Ультразвуковые ПЭП

Коллеги, помогите разобраться с параметрами работы пьезоэлектрических преобразователей. какие есть технические характеристики, условия эксплуатации, эфективность и т.д. Буду благодарен за любую информацию по теме

Что тут скажешь… Вопрос мне кажется не совсем корректным, если чесн :? Ибо сами по себе преобразователи – это только часть, которая без собственно дефектоскопа мало что значит. Соответственно, нельзя говорить о характеристиках ПЭП, не учитывая характеристики самого прибора. ИМХО, по крайне мере

Как же тяжко после 9 мая думать-то....

Стас написал(а):

Коллеги, помогите разобраться с параметрами работы пьезоэлектрических преобразователей. какие есть технические характеристики, условия эксплуатации, эфективность и т.д. Буду благодарен за любую информацию по теме

Нажмите для раскрытия...

Есть совковый ГОСТ на УЗ ПЭПы, но сейчас масса производителей самые классные французские, но это супер спец заказ, в розницу не продают, потом немецкие, пробовал китайцев тоже классные, подороже наших правда. А тебя. что интересует? ПЭП-это как презерватив, для разных работ разные, притёртые, с минимизированной стрелой, хордовые, с протектором, 121,122.

WiFi King написал(а):

Что тут скажешь… Вопрос мне кажется не совсем корректным, если чесн :? Ибо сами по себе преобразователи – это только часть, которая без собственно дефектоскопа мало что значит. Соответственно, нельзя говорить о характеристиках ПЭП, не учитывая характеристики самого прибора. ИМХО, по крайне мере

Нажмите для раскрытия...

Ты не прав! Меня попросили быть корректным,а то бы я тебе ответил.

WiFi King написал(а):

Что тут скажешь… Вопрос мне кажется не совсем корректным, если чесн :? Ибо сами по себе преобразователи – это только часть, которая без собственно дефектоскопа мало что значит. Соответственно, нельзя говорить о характеристиках ПЭП, не учитывая характеристики самого прибора. ИМХО, по крайне мере

Нажмите для раскрытия...

Ну почем же, вопрос вполне резонный. В литературе он неплохо освещен, можно покопаться. Параметры дефектоскопа нужны тогда, когда нужно определить точные характеристики ПЭП, прям чтоб ни на гран не ошибиться. А так – ПЭП можно рассмотреть и отдельно

Вопрос номральный, очень даже. Во-первых, брат, помни о полосе пропускания. Что это такое? Это интервал частот, где амплитуда эхо-импульса от опорного отражателя снижается самое большое на 6 дБ, если с максимумом сравнивать. это тоже есть в книгах, посмотри

Ну, надо так надо… Хотя по-моему в книгах было бы покопаться куда полезнее. А вообще, важная характеристика ПЭП – протяженность ближней зоны. Под этим понимается расстояние от пьезоэлемента с отражателем при максимальном эхо-импульсе. Для совмещенных ПЭП это принципиальный момент, повторюсь, очччень важный!

Данная тема, по всей видимости, относится к основам ультразвукового контроля. Методика ультразвукового контроля немыслима без ультразвуковых преобразователей, которые здесь активно обсуждаются. Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи – это, если можно так выразиться, рабочие руки ультразвукового дефектоскопа. Не будет их – не будет результата.

Не забывайте про рабочую частоту, при ней амплитуда эхо-сигналов достигает максимального значения. Хотя здесь не так однозначно, сам по себе пэп – это еще полдела, куда больше влияют характеристики прибора и условия контроля.

Согласен, ПЭП – всего лишь часть системы, хоть и очень значимая. Преобразователь можно проверить и самому – надо только СО обзавестись, лучше чтоб это была вогнутая какая-нибудь поверхность, в идеале цилиндр.

Задержка еще – тоже ключевой параметр.

Коллега, не ленитесь пояснять до конца свои хорошие мысли)) не понятно ведь, че за задержка такая) Кто же поймет-то, что время, которое требуется для прохождения пути от средней точки ПЭП до точки выхода (в учебниках примерно так и написано)

Claas написал(а):

Коллега, не ленитесь пояснять до конца свои хорошие мысли)) не понятно ведь, че за задержка такая) Кто же поймет-то, что время, которое требуется для прохождения пути от средней точки ПЭП до точки выхода (в учебниках примерно так и написано)

Нажмите для раскрытия...

Что же, хорошо, поянсять так пояснять. Если ПЭП прямой, а протектор жесткий, то задержка настолько маленькая, что можно ее вообще не учитывать. Другое дело если протектор мягкий – тогда задержка поболе будет. Но и она начинает иметь значение только если собираешься измерять толщину или глубину залегания дефекта.

Ну вот, можешь же когда хочешь

Не подумайте, что ведусь на похвалу просто вспомнил еще кое-что: если будешь работать с раздельно-совмещенными ПЭП, то обязательно учитывай, что у них есть призма из оргстекла – это тоже на задержку влияет. Крайне важно помнить об этом когда будешь глубиномер настраивать.

В приборе обязательно надо вести задержку УЗК в протекторе(П111) или призме (П121) для того чтобы получить более точные данные.В П111 оно не так критично по сколько там протектор из минералокерамики а там скорость УЗК очень высокая.

;167 написал(а):

Коллеги, помогите разобраться с параметрами работы пьезоэлектрических преобразователей. какие есть технические характеристики, условия эксплуатации, эфективность и т.д. Буду благодарен за любую информацию по теме

Нажмите для раскрытия...

Чтение сообщений приводит к выводу, что тему обсуждают ультразвуковики - практики, которые хотят разобраться с "чёрным ящиком" под названием ПЭП. (Цитата -"Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи – это, если можно так выразиться, рабочие руки ультразвукового дефектоскопа. Не будет их – не будет результата") Порядок для разбирательства лучше выбрать такой: первое - разобраться с ГОСТом на ПЭП, затем с литературой по этому вопросу. Это для того, чтобы легче понять то, что будет написано далее, а то может быть и вопросы отпадут, так как ответы там есть.
Такая путаница (не на форуме, а вообще по этому вопросу) сложилась давно, скажем так, исторически, задолго до 85-х годов, когда вышел ГОСТ на ПЭП. До этого ПЭП работал только со своим дефектоскопом и своей индуктивностью и никак иначе (я утрирую, конечно, вы понимаете). Таким образом, наверное, производителям было легче показать свою "исключительность". Если бы они делали так, как было принято в радиоэлектронной промышленности (или после введения ГОСТа), то такой бы "фокус" не прошёл.
Далее необходимо пояснить почему? Как сделано в радиоэлектронной промышленности. Каждая деталь является "чёрным ящиком" со своими входными и выходными параметрами (связанные определённой математической зависимостью). Поэтому починить специалисту не составляет труда. Подобрал по справочнику и всё - так же работает, как до поломки.
В узк было сложнее. Откуда были специалисты в узк. Мне кажется, что из, например, сварщиков, т. е. не электронщиков. Да и для электронщиков это не простой вопрос (по моему мнению, описать математически вход с выходом пока не удалось и на сегодняшний день). Наверное, впервые использовать методы электронного анализа "чёрных ящиков" в узк стали использовать Домаркас и Кажис. В 75году вышла их книга "Ультразвуковые измерительные преобразователи". Затем, наверное, Королёв с толстыми ПЭП, Аксёнов, Вопилкин, ну и, конечно, Ермолов. Вот их стараниями (если кого не упомянул заранее извиняюсь) и родился ГОСТ.
Вернёмся к ГОСТу. В нём есть "все" ответы на вопросы, но они заложены не в явном виде для ультразвуковика-практика (никого не хочу обидеть). Сам я такой.
Приведу только интересные примеры и вкратце - это как бы и размышления, и литературный обзор публикаций.
Начнём. Дефекту соответствует некий уровень и качество электрического сигнала. Следовательно, надо разбираться вообще с сигналами. Их бесчисленное множество и надо выбрать наиболее энергетически эффективный, например, по телу неопределённости сигнала и соотношению сигнал-шум. В узк основным, на сегодняшний день, является дельта-импульс (математическое название ударного). Следует отметить, что это самый невыгодный энергетически сигнал. Более выгодны ЛЧМ, ПСП (для тех задач, за которые сегодня не берутся). Об этом можно подробнее прочитать в Дефектоскопии. Начинал это Аксёнов в 70 годы, затем Мартыненко, Глаголев и за последние годы есть статьи, как бы основополагающие, хотя всё это давно известно из радиолокации (как впрочем, и весь узк).
Итак, ближе к ГОСТу. Чем хорош дельта-импульс?
Подавая его на вход "чёрного ящика" у нас это ПЭП, на выходе имеем во временной области его импульсную характеристику, а в частотной - частотную. Здорово да! Классно, просто. Но это теоретический посыл, а на практике его реализует ГОСТ. Далее много опускаем и в итоге определяем цифры, характеризующие данный ПЭП. Почему данный см. в разделе ПЭП своими руками.
Рассмотрим из ГОСТа две взаимоисключающие, по функции неопределённости, характеристики для ударных сигналов. Чувствительность или по ГОСТу - импульсный коэффициент преобразования и полосу пропускания на эффективной частоте эхо-импульса (Цитата "Не забывайте про рабочую частоту, при ней амплитуда эхо-сигналов достигает максимального значения"). У исходного импульса полоса пропускания гораздо шире, чем у принятого, так задаётся, чтобы определить полосу ПЭП. Здесь уже начинается радиотехника и это всё "хорошо" описано в книге Харкевича "Спектры и сигналы". Что здесь интересно для дефектоскописта. Наверное то, что зная полосу пропускания можно рассчитать радиальную разрешающую способность или по другому и "мёртвую зону" и расстояние между двумя отражателями, когда их можно зафиксировать "раздельно". Далее существует фронтальная разрешающая способность – она зависит от эффективной частоты (Ермолов и др.). Вообще, если отвлечься, то для паспортизации ПЭП есть у «Кропуса» дефектоскоп УСД-46.
Цитата «сам по себе пэп – это еще полдела, куда больше влияют характеристики прибора и условия контроля». Представляется, что эта цитата противоречит первой цитате в начале статьи и требует обсуждения. Почему? Мне кажется, что прибор (см. ГОСТ) не должен влиять на принятый эхо-импульс. Условия контроля также должны минимизировать искажения эхо-импульса. А вот скажем так, условия распространения уз волн в теле изделия, например, из-за конструктивных особенностей конечно влияют. Давайте рассмотрим узк по- другому, как метод сравнения с мерой (мерой у Вас является исходная импульсная характеристика всего тракта без дефекта). Изучая меру дефектоскопист обязан знать какие отклики и чему соответствуют. Отсюда видно, что за это отвечает расчёт акустического тракта, который является самостоятельной частью и никак не должен быть связан с другими частями (ПЭП, деф-п). Это как-бы уже постулат. Вернее связан, но в другом смысле, потому, что расчёт всего ЭАТ производится с конца (как в электротехнике) от дефекта до ПЭП. И электроакустический тракт диктует требования к ПЭП. Иначе будет «лес» на экране и не разберёшься.
Цитата «важная характеристика ПЭП – протяженность ближней зоны. Под этим понимается расстояние от пьезоэлемента с отражателем при максимальном эхо-импульсе». Моё мнение. Не зря в ГОСТе нет такой характеристики. Для ПЭП с большой полосой пропускания, или по-другому для коротких акустических импульсов ближняя зона отсутствует, т.к. интерференционные процессы отсутствуют (импульсы короткие). Ближняя зона образуется за счёт интерференции волн (см. Ермолова или оптику). При коротком импульсе (если строго, то надо указать ограничения) происходит сглаживание интерференционных «биений». Диаграмма направленности приобретает вид колоколообразного импульса с минимальными боковыми лепестками, а для совсем коротких импульсов боковые лепестки отсутствуют. Как снимать диаграмму направленности описано в ГОСТе. Подробно это есть в книгах, статьях с примерно с таким названием «Ближнее поле поршневого излучателя при импульсном воздействии».
Вот как бы для затравки, для пытливых умов.

Анатолий1 написал(а):

Чтение сообщений приводит к выводу, что тему обсуждают ультразвуковики - практики, которые хотят разобраться с "чёрным ящиком" под названием ПЭП. (Цитата -"Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи – это, если можно так выразиться, рабочие руки ультразвукового дефектоскопа. Не будет их – не будет результата") Порядок для разбирательства лучше выбрать такой: первое - разобраться с ГОСТом на ПЭП, затем с литературой по этому вопросу. Это для того, чтобы легче понять то, что будет написано далее, а то может быть и вопросы отпадут, так как ответы там есть.
Такая путаница (не на форуме, а вообще по этому вопросу) сложилась давно, скажем так, исторически, задолго до 85-х годов, когда вышел ГОСТ на ПЭП. До этого ПЭП работал только со своим дефектоскопом и своей индуктивностью и никак иначе (я утрирую, конечно, вы понимаете). Таким образом, наверное, производителям было легче показать свою "исключительность". Если бы они делали так, как было принято в радиоэлектронной промышленности (или после введения ГОСТа), то такой бы "фокус" не прошёл.
Далее необходимо пояснить почему? Как сделано в радиоэлектронной промышленности. Каждая деталь является "чёрным ящиком" со своими входными и выходными параметрами (связанные определённой математической зависимостью). Поэтому починить специалисту не составляет труда. Подобрал по справочнику и всё - так же работает, как до поломки.
В узк было сложнее. Откуда были специалисты в узк. Мне кажется, что из, например, сварщиков, т. е. не электронщиков. Да и для электронщиков это не простой вопрос (по моему мнению, описать математически вход с выходом пока не удалось и на сегодняшний день). Наверное, впервые использовать методы электронного анализа "чёрных ящиков" в узк стали использовать Домаркас и Кажис. В 75году вышла их книга "Ультразвуковые измерительные преобразователи". Затем, наверное, Королёв с толстыми ПЭП, Аксёнов, Вопилкин, ну и, конечно, Ермолов. Вот их стараниями (если кого не упомянул заранее извиняюсь) и родился ГОСТ.
Вернёмся к ГОСТу. В нём есть "все" ответы на вопросы, но они заложены не в явном виде для ультразвуковика-практика (никого не хочу обидеть). Сам я такой.
Приведу только интересные примеры и вкратце - это как бы и размышления, и литературный обзор публикаций.
Начнём. Дефекту соответствует некий уровень и качество электрического сигнала. Следовательно, надо разбираться вообще с сигналами. Их бесчисленное множество и надо выбрать наиболее энергетически эффективный, например, по телу неопределённости сигнала и соотношению сигнал-шум. В узк основным, на сегодняшний день, является дельта-импульс (математическое название ударного). Следует отметить, что это самый невыгодный энергетически сигнал. Более выгодны ЛЧМ, ПСП (для тех задач, за которые сегодня не берутся). Об этом можно подробнее прочитать в Дефектоскопии. Начинал это Аксёнов в 70 годы, затем Мартыненко, Глаголев и за последние годы есть статьи, как бы основополагающие, хотя всё это давно известно из радиолокации (как впрочем, и весь узк).
Итак, ближе к ГОСТу. Чем хорош дельта-импульс?
Подавая его на вход "чёрного ящика" у нас это ПЭП, на выходе имеем во временной области его импульсную характеристику, а в частотной - частотную. Здорово да! Классно, просто. Но это теоретический посыл, а на практике его реализует ГОСТ. Далее много опускаем и в итоге определяем цифры, характеризующие данный ПЭП. Почему данный см. в разделе ПЭП своими руками.
Рассмотрим из ГОСТа две взаимоисключающие, по функции неопределённости, характеристики для ударных сигналов. Чувствительность или по ГОСТу - импульсный коэффициент преобразования и полосу пропускания на эффективной частоте эхо-импульса (Цитата "Не забывайте про рабочую частоту, при ней амплитуда эхо-сигналов достигает максимального значения"). У исходного импульса полоса пропускания гораздо шире, чем у принятого, так задаётся, чтобы определить полосу ПЭП. Здесь уже начинается радиотехника и это всё "хорошо" описано в книге Харкевича "Спектры и сигналы". Что здесь интересно для дефектоскописта. Наверное то, что зная полосу пропускания можно рассчитать радиальную разрешающую способность или по другому и "мёртвую зону" и расстояние между двумя отражателями, когда их можно зафиксировать "раздельно". Далее существует фронтальная разрешающая способность – она зависит от эффективной частоты (Ермолов и др.). Вообще, если отвлечься, то для паспортизации ПЭП есть у «Кропуса» дефектоскоп УСД-46.
Цитата «сам по себе пэп – это еще полдела, куда больше влияют характеристики прибора и условия контроля». Представляется, что эта цитата противоречит первой цитате в начале статьи и требует обсуждения. Почему? Мне кажется, что прибор (см. ГОСТ) не должен влиять на принятый эхо-импульс. Условия контроля также должны минимизировать искажения эхо-импульса. А вот скажем так, условия распространения уз волн в теле изделия, например, из-за конструктивных особенностей конечно влияют. Давайте рассмотрим узк по- другому, как метод сравнения с мерой (мерой у Вас является исходная импульсная характеристика всего тракта без дефекта). Изучая меру дефектоскопист обязан знать какие отклики и чему соответствуют. Отсюда видно, что за это отвечает расчёт акустического тракта, который является самостоятельной частью и никак не должен быть связан с другими частями (ПЭП, деф-п). Это как-бы уже постулат. Вернее связан, но в другом смысле, потому, что расчёт всего ЭАТ производится с конца (как в электротехнике) от дефекта до ПЭП. И электроакустический тракт диктует требования к ПЭП. Иначе будет «лес» на экране и не разберёшься.
Цитата «важная характеристика ПЭП – протяженность ближней зоны. Под этим понимается расстояние от пьезоэлемента с отражателем при максимальном эхо-импульсе». Моё мнение. Не зря в ГОСТе нет такой характеристики. Для ПЭП с большой полосой пропускания, или по-другому для коротких акустических импульсов ближняя зона отсутствует, т.к. интерференционные процессы отсутствуют (импульсы короткие). Ближняя зона образуется за счёт интерференции волн (см. Ермолова или оптику). При коротком импульсе (если строго, то надо указать ограничения) происходит сглаживание интерференционных «биений». Диаграмма направленности приобретает вид колоколообразного импульса с минимальными боковыми лепестками, а для совсем коротких импульсов боковые лепестки отсутствуют. Как снимать диаграмму направленности описано в ГОСТе. Подробно это есть в книгах, статьях с примерно с таким названием «Ближнее поле поршневого излучателя при импульсном воздействии».
Вот как бы для затравки, для пытливых умов.

Нажмите для раскрытия...

Не, ну понятно, что Новый Год. Непонятно, что ж это такое пить надо. Или чем закусывать. Сколько ни пытал ум, не догадался. Коллега, просветите!

Затронуто слишком много вопросов за один раз. Слёту наверное это сложно.
Лучше вопросы рассматривать по-одному и подробнее. Задавайте, что непонятно распишу подробнее. Смотрите ответы в рубрике ПЭП своими руками. Самое главное не обижайтесь если, что не так. Дорогу осилит идущий.