Обосновывается возможность определения диаграммы направленности контактных пьезоэлектрических преобразователей на стандартном образце СО-3 при регистрации поля, отраженного от вогнутой цилиндрической поверхности образца. Показаны преимущества в сравнении с использованием стандартного образца СО-2. Приведены численные и модельные результаты расчета диаграмм направленности. При переходе к сферической симметрии становится возможным определение любого сечения трехмерной диаграммы направленности.
Предложена модификация метода SAFT для получения изображения дефектов в объектах контроля с тремя областями с разными скоростями звука. К таким объектам относятся сложные композитные сварные соединения, ремонтные заварки. В них скорость звука в сварном соединении может отличаться более чем на 5% от скорости в основном металле. Поэтому для получения качественного изображения дефектов нужно учитывать разные скорости звука. Для решения задачи предложен способ описания объекта контроля с тремя областями с разной скоростью звука. Расчёт задержек распространения ультразвукового импульса проводится с помощью принципа Ферма. Приведены результаты восстановления изображения дефектов в сварном соединении Ду300 по эхосигналам, полученным в результате численного моделирования методом конечных элементов. Изображения, полученные методом SAFT без учёта разных скоростей звука, смещаются от своего истинного положения, что не позволяет определить их координаты и местоположение. Учёт разных скоростей звука позволяет получать несмещённые блики изображений дефектов и, следовательно, точнее оценить тип и размеры дефектов.
Рассмотрено применение антенных решёток (АР) для получения изображения дефектов при автоматизированном неразрушающем ультразвуковом контроле (УЗК). Традиционный режим использования АР в качестве фазированной антенной решётки (ФАР) имеет ряд недостатков. Например, смещение бликов и ухудшение разрешающей способности при удалении от линии фокусировки. Предлагается альтернативный подход, когда регистрация эхосигналов проводится с помощью АР, работающей в режиме двойного сканирования, а для получения изображения дефектов применяется модифицированный алгоритм комбинированного SAFT, учитывающий многолучевое распространение ультразвука с учётом трансформацией типа волны при отражении от неровных границ объекта контроля. Такой подход позволяет по одному набору эхосигналов получать множество парциальных изображений, объединение которых позволяет определить тип дефекта. Это очень важно для создания системы УЗК с надежным автоматическим распознаванием типа дефекта. Сканирование антенной решёткой, работающей в режиме двойного сканирования так называемый режим тройного сканирования, позволяет когерентно складывать изображения для каждого положения антенной решётки, что дополнительно повышает качество итогового изображения.
Описана технология автоматизации оценки параметров несплошности, выявленной с применением системы АУЗК с когерентной обработкой. Для определения параметров выявленных несплошностей используются основные, устойчивые признаки, характеризующие несплошность; для определения типа несплошности используется нечеткая логика. Приведены результаты испытаний данной технологии на данных АУЗК, полученных системой Авгур при контроле аустенитных сварных швов. Показано, что возможно определять тип несплошности (протяженная, непротяженная, объемная, плоскостная), ее координаты, реальную длину и высоту. Выполнено сопоставление результатов автоматизированного определения профиля несплошности и разрушающего контроля. Применение рассмотренной технологии позволяет снизить влияние субъективного фактора на результаты контроля и значительно сократить время анализа данных.
Рассмотрена возможность применения линейной интерполяции двумерного пространственного спектра при восстановлении изображений дефектов методом проекции в спектральном пространстве (ПСП) по данным ультразвукового неразрушающего контроля. Проанализированы различные алгоритмы интерполяции. Представлены результаты численных и модельных экспериментов, в которых получены изображения с применением интерполяции и при отсутствии интерполяции. Показана эффективность применения предложенного алгоритма для повышения качества изображений, полученных методом ПСП.
Рассмотрена задача получения изображения дефектов по эхосигналам, многократно отражённым от границ объекта контроля. Рассмотрена модификация алгоритма ПСП и SAFT для получения изображения дефектов в объекте контроля с плоскопараллельными границами. Указана причина, по которой преобразователем, работающим на поперечных волнах в совмещённом режиме, невозможно получить информацию о глубине залегания дефекта. Показано, что регистрация сигналов в режиме двойного сканирования, получение множества парциальных изображений методом SAFT и их объединение в итоговое изображение позволяет решить эту задачу. Для получения объединённого изображения применялось сложение модулей парциальных изображений, расчёт их медианы. Из-за проблем с точностью определения скорости звука и толщины конкретного объекта контроля, когерентное сложение потенциально самый эффективный из рассмотренных выше способов объединения, не позволило получить высококачественное изображение. Приведены результаты численного моделирования получения изображения точечных дефектов. Представлены результаты модельных экспериментов по получению изображения паза высотой 1 мм в металлической плите толщиной 20 мм. Показано, что измерение эхосигналов в режиме двойного сканирования и получение изображения методом DS-M-SAFT позволяет определить глубину залегания дефекта.
Рассмотрены общие принципы формирования томографических изображений, которые формируются системами с когерентной обработкой данных; проанализированы их характерные особенности. Показано, что оценка реальных параметров дефектов по их акустическим изображениям состоит из нескольких этапов: выделение в трехмерном изображении внутреннего объема контролируемого объекта элементов изображения, принадлежащих несплошности, определении типа выявленной несплошности, измерения параметров несплошности: ее длины, профиля (высоты в различных сечениях по длине), локализации. Подробно проанализированы отдельные этапы оценки параметров дефектов и сформулирован ряд общих признаков, которые используются при выполнении этих этапов. Приведены таблицы, характеризующие особенности акустических изображений для различных типов дефектов. Таблицы проиллюстрированы типичными изображениями различных типов дефектов в сварных швах трубопроводов различных диаметров. Анализируются причины слабого влияния амплитуды изображений дефектов для определения их типа и реальных параметров.
Рассмотрен алгоритм получения изображения дефектов методом двойного сканирования для использования в ультразвуковом неразрушающем контроле, когда излучатель и приемник движутся независимо друг от друга по прямым параллельным линиям. Представлена формула для восстановления изображения дефектов. Обсуждены преимущества метода двойного сканирования и его недостатки в сравнении с методом проекции в спектральном пространстве (ПСП), который также используется при когерентном восстановлении изображения дефектов. В численных и модельных экспериментах показана эффективность применения метода двойного сканирования для подавления паразитных изображений, сформированных трансформированными и перерассеянными импульсами. Продемонстрирована также устойчивость метода к искажениям, вносимым неровной поверхностью регистрации, и более высокая помехоустойчивость в сравнении с методом ПСП.
Рассмотрена возможность применения гомоморфной фильтрации ультразвуковых эхосигналов, как метода предварительной обработка данных, для улучшения качества изображений дефектов, полученных при когерентной обработке эхосигналов. Гомоморфная фильтрация позволяет уменьшить влияние мультипликативных помех таких, как изменение акустического контакта или неровная поверхность объекта контроля возникающих при регистрации данных. Получение изображений состоит из следующих этапов: расчета голограмм по измеренным эхосигналам, логарифмирования рассчитанных голограмм, нахождения спектра голограмм, операции проекции в спектральном пространстве и преобразования Фурье. Приведены результаты практического применения гомоморфной фильтрации при экспертной оценке размеров дефектов в аустенитных сварных швах трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325х15 мм2.
Приведены результаты анализа влияния практических параметров контроля (нестабильность акустического контакта, параметры ПЭП и др.) на качество изображения дефектов, погрешность и точность определения их параметров: координат залегания, высоты и длины дефектов. Различается погрешность определения параметров дефектов при первичном и повторном контроле. Показано, что при повторном контроле погрешность уменьшается. Приведены результаты сопоставления данных полученных при разрушающем контроле и при неразрушающем контроле аустенитных сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325х 15 мм2.