У Бархатова, похоже, другое мнение. ardon:
http://fpribor.ru/uploadedFiles/files/papers/One_Dimention_Back_Task_Experiments.pdf
ПЭП своими руками?!
- Автор темы Askon
- Дата начала
http://fpribor.ru/uploadedFiles/files/papers/One_Dimention_Back_Task_Experiments.pdf
Михаил57
Дефектоскопист всея Руси
- Регистрация
- 06.03.2013
- Сообщения
- 10,960
- Реакции
- 1,067
На своем веку разработал СОТНИ ПЭП. Пытался применять общепринятые расчеты. Делал по расчетам других специалистов. Почему-то по расчетам получается плохо. Хотя сами расчеты выглядят о-о-очень убедительно.
Не получится так, что Ваша разработка пополнит гору научного графоманства, уже лежащего на многочисленных полках?
даже если они не работают как надо сами по себе подходы и расчетные модели тоже интересны.
Что такое дефектоскоп на сегодняшний день? Это просто визуализатор того, что выкладывает ПЭП. По сути он ничем не изменился за 100 лет. Ничего нового. Почему?
Да. Но и здесь ничего нового. Кто применяет этот принцип для создания нового? А разве в дефектоскопии применяют волны. Волна - это явление периодическое. В дефектоскопии импульсы. И в статьях я показываю, что использование волнового подхода увело дефектоскопию в такие дебри, что, например, протектор - это вред и ничего не даёт. Ну расширяет полосу пропускания до 50%, но форма импульса такая , что хуже некуда, прирост в амплитуде не даёт. Почитайте, что пишут, основываясь на волновой теории, что для датчика с протектором и пьезоэлемент не нужен. Он никак не участвует в процессе образования излучаемого импульса, он прозрачен. Во как.
Казалось бы простые вопросы, и ответили Вы мне немного, а сколько подняли проблем.
А если пройтись по дефектоскопу, то лучше не надо. Только снова дам ссылку на статью, которую приводил ранее. (см.вложение на стр.26), но пока никто не задал по ней вопросов. А там дефектоскоп уже не индикатор. И т.д.
Интересно какое?
Для информации скажу, что я проверял пошагово подход Бархатова.
Мне нравится Бархатов, но он пошёл в какую-то сложную сторону. Можно подробно обсудить этот вопрос, но его целевые функции -это вещь в себе и вообще при чуть другом подходе они не нужны.
Спасибо, про Бархатова отдельная песня. Это будут следующие статьи.
Опять я к Бархатову. Уж больно у него статьи интересные.
Вот смотрите. Бархатов говорит, что надо пользоваться такими ПЭП какие есть. Ну имеют они "кривые" АЧХ, ну я их выровняю - сделаю прямыми и получу идеальный ПЭП. Имея "идеальный" ПЭП получу хорошее разрешение и толщину стали в 2 мм спокойно определю. Конечно дефектоскоп будет уже не индикатором, а ЭВМ.
Вышло наоборот.
Вначале был изготовлен ПЭП с протектором. Ничего выдающегося я в нём не видел. Делал как учили в книжках. Проблема была в подборе материалов. Требования к ПЭП - легко изготавливался, себестоимость была в 10-20 раз ниже известных, амплитуда и разрешение выше известных и чтобы температурный диапазон был от -40 до +120 градусов. Как бы ничего сложного.
Сделал и забыл. Стал заниматься разработкой принципиально новых рентгеновских трубок, затем твэлов и т.д.
И в один прекрасный момент попадается мне статья, что ПЭП с четвертьволновым протектором ерунда и никуда не годится. Достаю свой ПЭП начинаю сравнивать с другими ПЭП, а нет сравнения. Он по амплитуде превышает даже недемпфированную пьезоплапстину. Вот и пришлось думать отчего и почему.
Всё это к тому, что вначале был ПЭП, а потом теория. И то, что теория совпала с практикой, ну наверное, хорошо.
Самое главное то, что я знаю что будет излучаться при таком выборе материалов, вообщем при любом, его можно теоретически подбирать. Но есть оптимальный диапазон.
В статьях показано какие ошибки (заблуждения) возможны. Вот например, пьезокварцевые ПЭП, считается, что они наилучшие из-за того, что пьезокварц обладает низкой добротностью. Вот так объясняют. Тогда в пику вопрос - а как же высокоточные хронометры в основе которых лежит кварцевый высокодобротный резонатор. Что-то не вяжется. В статьях есть это объяснение. И если в кратце, то ПЭП на кварце и керамике излучают одинаковые по форме импульсы только при разном демпфировании, при этом Кварц будет задемпфирован водой, а керамика уже на пределе возможного демпфирования. Если мы кварц сильнее демпфируем, что легко сделать, то мы его уже существенно задавим и получаем более короткий импульс и как бы низкую добротность.
Вот и оцените графоманство
Да согласен.
Пришлось изучить модели, подходы многих исследователей. И знаете к какому выводу приходишь, что в 60-х годах было несколько вариантов развития по проектированию ПЭП и потом все исследователи пошли по одному пути. Это волновой путь и путь электрических аналогий, который свели тоже к волновому импедансному методу. Вот этот путь привёл в тупик к отрицанию волновой теории.
Типа таких - четвертьволновый протектор не работает, пьезоэлемент прозрачен для ультразвука, тогда его можно выбросить. Вот где графоманство. Причём всё обставлено красивыми формулами, импедансами и т.д. пришлось непросто, чтобы найти подвох. 50 лет твердят одно и то же не просто разобраться.
Всё может быть.
На этом деле я зарабатывал деньги. Сейчас у меня другое дело. А опыт хочется отдать, а отдать некому, хоть статью напишу. Может кому-нибудь пригодится.
Это мне непонятно. Для меня это расчёты, которые опубликованы в журналах и т.д.
На чём они основаны, на какой теории. Если на волновой, то она не работает так, как пишут. На электрических аналогиях, то тут есть сильные ограничения и здесь можно доверять исследователям типа Редвуда или Газаряну, Якобсену (50,60-е годы) или я ошибаюсь, или как?
Кстати в статьях очень много иллюстраций, таблиц, экспериментальных данных. Вывод соотношений дан сокращённый. В основном объяснение многих вопросов, которые задаются во многих статьях. Продолжу про графоманство. Хотелось чтобы форумчане высказались по следующим вопросам.
Для ультразвукового иммерсионного преобразователя установлен критерий оптимальности формы акустического импульса, основанный на максимуме амплитуды второго полупериода при минимуме амплитуд полупериодов выше пятого (не выше 0,1 от амплитуды второго полупериода).
Выбраны диапазоны для акустических сопротивлений материалов иммерсионного пьезоэлектрического преобразователя, содержащего пьезоэлемент, демпфер и четвертьволновый протектор, на основе предложенной методики расчёта реакции преобразователя в виде временной зависимости относительных амплитуд полупериодов излучаемого в среду расчётного акустического импульса.
Приведены наиболее оптимальные значения из указанных диапазонов и форма оптимального расчётного импульса. Рассмотрено влияние изменения акустического сопротивления материалов преобразователя на форму импульса. Показано как изменяются требования к материалам преобразователя при изменении материала пьезоэлемента. Сформулированы функции протектора и требования к его геометрическим размерам. Проведено сравнение предлагаемой методики с известной (в частном случае, где их можно сравнивать) путём наложения расчётных импульсов.
В экспериментальной части представлены результаты, позволяющие сравнить расчётные и экспериментальные импульсы. При этом рассмотрены следующие материалы протектора: а – предлагаемый, на основе расчёта, б – на основе известного соотношения - ZПР = √(Z_(СР )×Z_ПЭ ) и – на основе соотношения ZПР = √(Z_СР×Z_Д ).
Приведён пример изготовления преобразователя.
При проектировании преобразователя в техническом задании задаётся только эффективная частота эхо-импульса. Экспериментально получено соотношение, устанавливающее связь эффективной частоты эхо-импульса с антирезонансной частотой пьезоэлемента, позволяющее повысить точность в определении толщины протектора и пьезоэлемента.
Проведено сравнение характеристик известных преобразователей и предложенного, а именно: по чувствительности (коэффициент двойного преобразования kuu), по разрешению (длительность t20) в соответствии с требованиями ГОСТ 23702-90. Показано, что наличие протектора повышает чувствительность при высоком разрешении (в пять полупериодов колебания на антирезонансной частоте пьезопластины или при полосе пропускания 50% на частотах до 6 МГц) для такого преобразователя даже по сравнению с чувствительностью преобразователя, содержащего недемпфированную пьезопластину.
Ни понаписал же я Вам. И всё-таки предлагаю проверку.
Вы мне даёте Ваши исходные данные для проектирования. Я Вам даю излучаемый акустический импульс, ну и постараюсь (но не обещаю) принимаемый, отражённый от металла в воде, а Вы сравниваете с практикой.
Исходные данные:
акустические сопротивления среды (вода), протектора, пьезоэлемента, демпфера, антирезонансная частота пьезоэлемента, толщина пьезоэлемента, протектора.
Для демпфированной пьезопластины:
акустические сопротивления среды (вода), пьезоэлемента, демпфера, антирезонансная частота пьезоэлемента.
Так и я о том же. Вы говорите "Дайте мне ПЭП! а дефектоскоп не нужен". А Бархатову хоть кувалдой сигнал получи - главное знать, как обработать.
А я думаю, что путь Бархатова всяко перспективнее. Да хоть сравнить стоимость ПЭП и дефектоскопа. Все наворачивают зачем-то (или делают вид) дефектоскопы, а вот с ПЭП только Вы да АКА-СКАН отметились. Экономика, однако.Я не отмечался, я пропагандирую и пробую разные пути. То я думаю, что обработку надо и можно проводить в ПЭП, а дефектоскоп только индикатор. Кстати это есть в статье
Что это как не обработка, но обработка идёт в ПЭП без всякого дефектоскопа
Да просто потому, что визуальное восприятие информации для среднестатистического человека является основным, и наиболее понятным методом приёма информации из внешнего мира. Можно, кончено, дефектоскописта и током побивать при появлении отраженных сигналов или гудки какие подавать, но это будет малоинформативно, либо слишком сложно в обучении.
Теперь к вопросу о визуализации, почему картинку, которую мы наблюдаем на большинстве дефектоскопов не сильно отличается от развертки обычного осциллографа? Ответ лежит в экономической плоскости: усложнение (или улучшение) визуализации не принесет сильно больше информации о дефектах, но стоимость приборов может увеличить в разы.
С другой стороны, сказать, что ничего не меняется в плане улучшения визуализации, тоже не верно - появились фазированные решетки и томографы, например.
Если исключить экономический фактор, то на данный момент не представляет никакой сложности делать, скажем, дефектоскопы с 3D изображением. Добавляем трекер в ПЭП (оптический или шарик вполне подойдет), оснащаем дефектоскоп процессором, видео-картой, LCD-монитором, жестким диском и прочим необходимым железом. Устанавливаем какую-нибудь *nix подобную операционную систему и пишем под неё программное обеспечение, для обработки и визуализации сигналов поступающих с ПЭП. Всё, базовый 3D-УЗ Дефектоскоп готов.
Чуть более интересная задача - это построение голографического изображения сварного шва, однако, и она решаемая.
Или вот, например, дефектоскоп с шлемом виртуальной реальности - программно-аппаратный комплекс, состоящий из дефектоскопа (компьютера со соответствующим программным обеспечением), шлема виртуальной реальности, который надевает оператор для управления механизированным кроулером с ПЭП-ми, устанавливаемом на сварном соединение. Кроулер едет, а оператор как-бы летит внутри шва и как-бы видит всё своими глазами.
Ну, это я про то, что уже сейчас доступно, так-то конечно можно и пофантазировать.
Именно это я и имел ввиду.
Это уже как мыслящий кирпич. Или как мыслящая керамическая кружка, из которой я пиво пью.:drinks: Это СТРАШНО.
Спасибо, Анатолий1. Все очень интересно, но я, к сожалению, не очень разбираюсь в иммерсионном варианте. А для контактного способа есть что-нибудь?
Анатолий1, чувствую, что что-то от меня ускользнуло. Но не соображу, что. А зачем в иммерсионном варианте протектор?
В общем, да. Но в частности нет. То что видит дефектоскопист на экране это информация только в некоторых частных случаях. И информация только об амплитуде.
Конечно, потому что идёт информация только об амплитуде.
Почему? Да потому, что кроме амплитуды появляется новая информационная составляющая - фаза. Да, но проблема голографии в наличии когерентных источников для получения именно информации о фазе. Эта проблема была в оптике, а в ультразвуке тем более.
Для мед.техники это прошлый век.
Это я о чём? О том, что это нового не даёт. Опытному дефектоскописту и узк не нужен. Он и так человек-рентген.
Или, например. Приходит пациент к врачу-узи. А он ему говорит у тебя, дорогой, камень 40 мм, операция нужна. Другой врач говорит "у тебя песочек, сам выйдет".
Чувствуете разницу. Вот об этом речь. Для больших дефектов, для всего большого ничего менять не надо и так сойдёт.
Я уже об этом писал ранее, пропустили. И зря Вы не разбираетесь в иммерсионном варианте. А про контактный я писал, задавал вопросы. Никто не ответил. Я сравнивал иммерс и контактный, приводил вложения. Показал, что иммерс мощнее контакта и проще, не надо душить ПЭП (давить на него). Я сделал теоретический расчёт и для контактного, но не вижу смысла. Всё равно нужна иммерсия или прослойка, а вот тут есть куча тонкостей интересных.
Я не рассматриваю случай, когда он защищает серебро на пьезе.
Приведу другие мысли по этому поводу.
Следует отметить, что в результате сравнения и анализа излучаемых импульсов преобразователями с протектором и без него можно сформулировать следующие функции протектора:
- повысить амплитуду излучаемого импульса в иммерсионной среде за счёт лучшей передачи энергии из среды пьезоэлемента через согласующую
среду протектора в иммерсионную среду;
- повысить дополнительно амплитуды второго, третьего полупериодов,
например для второго, в момент времени t = d/c = λ/2с, где d – толщина пьезоэлемента, c – скорость продольных волн в пьезоэлементе, λ = с/fпэ – длина волны в пьезоэлементе, fпэ - частота антирезонанса в пьезоэлементе (пьезопластине) (далее по тексту - частота fпэ), за счёт добавления (суммирования в фазе) части амплитуды первого импульса, образовавшейся в результате его отражения от границ протектора с водой, протектора с пьезоэлементом, то есть дважды прошедшей протектор толщиной h со скоростью распространения у.з. продольных волн в материале протектора cПР, с тем же временем распространения t, т.е. t = 2h/cПР. Так как время распространения одинаково (как условие суммирования в фазе), то t = 2h/cПР= d/c = λ/2с, откуда толщина протектора
h=d/2×c_ПР/c=λ/4×c_ПР/c=1/4×c_ПР/f_пэ ; (3)
- снизить уровень амплитуд для полупериодов излучаемого импульса выше пятого до уровня значений ниже 0,1 от амплитуды максимального - второго полупериода импульса. Эти полупериоды являются суммой большого числа переотражённых импульсов внутри трёх отражающих границ (границы между иммерсионной средой, протектором, пьезоэлементом и демпфером) со своими амплитудами и фазами, что позволяет путём подбора коэффициентов отражения от этих границ скомпенсировать амплитуду полупериодов для получения оптимального (по чувствительности и разрешению) излучаемого импульса.
Если что непонятно, спрашивайте.