекрасно понимали, лучше многих других.
И вот какая версия родилась (хорошо бы спросить как на самом деле, да боюсь, не у кого).
В классической акустике звуковое поле - понятие сугубо пространственное - среда, в которой распространяются колебания звуковых частот (см. в файле).
И в том же прицепленном файле - одно из определений (справочник под ред. Клюева в 7т., 2004) поля, которое давали уже поближе к УЗК - "область пространства..."
Грубо говоря: взял в руки металлическую болванку - акустическое поле, в котором могут распространяться уз волны держишь.
Для расчетов же (пусть и с ограничениями и приближенных) потребовалось в это пространство упругие колебания (но уже от времени зависимые) "затолкать". Подозреваю, что тогда и начали "женить" пространство и временное распространение в нем волн. Ну и поля "приема", и "излучения-приема" (чистые абстракции - полностью с АКС в этом смысле согласен) - понятия пространственные - были для расчетов, похоже, введены. А почему бы и нет: никого же не смущает "мнимый излучатель" - понятие введенное для удобства расчета акустического тракта наклонного преобразователя.
И только одно "неудобство", как мне кажется, осталось: а физически как теперь акустическое поле определять? И в ответе АКС, а чуть позже и в современных источниках (последняя дефиниция в прицепленном файле) и нашел для себя ответ: акустическое поле - функция не только пространства, но и времени.
Так что для себя и определился твердо : добавил в гостовскую дефиницию пару-тройку слов:
Акустическим полем называют - Распределение в пространстве и времени амплитуды акустического давления.
Как-то так и никому такое понимание навязывать не смею.
Вот, набрал с десяток определений (цепляю файл) из разных уважаемых источников. Глянул на них - и "аж заколдобился": куды ж бедному крестьянину податься, верить-то кому. Ну, разве что к dea135: он и "за народ" непонятливый ответит ("А так народ не понимает о чем речь...", пост #273), да и мне за меня лучше меня самого объяснит )))
А если серьезно - ответ из АКСа подтолкнул.
Ну, что касается физической природы акустического поля, здесь-то я как раз с dea135 еще более 30 постов назад согласился (#242 строка 2 снизу. Правда, он не заметил, видимо)).
Но, неужели основатели отечественного УЗК природу поля не понимали?! Думаю (да просто уверен) - прекрасно понимали, лучше многих других.
И вот какая версия родилась (хорошо бы спросить как на самом деле, да боюсь, не у кого).
В классической акустике звуковое поле - понятие сугубо пространственное - среда, в которой распространяются колебания звуковых частот (см. в файле).
И в том же прицепленном файле - одно из определений (справочник под ред. Клюева в 7т., 2004) поля, которое давали уже поближе к УЗК - "область пространства..."
Грубо говоря: взял в руки металлическую болванку - акустическое поле, в котором могут распространяться уз волны держишь.
Для расчетов же (пусть и с ограничениями и приближенных) потребовалось в это пространство упругие колебания (но уже от времени зависимые) "затолкать". Подозреваю, что тогда и начали "женить" пространство и временное распространение в нем волн. Ну и поля "приема", и "излучения-приема" (чистые абстракции - полностью с АКС в этом смысле согласен) - понятия пространственные - были для расчетов, похоже, введены. А почему бы и нет: никого же не смущает "мнимый излучатель" - понятие введенное для удобства расчета акустического тракта наклонного преобразователя.
И только одно "неудобство", как мне кажется, осталось: а физически как теперь акустическое поле определять? И в ответе АКС, а чуть позже и в современных источниках (последняя дефиниция в прицепленном файле) и нашел для себя ответ: акустическое поле - функция не только пространства, но и времени.
Так что для себя и определился твердо : добавил в гостовскую дефиницию пару-тройку слов:
Акустическим полем называют - Распределение в пространстве и времени амплитуды акустического давления.
Как-то так и никому такое понимание навязывать не смею.
Вложения
Последнее редактирование:
а что до этого вы по другому считали? удивительное- рядом.
ну, lona53, теперь то поняли, что поля РС и С идентичны или еще подумать надо?
ну в твердых телах обычно напряжение.
а что ни разу не смотрели как в учебниках поля считаются, ну какой-нибудь интеграл Френеля или что-то такое? ну даже в простой формуле гармонического колебания время присутствует. женить никого не нужно- все уже давно женаты, а некоторые по нескольку раз.
а с чем вы согласны?- с этим:
замечательно! получается землетрясение это абстракция? а мы все в матрице. мне кажется, что даже Давид Юм был более сдержан в трактовках.
я вот не понимаю, а с чем тут можно согласиться? разве только с тем, что надо психиатру показаться. почему к психиатру? а потому, что возникает необоснованное желание абстрагироваться от вполне реальных и понятных вещей. это как напиться и забыться.
а не смущает потому, что этот излучатель и введен как мнимый- не существующий. вот это и есть абстракция. это расчетный прием и таких приемов достаточно. если полюбопытствуете как рассчитываются поля антенн, то там хватает этих абстрактных приемов (вот скорее всего оттуда и было заимствовано и трансформировано в "поле приема", но только в радиофизике все вводится аккуратно и все имеет ясное истолкование).
значит так. мнимый излучатель это абстракция, а акустическое поле- реальность.