Реферат 1
Введение 2
1 Методы ультразвукового зондирования 9
1.1 Физические свойства и особенности распространения ультразвука 9
1.2 Метод Кирхгофа. Угловой спектр плоских волн 9
1.3 Основные параметры ультразвука 10
1.4 Разновидности ультразвуковых волн 11
1.5 Генерация ультразвука 12
1.6 Прием и обнаружение ультразвука 12
1.7 Ультразвуковые дефектоскопы 13
1.8 Импульсные ультразвуковые дефектоскопы 14
1.9 Основные методы ультразвуковой дефектоскопии 15
1.9.1 Эхо-метод 15
1.9.2 Теневой метод 16
1.9.3 Зеркальный метод 17
1.10 Метод Столта 17
2 Ультразвуковая дефектоскопия через воду 19
2.1 Описание схемы измерений 19
2.2 Решение прямой задачи с учётом влияния неоднородных преград 19
2.3 Решение обратной задачи с учётом влияния неоднородных преград 21
2.4 Численное моделирование 22
3. Экспериментальные исследования 25
3.1 Описание экспериментальной установки 25
3.2 Описание эксперимента 28
3.3 Восстановление изображений с учётом влияния неоднородных преград 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32
Существует несколько методов неразрушающего контроля для визуализации объектов в воде. Наиболее перспективный на сегодняшний день является метод синтеза апертуры при зондировании через иммерсионную среду. Данный метод обладает важными преимуществами: высокой чувствительностью к дефектам, большой производительностью, возможностью вести контроль без нарушения целостности детали, низкой стоимостью контроля. С помощью ультразвуковых методов контроля можно получить информацию о дефектах, расположенных на глубине в различных материалах, изделиях и сварных соединениях. Наиболее целесообразно производить зондирование исследуемого объекта через иммерсионную согласующую среду, иначе при зондировании через воздух акустический сигнал не будет проникать внутрь объекта, что не позволит визуализировать скрытые дефекты. Иммерсионная дефектоскопия осуществляется для различных промышленных изделий, например для труб и цилиндров [1,2]. Разрабатываются технологии повышения разрешения и чувствительности за счёт сжатия зондирующих импульсов [3,4]. Для визуализации объектов ультразвуковыми полями применяется технология синтеза апертуры [5].
Автоматизация ультразвукового контроля позволяет получить объективную картину качества изделия. Методы ультразвуковой дефектоскопии стали основными в различных отраслях : в энергетике, тяжелом и химическом машиностроении, на железнодорожном транспорте , с судостроении.
Для проникновения акустической волны в исследуемый объект необходимо наличие согласующих сред, или иммерсионных сред, обеспечивающих согласование датчика и материала исследуемого объекта. В ряде случаев удобно использовать в качестве иммерсионной среды воду (в силу её доступности) или другую жидкость. Вода обеспечивает согласование
датчика с большинством плотных объектов. Данный подход широко применяется в промышленности для дефектоскопии, в медицине для диагностики и контроля хирургических вмешательств. Так же есть много методов визуализации ультразвуковой дефектоскопии.
Метод «Тактированной фазированной решетки». Происходит поочередное возбуждение каждого преобразователя решетки. Ультразвук проходит во всех направлениях. Отраженные сигналы принимаются всеми преобразователями одновременно. Формируется матрица временных данных, потом эта матрица используется для получения изображения. На рисунке 1 представлены результаты данного эксперимента, полученные в [1].
Существует метод, предназначенный для визуализации и ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия. Пьезопреобразователи антенной решетки размещаются на объекте контроля. Расстояния между двумя антенными решетками превышают половину длины ультразвуковой волны. Происходит циклическое ультразвуковое облучение объекта, поочередно каждым преобразователем антенной решетки, и прием ультразвуковых волн и их электрических сигналов. Обработка цифрового сигнала описана в [7]. На рисунке 2 представлены результаты данного метода для колесной оси.
Кроме того, широко применяется способ ультразвуковой компьютерной томографии. В системах ультразвуковой диагностики используются ультразвуковые преобразователи в виде акустических блоков. Блок содержит до 128 элементов. На рисунке 3 показано изображение печени человека [8].
В данной работе предлагается метод визуализации скрытых объектов в иммерсионной среде для ультразвуковой дефектоскопии. Преимуществом этого метода является то, что учитывается форма оболочки (преграды) для более точной визуализации дефекта.
Цель работы: Разработать метод трехмерной ультразвуковой томографии в воде, учитывающий преломление волн в преградах известной формы.
Задачи:
1. Решить прямую и обратную задачи акустического моностатического зондирования в иммерсионной среде.
2. Собрать экспериментальную установку.
3. Проверить решение численно и экспериментально.
4. Провести численное моделирование.
5. Разработать программное обеспечение для обработки экспериментальных данных.
1. Предложен метод томографии через неоднородные преграды.
2. Метод проверен результатами численного моделирования и экспериментально.
3. Показано, что учет влияния фоновых неоднородностей предложенным методом позволяет корректно восстановить изображение рассеивающих объектов.
