Основные контролируемые параметры дефектоскопа с преобразователем - Студопедия

Параметры контроля, обусловливающие достоверность его результатов, называются основными. Это значит, что контроль одного и того же объекта, выполненный при тех же основных параметрах другим дефектоскопистом или в другом месте, даст результаты, совпадающие в пределах допустимой погрешности; в координатах участков изделия, где по результатам контроля показаны несплошности, действительно находятся несплошности (то есть индикации, наблюдаемые на экране дефектоскопа, классифицированы правильно).

Основные параметры контроля зависят от применяемых средств контроля и акустических свойств контролируемого объекта. Некоторые из основных параметров контроля с течением времени под воздействием внешних факторов (износа ПЭП, температуры окружающей среды, из-за нестабильности параметров дефектоскопа) могут изменяться. В связи с этим необходимо систематически проверять эти параметры при помощи стандартных образцов.

Периодичность контроля основных параметров указана в таблице 4.

Таблица 4 – Периодичность контроля основных настроечных параметров

Основные параметры контроля

Точка выхода луча ПЭП

В начале смены; при смене ПЭП

Точность работы глубиномера

В начале смены; при смене ПЭП

В начале смены; при смене ПЭП; при отличии температуры контроля более, чем на 10 ⁰С относительно температуры настройки

В начале смены; при смене ПЭП; перед каждым дефектным сечением; при отличии температуры контроля более, чем на 10 ⁰С относительно температуры настройки

В начале смены; при смене ПЭП; перед каждым дефектным сечением после настройки условной чувствительности

Основными контролируемыми параметрами дефектоскопа с наклонным ПЭП являются (параметры даны в порядке очередности проверки):

· точка выхода луча;

· точность работы глубиномера;

Рисунок 159 – Измерение точки выхода ПЭП

Точка выхода ПЭП – точка пересечения акустической оси ПЭП с его контактной поверхностью. Направляя акустическую ось ПЭП на цилиндрическую часть образца СО-3, 3Р, перемещают ПЭП по рабочей поверхности образца, выбирая положение ПЭП, при котором амплитуда эхо-сигнала от цилиндрической поверхности максимальная (рисунок 159). Точка выхода луча, нанесенная на корпус ПЭП, должна совпадать с геометрическим центром образца. Если она не совпадает или отсутствует, то следует на корпус ПЭП нанести новую метку, а старую – удалить. Положение точки выхода изменяется из-за износа призмы ПЭП. При неравномерном износе призмы ПЭП перед уточнением положения точки выхода луча прошлифовать донышко для восстановления параллельности контактной поверхности.

Рисунок 160 – Стрела ПЭП

Стрела ПЭПn – расстояние между точкой выхода луча и передней гранью корпуса наклонного ПЭП (рисунок 160). Размер стрелы наклонного ПЭП имеет наибольшее значение при контроле сварных соединений небольшой толщины (менее 20 мм) с валиком усиления. Обычно ставится задача прозвучивания корня шва прямым лучом, поэтому точка выхода должна быть максимально приближена к валику усиления, т.е. стрела ПЭП должна быть по возможности минимальной. Для используемых на практике ПЭП n = 9 –15 мм. Измеряется стрела ПЭП на образцах СО-3, СО-3Р в том же положении, что и точка выхода, по шкале, проградуированной в мм.

Применение знаний точки выхода и стрелы ПЭП для контроля стыковых сварных соединений с валиком усиления:

1. Проверить точку выхода и измерить стрелу n выбранного ПЭП, для этого необходимо:

- установить ПЭП на образец СО-3 и получить максимальный эхо-сигнал от его цилиндрической поверхности, перемещая ПЭП вдоль поверхности контакта;

- проверить совпадение точки выхода луча ПЭП с нулевой риской СО-3. При этом нужно удерживать ПЭП в положении получения максимального эхо-сигнала. При несовпадении рисок нужно поставить новую риску на боковой поверхности ПЭП, совпадающую с нулевой риской на образце при получении максимума амплитуды эхо-сигнала от цилиндрической части образца;

- измерить и записать значение стрелы ПЭП в миллиметрах, используя шкалу СО-3.

Рисунок 161 – Схема прозвучивания сварногошва прямым лучом

2. Определить возможность использования выбранного ПЭП для схемы прозвучивания сварного шва данного контролируемого объекта прямым лучом, для этого необходимо:

- установить ПЭП на поверхность контролируемого объекта вблизи торца, направить луч ультразвука в нижний угол и получить максимальный импульс на экране (рисунок 161);

- измерить при помощи линейки координату Х₀ с точностью до 0,5 мм;

- измерить штангенциркулем максимальную ширину сварного шва на ОК (b );

Рисунок 162 – Прозвучивание сварного шва одно- и двукратнымлучом

подсчитать расстояние Х_min =n +b /2 и сравнить полученное значение с Х₀ (рисунок 161). Если Х₀ < Х_min. то прозвучивание прямым лучом невозможно, поэтому необходимо заменить выбранный ПЭП на другой, где меньше стрела или больше угол ввода α. Если невозможно подобрать ПЭП, где меньше стрела или больше угол ввода α, то для данного контролируемого объекта применяют схему прозвучивания одно- и двукратно отраженными лучами (рисунок 162) и, соответственно, изменяют методику настройки дефектоскопа.

Угол ввода луча ПЭП – угол между нормалью к поверхности ввода и акустической осью, направленной на цилиндрический отражатель диаметром 6 мм на глубине 44 мм при установке ПЭП в положение, при котором амплитуда от отражателя наибольшая. Определяется по образцам СО-2, СО-3Р. Угол ввода отсчитывают по шкале α˚ против метки точки выхода луча.

Измеренный угол ввода должен соответствовать номинальному углу ввода, указанному в маркировке ПЭП с допуском ± 2˚ для преобразователей с углом ввода 40º– 55º, для ПЭП с углом ввода 65º, 70º допуск составляет (–2º).

В процессе контроля возможны изменения угла ввода ПЭП, вызванные:

- изменением угла призмы β вследствие ее истирания;

- изменением скорости распространения колебаний вследствие понижения или повы­шения температуры призмы ПЭП и металла. Чем выше температура, тембольше угол ввода . Скорость ультразвуковых волн с увеличением температуры уменьшается одновременно в контролируемом изделии и в призме ПЭП, но в пластмассе уменьшение скорости больше, поэтому согласно закону Снеллиуса (угол ввода зависит от соотношения скоростей УЗВ в оргстекле и стали), с увеличением температуры, угол ввода увеличивается. Это явление тем заметнее, чем больше угол ввода.При изменении температуры окружающего воздуха на ± 10˚ необходимо произвести перенастройку прибора с измерением угла ввода при температуре, при которой ведется контроль ;

- изменением положения призмы, приводящего к непараллельности ее рабочей плос­кости и поверхности материала (приподнятие призмы над контролируемым изделием) . Если плоскость основания призмы не па­раллельна поверхности металла, то угол вво­да зависит от акустических свойств контак­тирующей среды и величины угла φ между плоскостью призмы и поверхностью металла. Например, для случаяввода УЗК в сталь через воду ПЭП с углом ввода 65° – изменение угла ввода, вызывае­мое подъемом призмы на 1°, приводит к изменению угла ввода на 6°. Чем больше угол ввода ПЭП, тем больше изменение угла ввода из-за приподнятия вставки;

- угол ввода уменьшается с увеличением глубины залегания отражателя . Данное явлениесвязано с коэффициентом затухания в контролируемом материале. Уже на глубине залегания отражателя свыше 100 мм наблюдается смещение максимума амплитуды эхо-сигнала от отражателя. Чтобы учесть явление уменьшения угла ввода с увеличением глубины залегания отражателя и повысить точность измерения координат дефектов рекомендуется при толщине изделия 100 мм и более определять угол ввода и настраивать дефектоскоп по СОП с увеличенной глубиной залегания отражателя;

Рисунок 163 – а) угловое отклонение и б) параллельное смещение акустической оси относительно оси корпуса

- угловое отклонение δ и параллельное смещение z луча относительно оси корпуса. Центральный луч ультразвукового пучка может незначительно отклоняться от оси корпуса ПЭП из-за допуска на изготовление (рисунок 163).

Чувствительностьюназывается параметр контроля, определяющий возможность выявления отражателей минимального заданного размера. По способу задания различают следующие виды чувствительности.

Эквивалентной называется чувствительность, характеризуемая минимальными размерами искусственного отражателя определен­ной формы и ориентации, который еще обнаруживается на задан­ной глубине в изделии при данной настройке дефектоскопа. Например, если чувствительность задана размерами зарубки или ци­линдрического отражателя, то ее называют эквивалентной.

Если в качестве искусственного отражателя используют торец отверс­тия с плоским дном, то получают частный случай эквивалентной чувстви­тельности – предельную чувствительность. Предельная чувствительность характеризуется минимальной площадью отверстия с плоским дном, ориентированным перпенди­кулярно акустической оси ПЭП, которое еще регистрируется на за­данной глубине в изделии при данной настройке дефектоскопа.

Условной называется чувствительность. характеризуемая разме­рами и глубиной залегания выявляемых искусственных отражате­лей, выполненных в образце из материала с определенными акусти­ческими свойствами .

Условная чувствительность, в дБ, по стандартному образцу СО-3Р выража­ется разностью между показанием аттенюатора при данной настройке дефектоскопа и показанием, при котором цилиндрическое отверстие диамет­ром 6 мм на глубине 44 мм фиксируется индикаторами дефектоскопа.

Понятие «условная чувствительность» было введено в связи с желани­ем иметь простой и надежный способ задания чувствительности, воспро­изводимой с высокой точностью любым дефектоскопистом в любой точке страны. Достаточным условием для этого является наличие стандартного образца СО-2, СО-3Р и дефектоскопа с аттенюатором, градуированным в децибелах.

Общим для всех трех способов задания чувствительности являет­ся то, что речь идет о воспроизведении данной настройки дефектоскопа. Принципиальная разница заключается в том, что эквивалентная и предель­ная чувствительности учитывают акустические характеристики (в первую очередь – затухание) объекта контроля, а условная чувствительность не связана с ними.

И, наконец, когда хотят поставить вопрос о фактических размерах неспошностей, выявляемых при контроле, то говорят о реальной чувствитель­ности.

Реальная чувствительность характеризуется минимальными размерами реальных несплошностей конкретного типа, выявляемых в объектах конкретного вида на заданной глубине данными средствами контроля при заданных параметрах контроля и схеме прозвучивания. Она может быть определена в результате статистической обработки данных контроля и металлографических исследований большой серии объ­ектов этого вида. Реальная чувствительность может служить основанием для оценки эффективности контроля.

Уровнем чувствительностиназывается количественная характеристика чувствительности, связанная с ее функциональным назначением.

Понятие уровней чувствительности широко используется в практической дефектоскопии. Необходимый уровень чувствительности устанавливается органами регулировки дефектоскопа и зависит от акустических свойств контролируемого изделия. Для того, чтобы результаты контроля были достоверны, поиск несплошностей, регистрация и оценка их допустимости должны производиться на строго определенных уровнях чувствительности. Различают следующие уровни чувствительности: опорный, браковочный, контрольный, поисковый.

Опорным называется уровень чувствительности, при котором эхо-сигнал от искусственного или естественного отражателя в образ­це из материала с определенными акустическими свойствами или в контролируемом изделии имеет заданную высоту на экране дефек­тоскопа. Отражатель, который используется при установке опор­ного уровня, также называется опорным.

Например, при настройке чувствительности используют эхо-сиг­нал от цилиндрического отверстия диаметром 6 мм в стандартном образце СО-3Р. Уровень чувствительности, установленный при этом, называют опорным, а отверстие – опорным отражателем.

Браковочным называется уровень чувствительности, при котором производится оценка допустимости несплошности по амплитуде эхо-сигнала. В отечественных нормативных документах браковочный уровень обыч­но задают максимальным эквивалентным размером отражателя или ампли­тудой сигнала от максимального отражателя, допустимого по техническим условиям на данное изделие.

Контрольным называется уровень чувствительности, при котором производится регистрация несплошностей и оценка их допустимос­ти по условным размерам и количеству. Этот уровень чувствительности называют также уровнем фиксации или уровнем регистрации. Во многих случаях на кон­трольном уровне чувствительности фиксируют непротяженные несплош­ности. Обычно контрольный уровень ниже браковочного не менее чем на 6 дБ (т.е. усиление дефектоскопа выше на 6 дБ, чем при установке браковочного уровня).

Поисковым называется уровень чувствительности, устанавливае­мый на дефектоскопе при поиске дефектов.

Обычно поисковый уровень ниже контрольного уровня не менее чем на 6 дБ (т.е. усиление дефектоскопа выше на 6дБ, чем при установке контрольного уровня). Необходимость установления поискового уровня чувствительности связа­на с тем, что в динамическом режиме (при перемещении ПЭП) ухудшается акустический контакт ПЭП с изделием, следовательно, через границу раз­дела проходит меньшее количество звуковой энергии, чем в статическом режиме. Кроме того, поиск дефектов производят с определенным шагом. Это значит, что не всегда акустическая ось ПЭП проходит над центром от­ражателя (дефекта), следователь­но, не всегда в режиме поиска де­фект дает максимальный эхо-сиг­нал. Для компенсации этих потерь и увеличивают чувствительность при поиске. Излишнее увеличение чувствительности приводит к воз­растанию мертвой зоны и снижает производительность контроля в случае большого количества мел­ких несплошностей в связи с необ­ходимостью оценки эхо-сигналов от них.

Рисунок 164 – Изображение уровней чувствительности на экране дефектоскопа: Б – браковочный уровень; К – контрольный уровень; П – поисковый уровень.

На рисунке 164 на дисплей дефекто­скопа нанесены линии, показыва­ющие соотношение между контрольным, браковочным и поисковым уровнями чувствительности.

Поиско­вому уровню соответствует самая высокая чувствительность, то есть бу­дут выявляться несплошности, которые имеют отражающие свойства хуже, чем отражатель в образце, по которому производилась настройка опорного уровня чувствительности. Будет выявлено все, что даст эхо-сигнал, достигший или превысивший линию поискового уровня.

Браковочному уровню соответствует самая низкая чувствительность, это­го уровня достигают эхо-сигналы от крупных несплошностей, отражающая способность которых равна или превосходит отражающую способность контрольного отражателя, по которому производилась настройка.

При настройке дефектоскопа на чувствительность при помощи отверстия диаметром 6 мм в стандартном образце СО-2, СО-3Р, пользуемся понятием условной чувствительности.

В дефектоскопах РДМ-22, 33 при установке уровня условной чувствительности будем пользоваться терминами: опорный уровень чувствительности ; поисковый уровень чувствительности . на котором производится регистрация несплошностей и оценка их допустимос­ти по условным размерам.

Точность работы глубиномера,калиброванного в единицах времени, при работе с прямым ПЭП характеризуется относительной погрешностью измерения интервала времени между моментом излучения зондирующего импульса и моментом приема его отражения и последующими отражениями от донной поверхности. Погрешность измерения точности работы глубиномера должна составлять 20±1 мкс. При отсутствии стандартных образцов точность работы глубиномера может быть проверена по любому образцу, скорость и размеры которого известны. В СО-1 обычно фиксируют не менее двух донных эхо-сигналов, в СО-2, СО-3Р – не менее пяти (рисунок 165).

Точность работы глубиномера, калиброванного в мм, проверяют на образцах СО-2, СО-3Р в направлении стрелки 20 мкс по толщине образца, равной 59 мм (60 мм для образцов старого типа) при работе с прямым ПЭП; при работе с наклонным ПЭП – по глубине залегания отверстия диаметром 6 мм. Погрешность измерения точности работы глубиномера должна составлять 59 мм ±1 (+0,5 для цифровых приборов) с прямым ПЭП, при работе с наклонным ПЭП – 42 мм±2 (рисунок 165).

Рисунок 165 – Проверка точности работы глубиномера

Точность работы глубиномера зависит от :

- правильности измерения интервалов (в мкс или мм) между зондирующим импульсом и его отражением, и последующими отражениями от донной поверхности при работе с прямым ПЭП;

- правильности определения наклонным ПЭП положения, в котором достигается максимальный эхо-импульс от отверстия диаметром 6 мм;

- соответствия фактической скорости ультразвука установленной в дефектоскопе;

- правильности определения точки выхода ПЭП у наклонных ПЭП;

- правильности установки нуля отсчета расстояний (отсечки времени пробега УЗК в призме 2t_п у наклонных и прямых РС ПЭП);

- соответствия фактического угла ввода принятому значению при работе с наклонным ПЭП.

Дефектоскоп измеряет изначально время пробега t УЗКпо кратчайшему пути до отражателя, затем пересчитывает в кратчайшее расстояние r по ходу луча

r – для наклонного искателя, r – для прямого РС искателя,

где t – интервал времени между моментом излучения зондирующего импульса и

моментом приема отраженного импульса;

t_n – время прохождения ультразвука через призму ПЭП;

2 – учитывает, что импульс пробегает путь в прямом и обратном направлении.

Таким образом, если время задержки УЗК в призме ПЭП не отсечь от общего времени хода луча до отражателя и обратно, то точность измерения глубиномера будет иметь погрешность на величину 2t_п .

Рисунок 166 – К понятию мертвой зоны: З-зондирующий импульс, Д-донная поверхность, д-дефект

Мертвая зона – область контролируемого изделия, прилегающая к контактной поверхности, дефекты в которой не выявляются при заданной условной чувствительности дефектоскопа с ПЭП. Мерт­вая зона у совмещенных ПЭП составляет от 3 до10 мм. Значение мертвой зоны приближенно равно. При контроле эхо-методом на вход приемно-усилительного тракта кроме эхо-сигналов от дефектов поступает электрический импульс от генератора зондирующих импульсов.Если дефект расположен в зоне под поверхностью так, что эхо-сигнал от него возвращается раньше, чем окончилось излучение генератора, то дефект обнаружен не будет (рисунок 166).

Размер мертвой зоны при контроле прямым и наклонным ПЭП зависит от:

- длительности электрического импульса, поступающего на пьезопластину с генератора зондирующих импульсов. С увеличением частоты длительность электрического импульса (τ_и измеряется количеством периодов в нем) уменьшается;

- конструкции и характеристик преобразователя: степень демпфирования пьезоэлемента влияет на длительность его свободных колебаний τ_с после окончания воздействия электрического импульса;

Рисунок 167 – Возникновения ревербераци- онных помех в призме ПЭП

- уровня реверберационных шумов ПЭП . т.е помех преобразователя – многократных отражений зондирующего импульса в пьезопластине, призме, протекторе. Для сокращения мертвой зоны улучшают конструкцию преобразователей – подбирают материал и форму демпфера такими, чтобы не возникали ложные сигналы от его поверхности, противоположной пластине, у наклонных ПЭП призму конструируют так, чтобы не возникали сигналы помех в результате отражений волн от поверхностей. Например, помеха может появиться в результате отражения излученной пьезопластиной продольной волны от угла Д призмы (рисунок 167), если сделать слишком малой стрелу преобразователя ОД.

Если сделать малым путь в призме О / О. то помехи возникнут в результате отражения волн от контактной поверхности призмы и попадания их на пьезопластину.

Рисунок 168– Мертвая зона при контроле прямым и наклонным ПЭП

Также для сокращения реверберационных помех применяют РС ПЭП, у которых мертвая зона составляет до 3 мм. У РС ПЭП мертвая зона возникает в результате прохождения зондирующего импульса от излучателя к приемнику. С увеличением частоты и габаритов призмы падает уровень реверберационных шумов и уменьшается размер мертвой зоны. У прямого РС ПЭП, применяемого в рельсовой дефектоскопии, мертвой зоны нет из-за улучшенной конструкции ПЭП;

- угла ввода. Чем больше угол ввода, тем меньше мертвая зона М (рисунок 168);

- чувствительности, при которой производят контроль. Чем выше чувствительность, тем меньше мертвая зона.

Мертвую зону при контроле наклонным ПЭП характеризуют минимальной глубиной расположения цилиндрического от­ражателя диаметром 2 мм в СО-3Р, эхо-сигналы от которого можно отличить от зондирующего импульса и шумов, возвращающихся из призмы (рисунок 169).

Таблица 5 – Мертвая зона наклонного ПЭП

Рисунок 169 – Проверка мертвой зоны при контроле наклонным ПЭП

В зависимости от взаимного расположения несплошностей по отношению к направлению распространения ультразвука различают лучевую разрешающую способность и фронтальную разрешающую способность. В первом случае отражатели расположены вдоль луча, во втором – поперек.

Лучевая разрешающая способность Δr при контроле эхо-методом определяется минимальной разницей глубины залегания двух одинаковых отражателей, расположенных в непосредственной близости от акустической оси ПЭП, при которой возможно их раздельное выявление. Величина Δr зависит от длительности зондирующего импульса и частоты. Обычно Δr = 1,5λ. Лучевую разрешающую способность главным образом определяет степень демпфирования ПЭП, которая влияет на длительность излучаемых ультразвуковых импульсов. Чем короче излучаемые УЗ-импульсы, тем выше лучевая разрешающая способность. С величиной разрешающей способности по дальности связана точность измерения дальности до дефекта (чем короче наблюдаемый на экране сигнал, тем легче и с большой точностью можно определить его местоположение на линии развертки, а, следовательно, и дальность до отражателя).

Лучевую способность (рисунок 170) оценивают по концентрическим отверстиям разного диаметра в СО-1 при работе с наклонным ПЭП и пазам разной глубины в СО-1 и СО-3Р при работе с прямым ПЭП. При этом если все три отражателя разрешаются, то на экране дефектоскопа наблюдаются три импульса, расстояние между которыми соответствует по стали 5,5 и 11 мм (соответственно для импульсов 1 и 2 и импульсов 2 и 3). Условием разрешения по лучу считается падение амплитуды между эхо-сигналами от двух близко расположенных отражателей более чем на 6 дБ (т.е. более чем в 2 раза).

Рисунок 170 – Проверка лучевой разрешающей способности

Достижение максимальной лучевой разрешающей способности ограничивается теми же факторами, что и достижение минимальной "мертвой" зоны. Сигнал от дефекта, расположенного ближе к преобразователю, действует подобно зондирующему импульсу и мешает выявлению дефекта, импульс которого приходит позднее.

Конечная величина лучевой разрешающей способности мешает иногда выявлению дефектов вблизи противоположной поверхности изделия на фоне интенсивного донного сигнала. В связи с этим у противоположной поверхности изделия имеется неконтролируемая зона (ее также иногда называют "мертвой"), величина которой, однако, в 2–3 раза меньше минимальной глубины прозвучивания.

Основным средством повышения лучевой разрешающей способности служит уменьшение длительности импульса. При контроле изделий большой толщины иногда бывает трудно разделить на экране два близко расположенных импульса. Это ограничение устраняют введением задержанной развертки.

Фронтальную разрешающую способность определяют минимальным расстоянием Δl между одинаковыми по величине точечными раздельно выявляемыми дефектами, залегающими на одной глубине. Фронтальная разрешающая способность зависит от геометрических размеров пьезоэлемента, частоты (чем больше размеры пьезоэлемента и рабочая частота дефектоскопа, тем выше фронтальная разрешающая способность), а также от угла призмы (чем больше угол призмы, тем хуже фронтальная разрешающая способность).

Фронтальную разрешающую способность определяют на образце с двумя отражателями, расположенными на одинаковой глубине (рисунок 171). В качестве отражателей могут быть как плоскодонные отверстия, так и другие отражатели, например, пазы или боковые цилиндрические отверстия, расположенные параллельно поверхности сканирования. Для определения фронтальной разрешающей способности располагают ПЭП над одним из отражателей, посредством сканирования находят максимум эхосигнала от него с амплитудой А 1. Затем перемещают ПЭП в сторону другого отражателя до получения максимального эхосигнала от него с амплитудой А 2. В процессе перемещения ПЭП от одного отражателя к другому амплитуда сигнала проходит через минимальное значение А 3 (когда ПЭП расположен между отражателями). Если разность между меньшей из амплитуд А 1 и А 2 и амплитудой А 3 равна или превышает 6 дБ, то два отражателя различаются. Наименьшее расстояние между отражателями, допускающее такое различение, и будет являться фронтальной разрешающей способностью.

РД 50-407-83 Методические указания

Утверждены Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам № 2254 от 18 мая 1983 г. срок введения установлен

Настоящие Методические указания распространяются на совмещенные наклонные ультразвуковые (далее УЗ) пьезоэлектрические преобразователи (далее ПЭП), в том числе с корректирующими и соединительными пассивными электрическими цепями, работающие по совмещенной схеме в импульсном режиме, в диапазоне номинальных частот от 1,25 до 5,0 МГц с углами призмы от 30° до 55°. Угол ввода поперечных волн в стандартный образец (СО) № 2 по ГОСТ 14782 -76 в диапазоне от 38° до 75°, с наибольшими габаритными размерами плоской контактной поверхности ПЭП от 4 до 60 мм. Произведение радиуса пьезоэлемента на частоту от 10 до 20 мм · МГц, условный коэффициент импульсного преобразования не хуже 90 дБ.

Методические указания устанавливают методику выполнения измерений основных параметров ПЭП, специализированных для контроля сварных соединений:

при аттестации ПЭП органами метрологической службы;

при разработке методик контроля сварных соединений;

в процессе проведения контроля сварных соединений при использовании в методике контроля этих параметров.

Методика выполнения измерений, установленная в настоящих Методических указаниях, может быть в соответствии с положениями ГОСТ 23702 -79 использована при определении параметров ПЭП, входящих в разрабатываемые и выпускаемые дефектоскопы, специализированные для контроля сварных соединений.

Допускается использовать настоящие МУ для выполнения измерений параметров ПЭП с произведением радиуса на частоту от 7 до 30 мм · МГц. Значения погрешностей измерения должны быть определены при этом дополнительно.

Примечание. При наличии в ПЭП пьезоэлемента прямоугольной формы значение радиуса заменяется значением, равным половине длины (ширины) пьезоэлемента.

Термины и определения, используемые в МУ, приведены в приложении 1.

1.1. Основные параметры ПЭП и средства их измерений приведены в таблице.

1.2. Средства измерений должны иметь следующие технические характеристики.

1.2.1.1. Генераторная часть схемы измерений с использованием генератора биполярных импульсов прямоугольной формы (может быть собран на базе двухканального генератора импульсов Г5-56 и др.), работающего в режиме одного колебания (задний фронт импульса положительной полярности совмещен с передним фронтом импульса отрицательной полярности), должна удовлетворять следующим требованиям:

длительность биполярных импульсов (длительность периода одного колебания) должна регулироваться плавно в пределах от 0,15 до 1,5 мкс - 1, 2, 3, 4, 8;

частота следования импульсов должна находиться в пределах от 250 до 1000 Гц;

максимальная амплитуда выходного напряжения на холостом ходу от 3 до 50 В (1 - 8);

коэффициент подавления паразитного шумового сигнала в паузе между импульсами должен быть не хуже /10 (1 - 8);

выходное (внутреннее) сопротивление (37,5 ± 1,5) Ом (1, 2, 3, 4, 8).

Примечание. Параметры генераторной части схемы могут быть определены по методике, изложенной в приложении 2.

1.2.1.2. Приемная часть схемы измерений с использованием универсального осциллографа (типа С1-65 и др.) должна удовлетворять следующим требованиям:

полярность изображения на экране ЭЛТ должна соответствовать полярности сигнала на выходе приемной части схемы измерений - (1 - 4);

основная погрешность измерения амплитуды в частотном диапазоне (0,5 - 7,5) МГц не более 7 % (2, 8);

погрешность измерения временных интервалов не более 5 % (1, 3, 4);

максимальная чувствительность от 20 до 10 мВ/дел (1 - 8);

время восстановления максимальной чувствительности при амплитуде входного сигнала 25 В не более 20 мкс - (1 - 3; 5 - 8) и не более 0,5 мкс (4);

входная емкость (включая емкость соединительного кабеля) не более 50 пФ (1 - 4, 8);

входное сопротивление не менее 10 кОм - 1, 2, 3, 4, 8.

1. В таблице: + - рекомендуемое средство измерения, (+) - допускаемое средство измерения.

2. При измерении некоторых параметров ПЭП с использованием одного и того же СО (например, в пределах одного предприятия) отклонения результатов измерений относительно среднего значения меньше значений погрешностей, приведенных в таблице. Значения этих отклонений равны: для или ± 18 %; для О'О" ± 0,7 мм; для α ₁ ± 1°; для Θ₁ ± 1,5°.

3. Погрешность измерения параметров 1 и 3, указанная в таблице, имеет место при наличии в эхо-сигнале не менее шести полупериодов колебаний, подлежащих измерению согласно п. 3.2.1 настоящих МУ. При меньшем числе полупериодов погрешность настоящими МУ не регламентируется.

4. Указанная в таблице погрешность измерения α ₁ соответствует преобразователям с углом призмы от 30° до 40° включительно. Для преобразователей с углом призмы более 40° и до 50° погрешность измерения α ₁ не превышает 3,5°. Для ПЭП с углом призмы более 50 ° погрешность настоящими МУ не регламентируется.

1.2.1.3. Блок задержки синхроимпульса (в качестве которого может быть использован генератор импульсов типа Г5-54 или другие устройства) должен удовлетворять следующим техническим требованиям:

временный сдвиг выходного импульса относительно входного должен регулироваться в пределах от 0,1 до 1000 мкс (1 - 5); погрешность установки временного сдвига не более 0,1 мкс (5).

1.2.1.4. Генераторная часть схемы измерений с использованием электронного генератора эхо-импульсного УЗ прибора неразрушающего контроля (например, ДУК-66П, УД-10П, УД-13УР и др.) должна удовлетворять следующим техническим требованиям:

номинальные частоты должны располагаться в диапазоне от 1,25 до 5 МГц (6 - 8);

частота следования импульсов должна находиться в пределах от 250 до 1000 Гц;

амплитуда выходного напряжения на нагрузке, состоящей из параллельно соединенных емкости 1000 пФ и сопротивления 100 Ом не менее 50 В при ударном возбуждении и 10 В при радиоимпульсном возбуждении - (6 - 8).

1.2.1.5. Приемная часть схемы измерений с использованием приемника эхо-импульсного УЗ прибора неразрушающего контроля должна удовлетворять следующим требованиям:

максимальная чувствительность приемника от 20 мкВ до 5 мВ на половину шкалы ЭЛТ - (6 - 8);

погрешность установки ослабления 6 дБ аттенюатором приемника, не более 0,7 дБ (8).

1. Цифрами 1 - 8 указаны номера параметров ПЭП из таблицы, для измерения которых обязательно выполнение данного технического требования. Для измерения остальных параметров ПЭП данное требование является рекомендуемым.

2. Допускается использование приборов (выпускаемых промышленностью и нестандартных), перекрывающих по частям необходимые диапазоны измерений при соблюдении требуемой точности. При выборе средств измерений конкретных типов необходимо обеспечить возможность их взаимной синхронизации для устойчивой работы измерительной схемы.

1.2.2.1. Стандартный образец № 2 с плоской поверхностью ввода и цилиндрическим боковым отражателем Ø 6 мм и с параметрами по ГОСТ 14782 -76 (1, 3, 4, 7, 8).

1.2.2.2. Стандартный образец № 3 полуцилиндрической формы с параметрами по ГОСТ 14782 -76 (1, 4, 5).

1.2.2.3. Стандартные образцы №№ 2 и 3 должны быть дополнительно аттестованы по отклонению числового значения величины измеренного при установке ПЭП на конкретный стандартный образец относительно числового значения . измеренного на исходном (эталонном) стандартном образце. Это отклонение не должно превышать 10 %. Для всех номинальных частот и углов призмы, регламентированных настоящим Методическими указаниями - 2.

1.2.2.4. Стандартный образец № 3 по п. 1.2.2.2 должен быть дополнительно аттестован по систематической поправке для определения точек О'О" с погрешностью не более ±1 мм (6).

Дополнительную аттестацию проводят при необходимости измерения параметра О'О" у ПЭП с углами призмы более 35 °. Аттестацию рекомендуется проводить при помощи образцовых ПЭП, по методике, изложенной в приложении 3.

Примечание. Допускается использование других образцов и акустических; нагрузок, не ухудшающих погрешностей измерения.

1.2.3. Средства измерения и фиксации геометрических параметров ПЭП.

1.2.3.1. Штангенциркуль с погрешностью измерений не более 0,1 мм (6).

1.2.3.2. Устройство для нанесения рисок на боковые грани призмы со следующими требованиями:

- погрешность нанесения риски относительно оси СО № 3 не более 0,2 мм (6),

- толщина наносимой риски не более 0,4 мм (6).

Примечание. Уменьшение погрешности можно осуществить проведением следующих операций:

1 ) уменьшением входной емкости приемной части схемы измерений до 10 пФ путем использования усилителя УС-ОА-2 (см. приложение 4 настоящих МУ) с максимально коротким (не более 5 см) соединительным кабелем;

2 ) снижением допуска на разброс номинального сопротивления 37,5 Ом путем применения точных омметров и аттенюаторов при аттестации генератора биполярных импульсов (см. приложение 2 настоящих МУ);

3 ) использованием более точных средств линейно-угловых измерений (в том числе специальных) для повышения точности отсчета углов ввода на СО № 2;

4 ) применением стандартных образцов с малым отличием скорости звука (менее 0,5 %) и ослаблением эхо-сигнала (менее 5 %) относительно исходного (эталонного) образца;

5 ) измерением всех временных параметров при помощи блока задержки синхроимпульса, с использованием осциллографа в качестве индикатора местоположения нужной точки сигнала по временной оси (оси X ), а в качестве блока задержки использованием приборов типа И2-25, И2-17 и им подобных, обеспечивающих установку задержки с погрешностью не более 2 нс;

6 ) измерением амплитудных параметров при помощи точного аттенюатора, включаемого на вход осциллографа, при использовании последнего в качестве индикатора местоположения нужной точки сигнала по амплитудной оси (оси Y ). В качестве точного аттенюатора рекомендуется применять магазин затуханий М350-2 с погрешностью измерений не более 1 %. При необходимости предотвращения шунтирования схемы малым входным сопротивлением аттенюатора рекомендуется подключать его через высокоомный усилитель (например, через УС- OA 1 по приложению 4 ).

2.1. При измерении должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

относительная влажность воздуха (65 ± 15) %;

атмосферное давление (100 ± 4) кПа (750 ± 30) мм рт.ст.;

напряжение электропитания приборов (220 ± 11) В;

частота питающей сети (50 ± 1) Гц.

2.2. Вибрация, внешние электрические или магнитные поля должны либо отсутствовать, либо находиться в пределах, не увеличивающих погрешность измерений.

2.3. Время прогрева приборов, используемых при проведении измерений, выбирают согласно техническому описанию на приборы.

2.4. Если конструкция ПЭП предусматривает наличие соединительного кабеля длиной не менее 50 см, все параметры измеряют с данным кабелем. Во всех остальных случаях при измерении параметров ПЭП используют соединительный кабель с параметрами: волновое сопротивление (50 ± 3,0) Ом; емкость кабеля (60 ± 3) пФ.

При внешнем осмотре должно быть установлено, что ПЭП снабжен всеми необходимыми деталями и имеет маркировку. На одной из нерабочих граней ПЭП или в документации на него должен быть указан угол призмы, погрешность изготовления которого не превышает ±0,5°, а также указана номинальная частота. Отклонение от номинальной частоты не должно превышать 30 %. Допускается вместо угла призмы указывать угол ввода или угол наклона акустической оси в стали.

Примечание. Преобразователи без номеров и с номерами, нанесенными непосредственно на их рабочую поверхность, к измерениям не допускаются.

3.2. Определение параметров ПЭП.

Для измерений параметров используется схема установки, приведенная на рисунке. Генератор биполярных импульсов 1 подключают к преобразователю 3 через устройство согласования 2 в случае, если его выходное сопротивление отличается от 37,5 Ом или при необходимости развязки переменной и постоянной составляющей токов генератора.

А - генераторная часть схемы измерений; F - приемная часть схемы измерений; 1 - генератор электрических импульсов; 2 - устройство согласования; 3 - преобразователь; 4 - стандартный образец; 5. 5' - ограничители амплитуд; 6. 6' - усилители; 7 - регистратор электрических сигналов; 8 - блок задержки синхроимпульса.

Ограничители 5 и 5' с одинаковым двухсторонним ограничением рекомендуется использовать для устранения перегрузки осциллографа 7 зондирующим сигналом, а усилители 6 и 6' - для усиления эхо-сигнала при измерении параметров ПЭП с малыми коэффициентами преобразования (хуже 60 дБ). Рекомендуется уровень ограничения каждого ограничителя устанавливать в пределах от 0,3 до 0,7 В, а коэффициенты усиления каждого усилителя в пределах от 15 до 30 дБ. Чувствительность приемной части схемы измерений с использованием осциллографа, усилителей и ограничителей может быть определена по методике, изложенной в приложении 5.

Блок задержки синхроимпульса 8 (в качестве которого может быть применен генератор электрических импульсов с регулируемой задержкой относительно импульса внешней синхронизации) рекомендуется использовать для задержки начала горизонтальной развертки осциллографа с целью более детального рассмотрения эхо-сигналов и повышения точности измерения их параметров.

При определении основных параметров нестабильность (погрешность) акустического контакта не должна превышать ±1 дБ. Если нестабильность выше 1 дБ, то необходимо многократно измерить параметр ПЭП и усреднить результаты измерений. Число n многократных измерений n = D 2. где D - средняя квадратическая погрешность (в дБ), обусловленная акустическим контактом одиночного измерения (значение D для ПЭП конкретных типов определяют на стадии предварительного исследования одного или нескольких аналогичных ПЭП). При n > 10 ПЭП к измерениям не допускается.

Акустический контакт между ПЭП и стандартным образцом обеспечивается контактной смазкой.

3.2.1. Определение частоты максимума условного коэффициента преобразования .

Для измерений используют генератор биполяных импульсов, осциллограф и СО № 2. Допускается отклонение диаметра цилиндрического отражателя в СО № 2 в пределах от 6 до 5 мм.

При использовании двухканального генератора прямоугольных импульсов для создания биполярного импульса необходимо установить одинаковую амплитуду и длительность разнополярных импульсов, а задний фронт импульса одной полярности совместить с передним фронтом импульса обратной полярности.

Устанавливают длительность биполярного импульса генератора D t = 1 / f_н. где f_н - номинальная частота ПЭП. Аттенюатором усилительного тракта осциллографа устанавливают амплитуду эхо-сигнала на экране осциллографа, удобную для наблюдения. Притирают ПЭП к СО, перемещая его в направлении, перпендикулярном к оси цилиндрического отражателя, и, поворачивая вокруг своей оси, устанавливают в положение, при котором эхо-сигнал имеет максимальную амплитуду.

При помощи осциллографа определяют среднюю длительность Т периода частоты заполнения эхо-сигнала и рассчитывают частоту = 1 / Т. При измерениях Т необходимо использовать периоды колебаний частоты заполнения, амплитуда которых превышает 1 /₁₀ максимальной амплитуды эхо-сигнала.

Если амплитуда эхо-сигнала недостаточна для измерения малочувствительных ПЭП, то допускается замена стандартного образца № 2 стандартным образцом № 3.

3.2.2. Измерение условной длительности эхо-сигнала τ У.

Для измерения применяют и подготавливают средства по п. 3.2.1.

Устанавливают длительность импульса генератора D t = T .

В зависимости от используемой при контроле сварных соединений полярности эхо-сигнала измеряют длительность τ У + эхо-сигнала на уровне 0,5 (-6 дБ) от его максимальной положительной амплитуды либо измеряют длительность τ У - эхо-сигнала на уровне 0,5 (-6 дБ) от его максимальной отрицательной амплитуды.

Примечание. Допускается характеризовать преобразователь средним значением τ У ср = ( τ У + + τ У - ) / 2.

3.2.3. Определение условного коэффициента импульсного преобразования .

Для измерения используют средства по п. 3.2.1 с заменой СО № 2 на СО № 3. Стандартные образцы должны удовлетворять требованию п. 1.2.2.3.

Подготовку к измерениям проводят так же, как в п. 3.2.2.

Измеряют максимальную положительную либо отрицательную . либо среднюю амплитуду эхо-сигнала . Измеряют амплитуду возбуждающего импульса генератора U_r. В зависимости от используемой при контроле сварных соединений полярности рассчитывают условный коэффициент импульсного преобразования по одной из формул

Примечание. Значение рекомендуется определять путем измерения максимального размаха (суммы максимальной положительной и отрицательной) амплитуд эхо-сигнала и импульса генератора.

3.2.4. Определение местоположения точек пересечения линий выхода с боковыми поверхностями призмы - О'О".

Для измерений используют: в качестве генератора - генератор биполярных импульсов либо генератор УЗ прибора НК: в качестве приемника - осциллограф либо приемник УЗ прибора НК; СО № 3 по п. 1.2.2.2 (для углов призмы менее 35°) и СО № 3 по п. 1.2.2.4 (для углов призмы более 35°).

При применении генератора биполярных импульсов устанавливают длительность электрического импульса D t ≈ 1 / f_н где f_н - номинальная частота ПЭП. При использовании УЗ прибора НК. включают его для работы на номинальной частоте, соответствующей номинальной частоте ПЭП. Аттенюатором усилительного тракта приемника (осциллографа или приемника УЗ прибора) либо ручкой регулировки амплитуды генератора устанавливают амплитуду эхо-сигнала на экране электроннолучевой трубки, удобную для наблюдения.

Притирают ПЭП к СО, перемещая его в направлении, перпендикулярном к оси образца, и, поворачивая его вокруг своей оси, устанавливают в положение, при котором амплитуда первого эхо-сигнала максимальна. Фиксируют (путем измерения расстояния до передней грани или до любой реперной точки) точки, лежащие на оси симметрии образца и принадлежащие боковым граням призмы.

К измеренным значениям координат точек прибавляют поправку, полученную при дополнительной аттестации СО № 3 образцовыми ПЭП или взятую из номограмм, утвержденных органами Государственной метрологической службы. Полученные координаты соответствуют координатам точек О'О".

Для измерений используют электронную аппаратуру по п. 3.2.4 и СО № 2. Допускается проводить цилиндрическое сверление в образце с диаметром в пределах от 5 до 6 мм.

Притирают ПЭП к СО и, перемещая его в направлении, перпендикулярном оси цилиндрического отражателя, и поворачивая вокруг своей оси, устанавливают в положение, при котором эхо-сигнал имеет максимальную амплитуду. По шкале углов на боковой поверхности образца определяют значение угла ось при котором риска шкалы углов совпадает с точкой О'. нанесенной на призме ПЭП.

3.2.6. Определение ширины углового (линейного) захвата Θ ₁. Для измерений применяют и подготавливают средства по п. 3.2.5. При использовании электронного блока УЗ прибора НК необходимо (при помощи параллельного осциллографа) убедиться, что частота заполнения эхо-сигнала отличается от частоты (измеренной по п. 3.2.1 ) не более чем на 10 %.

Фиксируют уровень эхо-сигнала, соответствующего положения ПЭП при определении α₁ . Увеличивают аттенюатором приемника электрических сигналов его чувствительность на 6 дБ. Перемещая ПЭП в сторону меньших значений угла α, устанавливают ПЭП в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала от цилиндрического отражателя уменьшится до зафиксированного ранее уровня. По шкале углов отсчитывают угол α _min. Перемещая ПЭП в сторону больших значений угла α, устанавливают ПЭП в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала совпадает с зафиксированным уровнем. По шкале углов отсчитывают угол α _max. Вычисляют ширину углового захвата Θ ₁ = α _max - α _min.

При определении ширины линейного захвата вместо измерения углов измеряют штангенциркулем расстояние, на которое перемещается ПЭП от угла α _max до угла α _min.

3.2.7. Определение условной длительности реверберационных шумов τ_рш.

Для измерения используют и подготавливают средства по п. 3.2.1.

Осциллографом измеряют условную длительность реверберационных шумов на уровне, равном максимальной положительной амплитуде эхо-сигнала либо уровне, равном максимальной отрицательной амплитуде эхо-сигнала . Средняя длительность . Длительность реверберационных шумов отсчитывают от переднего фронта импульса генератора до точки пересечения реверберационного сигнала с горизонтальной линией шкалы осциллографа, расположенной на уровне максимальной амплитуды эхо-сигнала.

3.2.8. Определение времени задержки эхо-сигнала τ_пр в ПЭП. Для измерения используют электронные приборы по п. 3.2.1 и СО № 3.

Притирают ПЭП к СО и, перемещая его, совмещают точки О'О" с осью образца.

Осциллографом измеряют интервал времени между зондирующим и первым эхо-сигналом τ₀₁ а также интервал времени между первым и вторым эхо-сигналами τ₁₂. Рассчитывают время задержки эхо-сигнала в ПЭП τ_пр = ( τ₀₁ - τ₁₂ ) / 2.

1. Частота максимума условного коэффициента преобразования - это частота f_ИИ по ГОСТ 23702 -79 при нагрузке ПЭП с электрической стороны на конечное электрическое сопротивление заданной величины.

2. Условный коэффициент импульсного преобразования . ( . . ) - отношение максимального напряжения эхо-сигнала к напряжению сигнала возбуждения ПЭП, при специальной указанной форме импульса возбуждения, при установленном значении электрической нагрузки, при установке ПЭП на указанный стандартный образец.

3. Точка выхода - точка пересечения акустической оси ПЭП с рабочей поверхностью ПЭП.

4. Линия выхода - линия, проходящая через точку выхода, перпендикулярная акустической оси ПЭП и лежащая на рабочей поверхности ПЭП.

5. Угол ввода α ₁ - угол между нормалью к поверхности, на которой установлен ПЭП, и линией, соединяющей центр цилиндрического отражателя с точкой выхода при установке ПЭП в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала от отражателя наибольшая.

6. Условная длительность эхо-сигнала τ у (τ У + ; τ У - , τ ср ) - длительность эхо-сигнала на уровне (-6 дБ) от его максимальной амплитуды при установке ПЭП на стандартный образец, при возбуждении импульсом установленной формы, при установленном значении электрической нагрузки.

7. Огибающая амплитуд эхо-сигнлов U ° (α) - это угловая (линейная) зависимость амплитуды эхо-сигналов при прямолинейном перемещении ПЭП по плоской поверхности стандартного образца с цилиндрическим отражателем в направлении, перпендикулярном к оси цилиндрического отражателя.

Ширина углового (линейного) захвата Θ₁ - разность углов α _max - α _min (расстояние в мм между точками на шкале СО № 2, соответствующим углам α _max и α _min ), при которых функции U ° (α) принимают значения на уровне 0,5 (-6 дБ) от максимальной амплитуды эхо-сигнала.

8. Время задержки эхо-сигнала в ПЭП τ_пр - двойное время задержки сигнала от момента подачи электрического сигнала на разъем ПЭП до момента появления акустического сигнала в точке выхода.

9. Условная длительность реверберационных шумов τ_рш ( . . ) - длительность временного интервала между передним фронтом импульса возбуждения ПЭП и точкой реверберационного сигнала, амплитуда в которой равна амплитуде эхо-сигнала.

Возможность плавной регулировки длительности импульсов в заданном диапазоне установки частоты следования импульсов и установления максимальной амплитуды выходного напряжения в заданных интервалах проверяют с помощью осциллографа, параметры которого удовлетворяют требованиям по п. 1.2.1.2.

Подавление сигнала в паузе между импульсами определяют с помощью схем, приведенных в приложении 4 при отключенном ПЭП. При этом измеряют напряжение генератора биполярных импульсов U_r и напряжение паразитных шумов U_m в паузах между импульсами. Коэффициент подавления сигнала определяется по формуле K_n = U_m / U_r.

Для аттестации СО № 3 используют электронные приборы по п. 3.2.4 и образцовые преобразователи типов ПНО-2,5-50 и ПНО-2,5-40, разработанные и аттестованные Хабаровским филиалом ВНИИФТРИ. Образцовые преобразователи имеют следующие параметры:

произведение радиуса пьезоэлемента на частоту 15 (мм ´ МГц); частота =(2,5 МГц ± 10) %; коэффициент не хуже 70 дБ; длительность τ У = (2,5 ± 1,5) мкс; длительность τ_рш не более 8 мкс; время τ_пр менее 12 мкс; погрешность местоположения точек О'О" ± 0,7 мм; угол призмы β = 40° и 50°.

Аттестацию проводят следующим образом.

Устанавливают длительность биполярного импульса (или частоту УЗ прибора НК) и амплитуду эхо-сигнала согласно п. 3.2.4. Притирая образцовый ПЭГГ с аттестуемым СО № 3 и перемещая его в направлении, перпендикулярном к оси образца, устанавливают ПЭП в положение, при котором амплитуда первого эхо-сигнала максимальна. Измеряют с помощью штангенциркуля расстояние D X_i между точкой О' (или О" ) преобразователя и центром стандартного образца. Заново притирая образцовый ПЭП, повторяют все операции по измерению расстояния D X_i. Количество п многократных измерений D X_i берут равным 10. D Х рассчитывают по формуле . Значения D X соответствуют систематической поправке, учитываемой при аттестации рабочих ПЭП.

Схема (рис. 1 ) позволяет реализовать измерения коэффициентов преобразования до 60 дБ при времени восстановления максимальной чувствительности (после перегрузки зондирующим сигналом) не более 0,5 мкс. Выносные электрические нагрузки, каждая по 50 Ом, входят в комплект генератора Г5-56. Согласующее устройство, состоящее из двух емкостей по 470 н ф и двух сопротивлений по 25 Ом, обеспечивает стандартизованное выходное сопротивление, равное 37,5 Ом, а также развязку переменной составляющей тока генератора.

А - генераторная часть схемы измерения; Б - приемная часть.

Схема (рис. 2 ) позволяет измерять параметры ПЭП в диапазоне номинальных частот от 1,25 до 2,5 МГц с коэффициентами преобразования до 65 дБ при установке ручек выходных аттенюаторов Г5-30 в положение 10 дБ, при времени восстановления максимальной чувствительности не более 0,5 мкс (установка выходных ручек аттенюатора в положение 0 дБ с целью увеличения диапазона измерения приводит к значительной погрешности измерения величины τ_рш ). Ограничитель амплитуд (ОА) предотвращает чрезмерную перегрузку осциллографа зондирующим сигналом генератора. Для измерения неискаженной ограничителем амплитуды генератора осциллограф подключается к точке С.

А - генераторная часть схемы измерений; В - приемная часть схемы измерений; * - элементы подбирают при регулировке ОА (по симметричности ограничения, по минимуму паразитных выбросов после окончания зондирующего импульса, по коэффициенту передачи)

Схема (рис. 3 ) позволяет измерять параметры ПЭП со значениями до 90 дБ при времени восстановления максимальной чувствительности не более 0,5 мкс. Пятидесятиомные нагрузки входят в комплект генератора Г5-56. Согласовывающее устройство обеспечивает равенство выходного сопротивления стандартному сопротивлению 37,5 Ом. Ограничитель амплитуд (ОА) ограничивает зондирующий сигнал до уровня 0,5 - 0,7 В. Малошумящий усилитель - ограничитель амплитуд УС-ОА-1, принципиальная схема и амплитудно-частотная характеристика которого приведена на рис. 4. усиливает зондирующий и эхо-сигналы на 25 - 29 дБ 20 - 27 раз в полосе частот от 2,5 до 10 МГц и одновременно ограничивает зондирующий сигнал на своих выходных клеммах до уровня 0,5 - 0,7 В. Ограничитель амплитуд УС-ОА-1 собран на диодах D ₆ и D ₇ . Собственный уровень шума, приведенного по входу, не превышает 10 мкВ, что обеспечивается на входе двух параллельно соединенных малошумящих полевых транзисторов КП303Г, работающих в режиме усиления.

Рис. 4. Малошумящий усилитель - ограничитель амплитуд УС-OA -1:

а - принципиальная схема; б - амплитудно-частотная характеристика; Т₁. Т₂ - КП303Г; Т₃ - КП303В; Т₄ - КТ325В; Т₅ - КТ315Г; Т₆. Т₇ - КД522Б; * - подбираются при настройке на минимум времени восстановления максимальной чувствительности

Усилитель УС-ОА-1 используется как дополнительный предусилитель к усилителю УС-ОА-2 при измерении слабочувствительных ПЭП с номинальной частотой 5 МГц.

Ограничитель-усилитель УС-ОА-2, принципиальная схема и амплитудно-частотная характеристика которого приведена на рис. 5. усиливает зондирующий и эхо-сигналы на (38 - 43) дБ (в 80 - 130 раз) и одновременно ограничивает зондирующий сигнал. Ограничитель выполнен на диодах D₃. D₄. УС-ОА-2 используется как основной усилитель во всем рабочем диапазоне частот.

Схема (рис. 6 ) позволяет измерить параметры ПЭП с до 70 дБ при времени восстановления предельной чувствительности не более 20 мкс. Типовые усилители УЗ-33 обеспечивают усиление (20 - 25) дБ при входном сопротивлении 50 Ом. Ограничители амплитуд ОА. ОА' «срезают» зондирующий сигнал на уровне (0,5 - 0,7) В.

а - принципиальная схема; б - амплитудно-частотная характеристика; Т₁ - КП302А; Т₂. T₃. Т₆ - КТ339А; τ₃. τ₄ - КД522А ; * - подбирается при настройке на минимум времени восстановления максимальной чувствительности

А - генераторная часть схемы измерений; Б - приемная часть схемы измерений

Схема (рис. 7 ) позволяет измерять параметры ПЭП с до 70 дБ при времени восстановления предельной чувствительности не более 20 мкс. Типовой усилитель УЗ-29 обеспечивает усиление в пределах (15 - 30) дБ. Блок ОА ограничивает сигнал на уровне (0,5 - 0,7) В.

А - генераторная часть схемы измерений; Б - приемная часть схемы измерений

Аттестацию приемной части схемы измерений по чувствительности проводят следующим образом.

Генератор гармонических сигналов (типов Г4-102, Г4-106 и др.) подключают через аттенюатор (типа М350-2) с погрешностью не более 2 % к осциллографу, используемому для измерения параметров ПЭП. С помощью образцового аттенюатора устанавливают амплитуду сигнала на входе осциллографа в пределах от 0,05 до 0,1 В. На осциллографе фиксируют амплитуду сигнала и положение ручек аттенюатора осциллографа, определяющих его чувствительность К_осц (В/дел.). Затем между образцовым аттенюатором и осциллографом включают усилители и ограничители приемной части схемы измерений. Образцовым аттенюатором восстанавливают амплитуду сигнала на экране осциллографа до ранее зафиксированного значения. Чувствительность приемной части схемы измерений К_пр определяют по формуле К_пр = К_осц / К_атт. где К_атт - введенное при восстановлении сигнала до ранее зафиксированного уровня значение показаний аттенюатора (в разах).