Требования к температуре жидкости при иммерсионном контроле

Ответить

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Несколько раз встречал в технических заданиях требования к температуре жидкости при иммерсионном контроле 40 градусов.

Я понимаю, что без 40 градусов любой контроль не обходится, но все же....

В справочниках толкового объяснения не нашел. Есть предположение, что при увеличении температуры жидкости угол преломления вода - объект уменьшается, что снижает ошибку установки угла преобразователя. Но подтверждение или опровержение пока не нашел, как и формулы влияния температуры на угол.

Прошу помощи форума - что и где почитать, чтобы понять как и зачем появилось данное требование и на сколько оно обосновано.
 

TRam_

Профессионал
Регистрация
07.07.2015
Сообщения
789
Реакции
126
polter, если ультразвук вводится в жидкость прямым преобразователем, а не призмой, то да - изменится угол ввода - в точности аналогично любой призме. Если ультразвук вводится с помощью призмы (поверхность которой параллельна поверхности объекта) то изменение угла ввода будет определяться только изменением скорости звука в призме, а вот от изменения скорости звука жидкости сместится точка ввода в объект (зависит от толщины слоя).
 

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Буду отвечать сам себе, из того что нашел и посчитал (потом пригодится).
В интернет справочнике химика 21 нашел , что при изменении температуры скорость звука в воде увеличивается на 2,5 градуса до температуры 74 градуса, после чего начинает падать.
Таким образом можно посчитать разницу угла отражения вода материал при разных температурах (при условии сохранения скорости ультразвуковой волны в объекте контроля).
Для примера взял угол падения 1 градус. Угол преломления для границы вода сталь (5.9) для температуры воды 20 градусов составит 3,93, а для температуры воды 40 градусов составит 3.81.
Для пластика со скоростью звука 2.5 разница углов будет 1.66 и 1.61.
Дальше захотелось узнать какое смещение точки падения ультразвукового пучка получится при изменении температуры с 20 до 40 градусов. При условии толщины объекта равном 0,5 м. смещение пучка будет на 3 мм.
Следовательно увеличение температуры воды при иммерсионном контроле ведет к снижению погрешности от не перпендикулярности преобразователя к объекту контроля.

Поправьте, если где не прав
 
Последнее редактирование:

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Интересный факт в справочнике по поводу жидкостей и воды.
Для жидкостей коэффициент -3, а для воды +2,5.
Вот теперь хочу найти - что за жидкости такие у которых -3.
 

Вложения

  • скорость в жидкости.png
    скорость в жидкости.png
    93.4 KB · Просмотры: 9

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
В моих выводах не учтено изменение скорости звука в объекте контроля. ищу.
 

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Лучше воспользуйтесь СО-2 - прямое измерение всегда убедительнее. ;)

Помимо СО-2 нужно еще: хороший дефектоскоп, термометр, холодильник и нагреватель. убедительнее да, но точность - из пушки по воробьям. предпочитаю пользоваться теоретически обоснованными или несколько раз перепроверенными источниками.
 

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Нашел экспериментальную статью, в которой температурный коэффициент приблизительно можно установить -0,875 м/с на 1 градус. В этом случае для стали им можно пренебречь в расчетах выше.

ссылка на статью - http://science-bsea.bgita.ru/2014/mashin_2014_20/alabyshev_ras.htm. Конечно же в статье минимум информации и не понятно как получилась кривая, но пока что есть...
 

Михаил57

Дефектоскопист всея Руси
Регистрация
06.03.2013
Сообщения
10,960
Реакции
1,067
Помимо СО-2 нужно еще: хороший дефектоскоп, термометр, холодильник и нагреватель. убедительнее да, но точность - из пушки по воробьям. предпочитаю пользоваться теоретически обоснованными или несколько раз перепроверенными источниками.

Теории хороши для диссертаций, а для практики убедительнее эксперимент :D
 

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
Теории хороши для диссертаций, а для практики убедительнее эксперимент :D

Вот как раз этим и руководствуются практики - на практике.
А когда спросишь почему так - репу чешут.

Неделю назад попросил человека замерить скорость продольной волны на образце. он и померил с учетом призмы. Еще с пеной у рта доказывал, что образец говно. Так что теория без практики мертва, практика без теории слепа.
 

Михаил57

Дефектоскопист всея Руси
Регистрация
06.03.2013
Сообщения
10,960
Реакции
1,067
Вот как раз этим и руководствуются практики - на практике.
А когда спросишь почему так - репу чешут.

Неделю назад попросил человека замерить скорость продольной волны на образце. он и померил с учетом призмы. Еще с пеной у рта доказывал, что образец говно. Так что теория без практики мертва, практика без теории слепа.
Неграмотный человек - бывает.:D
Хуже, когда человек очень грамотный, а практически ничего сделать не может.
Это не умоляет значения экспериментального исследования.
"Эксперимент - критерий истины" (не помню кто из великих сказал) ;)
 

AlexSinara

Профессионал
Регистрация
20.07.2015
Сообщения
883
Реакции
564
100 ml в продолжение разговора, а то как-то сухо стало:


Физики Дель-Гроссо и Мейдер однажды решили сообразить на троих – для этого они пошли к другу-медику и попросили его выставить литр спирта и литр дистиллированной воды. Далее извлекли из сидора ультразвуковой аппарат Sonar, разлили по 100 мл в пробирки 100% спирт и замерили время прохождения звука от стенки до стенки и обратно. Сделали запись в журнале и хлопнули за воротник. На второй заход концентрацию изменили до 70,5%, добавив дистиллированной воды. Процедуру повторили, зафиксировав данные в журнале и хлопнув за воротник. Опять взяли исходный натурный материал и изменили концентрацию до 50,1% , продолжив процедуру. Далее твердой рукой внеся запись, снова хлопнули за воротник. Прикинув, что исходного материала еще достаточно, решили продолжить эксперимент и довели концентрацию до 29,8% при этом зафиксировали, что температура в процедурной согласно стараниям друга-медика, оставалась постоянной. Завершив очередную процедуру и хлопнув за воротник, ученные джентльмены взялись за обработку экспериментальных данных, из которых следовало, что скорость звука при 100% спирта - 1170м/c; 70,5% - 1360м/с; 50,1% - 1495м/с; 29,8% - 1640м/с при постоянстве температуры натурного материала.

Далее другу-медику было показано, что зависимость скорости звука хорошо аппроксимируется полиномом пятой степени и что такая аппроксимация позволила рассчитать скорость звука в воде с точностью не хуже 0,015м/с. Следовательно, процентные концентрации спирта соответствуют весовой концентрации этилового спирта в воде, которыми обеспечил друг-медик, точь в точь как в аптеке. На следующий день они решили продолжить эксперимент, но условие было другим - как поведет себя скорость звука при разной концентрации и температуре. И на троих им это удалось. Примечательным для них оказалось то, что при концентрации этилового спирта в воде, равной 17% (по весу), температурный коэффициент скорости обращался в нуль. Именно этот факт побудил друга-медика Джакомини в дальнейшем рассматривать подобную смесь как весьма удобную эталонную среду для исследования скорости распространения акустических волн.

Ссылка на график http://sci.sernam.ru/htm/book_um/1/238.gif Зависимость скорости звука от температуры в жидкостях, которые использовались при измерениях в качестве эталонных сред. Источник: Медицинская акустика, проф. Кристофер Хилл. Королевский госпиталь Марсдена, 1986


Кстати, в ТПУ на кафедре «Промышленной и медицинской электроники» будущие дипломированные спецы «Биомедицинская инженерия» проходят лабораторный практикум «Применение ультразвука в медицине», в котором предусмотрена Лабораторная работа №3. Исследование зависимости скорости звука от плотности исследуемой жидкости с заданием - рассчитать и построить зависимости скорости ультразвука в растворах: · воды и этилового спирта, от концентрации спирта; · воды и сахара, от концентрации сахара; · воды и поваренной соли, от концентрации поваренной соли.

При этом, издав УКАЗ о достоинстве гостевом, на ассамблеях быть имеющем, Петр I Алексеевич повелевал:...Яства потребляй умеренно, дабы брюхом отяжелевшим препятствий танцам не принять. Зелье же пить вволю, понеже ноги держат: буде откажут — пить сидя. Лежащему не подносить, дабы не захлебнулся, хотя бы и просил.
 

Михаил57

Дефектоскопист всея Руси
Регистрация
06.03.2013
Сообщения
10,960
Реакции
1,067
100 ml в продолжение разговора, а то как-то сухо стало:
Физики Дель-Гроссо и Мейдер однажды решили сообразить на троих – для этого они пошли к другу-медику и попросили его выставить литр спирта и литр дистиллированной воды. Далее извлекли из сидора ультразвуковой аппарат Sonar, разлили по 100 мл в пробирки 100% спирт и замерили время прохождения звука от стенки до стенки и обратно. Сделали запись в журнале и хлопнули за воротник. На второй заход концентрацию изменили до 70,5%, добавив дистиллированной воды. ....
Не корректный эксперимент: при разбавлении спирта водой происходит экзотермическая реакция. Даже бутылка лопнуть может. Значит смесь надо остужать до исходной температуры. За это время Дель-Гроссо и Мейдер точно бы слюной захлебнулись. :D
 

AlexSinara

Профессионал
Регистрация
20.07.2015
Сообщения
883
Реакции
564
Не корректный эксперимент: при разбавлении спирта водой происходит экзотермическая реакция.

Совершенно верно, но они ни куда и не торопились, зная об этом, т.к. у друга-медика всегда с собой был термометр, что и отслеживал он при эксперименте, а они, надо полагать, в это время курили сигары, думая над тем, каким стейком завершить эксперимент…:drinks::drinks::drinks:
 

astrut

Дефектоскопист всея Руси
Регистрация
24.10.2013
Сообщения
7,794
Реакции
2,548
Значит смесь надо остужать до исходной температуры.
А знатоки еще и выдержку 1-2 недели минимум рекомендуют:drinks: Это ж скока терпения и силы воли :shock:

а это время Дель-Гроссо и Мейдер точно бы слюной захлебнулись.
 

Михаил57

Дефектоскопист всея Руси
Регистрация
06.03.2013
Сообщения
10,960
Реакции
1,067
Совершенно верно, но они ни куда и не торопились, зная об этом, т.к. у друга-медика всегда с собой был термометр, что и отслеживал он при эксперименте, а они, надо полагать, в это время курили сигары, думая над тем, каким стейком завершить эксперимент…:drinks::drinks::drinks:

Надо было начинать с низкой концентрации спирта в воде и постепенно повышать ее. Ибо еще древние мудрецы говорили "не понижай градус"
 

AlexSinara

Профессионал
Регистрация
20.07.2015
Сообщения
883
Реакции
564
Надо было начинать с низкой концентрации спирта в воде и постепенно повышать ее. Ибо еще древние мудрецы говорили "не понижай градус"

Конечно, хотя как сказать или вернее с чего начать – по случаю пятницы:drinks: открыл четыре источника и вот что обнаружил о термическом коэффициенте скорости звука спирта: -3,6 м/с∙град в кратком справочнике Ермолова старшего за 1992г (составитель один); -3,6 в Методичке к лаб/работе №2-29 Колебания и волны для студентов ФТИ 2016г ( данная жидкость для молодежи опасна); -6,8 график, ссылка на который выше (эксперимент проводили втроем)1986г; -7 в кратком справочнике Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (составителей было трое) ЭХО+ 2000г. выходит, когда один или еще молодой – работаешь с 100% , не добавляя воды, а вот, втроем – так и тянет изменить концентрацию, иначе исходного материала на каждого маловато и процедура быстро закончится. Интересно, почему отличаются цифры в первом и четвертом, практически, исходящие с одного и того же источника.
 

AlexSinara

Профессионал
Регистрация
20.07.2015
Сообщения
883
Реакции
564
Дальше захотелось узнать какое смещение точки падения ультразвукового пучка получится при изменении температуры с 20 до 40 градусов. При условии толщины объекта равном 0,5 м. смещение пучка будет на 3 мм.
Следовательно увеличение температуры воды при иммерсионном контроле ведет к снижению погрешности от не перпендикулярности преобразователя к объекту контроля.

странно, зачем пошли к химикам, когда все есть на сайте в архиве - Ермолов И.Н… Расчёты в ультразвуковой дефектоскопии. Краткий справочник см здесь https://defektoskopist.ru/krfilesmanager.php?do=file&dlfileid=677 разд 2 п.2.1 где представлена формула изменения скорости от температуры … далее разд 3, калькулируем углы. По мне справочник должен быть у каждого на руках, иначе это неуважение к ультразвуку. Встречный вопрос: как считаете, что будет при изменении температуры воды с амплитудой эхосигнала от реального дефекта, картинку с сигналом глаз видит и еще, а как себя поведет в данном случае асд, если его используют. Скорость - угол, увы, - они только в цифрах – контролеру/дефектоскописту это не ведомо... И, конечно, если можете - это о «…смещении точки падения узк…при перпендикуляре… из-за температуры…к снижению погрешности» объясните более подробно, заранее спасибо.
 

polter

Профессионал
Регистрация
25.10.2013
Сообщения
490
Реакции
86
Адрес
Москва
странно, зачем пошли к химикам, когда все есть на сайте в архиве - Ермолов И.Н… Расчёты в ультразвуковой дефектоскопии. Краткий справочник см здесь https://defektoskopist.ru/krfilesmanager.php?do=file&dlfileid=677 разд 2 п.2.1 где представлена формула изменения скорости от температуры … далее разд 3, калькулируем углы.
Где быстрее нашел - туда и пошел. Про Ермолова не знал, чаще всего Клюевым пользуюсь. но... спасибо.. почитаю.
Встречный вопрос: как считаете, что будет при изменении температуры воды с амплитудой эхосигнала от реального дефекта, картинку с сигналом глаз видит и еще, а как себя поведет в данном случае асд, если его используют. Скорость - угол, увы, - они только в цифрах – контролеру/дефектоскописту это не ведомо...
В указанном справочнике (Ермолов) стр.16 Таблица 2.2 и стр. 12 предпоследняя формула коэффициента затухания и формула расчета амплитуды (на стр. 12 раздел 2.2 первая формула).
При увеличении температуры на 20 градусов коэффициент затухания уменьшиться в 0,38 раза- следовательно Амплитуда от дефекта увеличится.

И, конечно, если можете - это о «…смещении точки падения узк…при перпендикуляре… из-за температуры…к снижению погрешности» объясните более подробно, заранее спасибо.


Если прочесть первое сообщение темы - то я искал ответ на вопрос:
Зачем в требованиях к иммерсионным установкам пишут требуемую температуру иммерсионной жидкости 35 - 40 градусов.
Не найдя ответа я предположил, что наибольшее влияние на сигнал может быть при отклонении от угла падения на объект контроля и рассчитал что произойдет в случае отклонения от заданного направления УЗ пучка при 2х температурах 20 и 40 градусов при условии, что прозвучивается объект контроля толщиной 0,5 метра

Как итог - Относительное смещение центра УЗ пучка при температуре 20 градусов и при отклонении от перпендикулярности на 1 градус будет больше на 3 мм чем при температуре 40 градусов.

т.е. При температуре 40 градусов "Донный" еще будет виден, а при температуре 20 может его и не быть уже.

т.е. если вернуться к вопросу, то требование к температуре вызвано желанием снизить погрешность установки угла при контроле.

Пока что меня это объяснение устроило, по крайней мере до тех пор пока не найду более убедительной альтернативы.
 

Вложения

  • 12.png
    12.png
    1.8 KB · Просмотры: 6
Сверху