Свойства акустических плоских волн
Длина волны, частота и скорость
Среди свойств волн, распространяющихся в изотропной твердых материалах есть длина волны , частота и скорость . Длина волны прямо пропорциональна скорости волны и обратно пропорциональна частоте волны. Это соотношение показывает следующее уравнение.
В ультразвуковом контроле, чем короче длина волны в результате увеличения частоты, тем, как правило, обеспечивается обнаружение меньших несплошностей. Этот вопрос будет обсуждаться еще в следующих разделах.
Длина волны и обнаружение дефектов
В ультразвуковом контроле, инспектор должен принять решение о частоте преобразователя, который будет использоваться. Как мы узнали на предыдущей странице, изменение частоты при неизменной скорости звука приведет к изменению длины волны звука. Длина волны используемого ультразвука оказывает значительное влияние на вероятность обнаружения несплошности. Общее правило заключается в том, что несплошность должна быть больше, чем половина длины волны чтобы иметь реальный шанс быть обнаруженной.
Чувствительность и разрешение это два термина, которые часто используются в ультразвуковом контроле, чтобы описать способность техники к обнаружению несплошностей. Чувствительность это способность находить небольшие несплошности. Чувствительность, как правило, возрастает с более высокой частотой (более короткой длиной волны). Разрешение это способность системы для обнаружения несплошностей, которые расположены близко друг к другу в материале или вблизи поверхности детали. Разрешение также обычно увеличивается с ростом частоты.
Частота волны также может повлиять на возможность контроля неблагоприятными способами. Поэтому, выбор оптимальной частоты контроля часто включает в себя поддержание баланса между благоприятными и неблагоприятными результатами отбора. Перед выбором частоты контроля, структура зерна материала, толщина и тип несплошности, размер, и вероятное местонахождение должны быть рассмотрены. С ростом частоты, звук как правило, рассеивается от крупнозернистой структуры и от мелких недостатков в материале. Отливки часто имеют крупное зерно и звук рассеивается, это требует более низких частот, которые будут использоваться для оценки этих продуктов. Кованые и литые изделия с направленной мелко зернистой структурой, как правило, проверяются преобразователем более высокой частоты.
Поскольку все больше вещей в материале, вероятно, чтобы рассеять часть звуковой энергии на более высоких частотах, проникающая способность (или максимальная глубина в материале на которой дефекты могут быть расположены) также уменьшается. Частота также оказывает влияние на форму ультразвукового луча. Распространение луча или расходимость пучка от центра оси датчика, и как она зависит от частоты будет обсуждаться позже.
Следует отметить, чтобы не вводить в заблуждение, что ряд других факторов также влияют на способность ультразвука для обнаружения дефектов. Они включают в себя длительность импульса, тип и напряжение, подаваемое на кристалл, свойства кристалла, демпфирующего материала, диаметра преобразователя, и схема приемника прибора. Эти вопросы обсуждаются более подробно в материале про сигнал-шум.