LECTURE 5
MA’RUZA: SOYA USULI MOHIYATI. ULTRATOVUSH NAZORATI JIHOZLARI
Reja:
5.1. Nazorat texnologiyasi
5.2. Ultratovush bilan nazorat qilishni mexanizatsiyalash va avtomatlashtirish
5.1. Nazorat texnologiyasi
Nuqsonlarning kattaligini o‘lchash va turini baholash. Amaliyotda aniqlangan nuqsonning kattaligi va turini baholash uchun nuqsonning istalgan sharoitida har qanday operator osongina o‘lchaydigan va oddiy raqamlar shaklida ifodalanadigan axborot belgilaridan foydalaniladi. Choklar sifatini baholash uchun odatda nuqsonlarning quyidagi o‘lchanadigan tavsiflaridan foydalaniladi:
1. Aks-sado-signal amplitudasi qaytaruvchi, u nuqsonning yuzasining ultratovush dastasi o‘qiga perpendiklyar bo‘lgan tekislikka proeksiyasiga mutanosib bo‘ladi.
2. Shartli uzunlik, u o‘zgartkichning chok bo‘ylab siljish zonasi uzunligi bilan aniqlanib, topilgan nuqsondan kelayotgan aks-sado-signal ana shu zona doirasida qayd etiladi.
3. Shartli balandlik, u nuqsonlarning yotish chuqurliklari orasidagi farqga teng bo‘lib, bu chuqurliklar qiya o‘zgartkichning chekka holatlarida, uni chok o‘qiga nisbatan perpendikulyar tarzda siljitib o‘lchanadi. Qiya o‘zgartkichning chekka holatlarida deganda nuqsondan kelayotgan aks-sado-signalning defektoskop yoyilmasida paydo bo‘lishi va yo‘qolishiga mos keluvchi holati tushuniladi.
4. Chokning uzunlik birligiga to‘g‘ri keluvchi nuqsonlar soni
5. Nuqsonning chok kesimi va uzunligi bo‘yicha koordinatalari. Nuqson turini baholash uchun quyida ko‘rib chiqiladigan qo‘shimcha axborot belgilaridan foydalaniladi. Nuqsonning payvand chokdagi o‘rni uchta koordinata bilan aniqlanadi, yani N – yuzaga normal bo‘yicha hisoblanadigan nuqsonning yotish chuqurligi; X – buyumning yuzasi bo‘ylab izlagichning nurlanish markazidan nuqsongacha bo‘lgan oraliq; L – chok o‘qi bo‘ylab nuqsondan qandaydir tanlangan hisoblash nuqtasigacha bo‘lgan oraliq.
Defektoskopning chuqulikni o‘lchaydigan qurilmasi zondlovchi impuls bilan nuqsondan kelayotgan aks-sado-signal orasidagi vaqt oralig‘ini T ni o‘lchaydi. Ultratovush to‘lqinlarining metall va prizmada tarqalish tezliklari hamda ultratovushni kiritish burchaklari odatda ma’lum bo‘lgani uchun T ga qarab N va X ni aniqlash mumkin.
Ultratovushli defektoskopiada aks-sado-signal amplitudasi nuqsondan kelayotgan aks-sado-signali o‘sha o‘zgartkichning o‘zi malum kattalikdagi va geometrik shakldagi tayanch qaytargichdan olgan qandaydir tayanch signal bilan solishtirishdan iborat bo‘lgan usul bilan o‘lchanadi.
Qanday turdagi nuqson aniqlanganligi oldindan ma’lum bo‘lganda edi, u holda nuqsondan kelayotgan aks-sado-signalni shakli nuqson shakliga eng yaqin bo‘lgan sun’iy qaytargichdan kelayotgan signal bilan solishtirish eng to‘g‘ri bo‘lardi. Ammo ko‘pincha nuqsonning turini etarlicha ishonch bilan aniqlash mumkin bo‘lmaydi. Bundan tashqari, nuqsonning o‘lchami har qanday o‘lchashda hosil bo‘luvchi biron bir standartlashtirilgan qiymat orqali ifodalanmog‘i kerak. SHu bois aks-sado-signal amplitudasini o‘lchashni bir hillashtirish maqsadida nuqsonning ekvivalent yuzi (yoki ekvivalent diametr) tushunchasi joriy etilgan.
Nuqsonning ekvivalent yuzi Se nuqson joylashgan chuqurlikda joylashgan va o‘sha amplitudadagi aks-sado-signal beradigan sun’iy qaytargich (yassi tubli teshik tubi) ning yuzi bilan o‘lchanadi. Ekvivalent diametr ham shu tarzda aniqlanadi. Nuqsonning ekvivalent o‘lchamini qo‘shilgan sxema bo‘yicha qiya o‘zgartkich bilan aniqlashda yassi tubli teshikning o‘qi dastaning akustik o‘qiga o‘qdosh bo‘ladi, BA-izlagichlar bilan o‘lchashda esa teshikning o‘qi yuzaga perpendikulyar bo‘ladi.
Nuqsonlarning ekvivalent o‘lchamini o‘lchashning ikki usuli: test - namunalar yordamida va ARD-diagrammalar bo‘yichao‘lchash usullari mavjud. Birinchi usuldan nuqsondan kelayotgan aks-sado-signal test – namunada nuqson yotgan chuqurlikda tayyorlangan turli kattalikdagi yassi tubli teshiklardan kelayotgan signal bilan ketma ket solishtiriladi. Test-namuna nazorat qilinadigan buyumning ayni nushasidan iborat. Nuqsonlarning ekvivalent o‘lchamini o‘lchashga doir barcha amallar shundan iboratki, bunda nuqsondan kelayotgan aks-sado-signalga teng aks-sado-signal kelayotgan teshikni topish zarur bo‘ladi.
Usulning asosiy afzalliklariga uning oddiyligi va qulayligi kiradi. Ammo yassi tubli qaytarkichlarning diametri va joylashish chuqurligi bo‘yicha keng to‘plamlari namunalarini ko‘p miqdorda tayyorlash zarurligi usulning kamchiligi hisoblanadi. Bundan tashqari, test–namuna yuzasining sifatini va akustik xossalari nazorat qilinadigan buyumga to‘la to‘kis mos bo‘lishi kerak
Ekvivalent o‘lchamini o‘lchashning boshqa usulini Ermolov I.N. va Krautkremer I. ishlab chiqqan bo‘lib, u ilmiy tajriba yoki hisoblab chiqarish orqali olingan maxsus ARD-diagrammalardanfoydalanishga asoslanadi. Ular ushbu o‘zgartkich uchun aks-sado-signal amplitudasi, yassi tubli qaytargichning ekvivalent o‘lchami va ungacha bo‘lgan masofani o‘zaro grafik tarzda bog‘laydilar (3.10-rasm). ARD-diagramma ordinatalari o‘qiga manfiy detsibeldagi aks-sado-signalning nisbiy amplitudasi, abssissalar o‘qiga esa nuqsonlarning yotish chuqurligi o‘lchab qo‘yilgan. Koordinata to‘rining qiyalik burchagi ultratovushning buyumda so‘nish qiymatiga qarab tanlanadi. ARD-diagramma yaxshi ishlangan va universal asbob bo‘lib, uning yordamida ekvivalent o‘lchamlarni o‘lchash va sezgirlikni sozlashga oid amaliy masalalarning hammasi echilishi mumkin. amalda foydalanishga qulay bo‘lishi uchun hozirgi vaqtda har hil tuzilishdagi ARD-chizg‘ichlar ishlab chiqilgan va qo‘llanilmoqda.
5.1-rasm. Pleksiglasli qiya izlagich uchun ARD-diagrammali planshet ( = 40º, pezoplastinaning diametri 12 mm, ƒ=2,5 Mgs):
1 – nuqson tubidan kelayotgan signal, 2 – nuqsonning diametri
1 Signal amplitudasi, manfiy desibel
Real nuqsonlar o‘lchamlarini ilmiy tajriba asosida aniqlangan aniqlanuvchanlik koeffitsientini Ka yordamida tahminan baholash mumkin. Bu koeffitsient nuqsonning ekvivalent yuzi Se ning uning ochish yo‘li bilan topilgan haqiqiy yuzi Sh ga nisbatidan iborat Ka = Se/Sh. Masalan, prokatdagi qatlamlarda ajralgan joylar (nuqsonlar) uchun Ka = 0,70 0,85. Payvand choklardagi nuqsonning haqiqiy o‘lchamini baholash juda qiyin, chunki payvand choklar nuqsonlarining turlari, yo‘nalishi va joylashgan o‘rni har xilligi shunga olib keladiki, ular uchun Ka qiymati juda katta farq qiladi (0,5 dan 1,5 gacha).
Ultartovush bilan nazorat qilish amaliyotida nuqsonlar kattaligini ularning buyum yuzasidagi shartli o‘lchamalarini o‘lchash yo‘li bilan baholash usuli ham keng qo‘llaniladi. Ushbu usulning mohiyati shundan iboratki, o‘zgartkichni buyum yuzasidagi nuqson bo‘ylab siljitib uning defektoskopning berilgan sezgirlik darajasida nuqsondan keladigan aks-sado-signallar ekrandan yo‘qoladigan holatlari o‘rtasidagi oraliq o‘lchanadi.
Nuqsonning shartli uzunligi ∆L va balandligi ∆N ni qiya o‘zgartkich bilan o‘lchash sxemasi 5.1-rasmda tasvirlangan. Rasmdan ko‘rinib turibdiki, ultratovush dastasining eni ancha kattaligi hisobiga nuqsonning shartli o‘lchamlari haqiqiy o‘lchamlaridan katta ekan. Dastaning eni masofaga qarab kattalashadi, shu bois nazorat qilinayotgan buyumning turli yuzalaridan tovush yordamida birgina nuqsonning o‘zida ∆L qiymati uning chok kesimida joylashgan o‘rniga qarab har xil bo‘lishi mumkin.
5.2-rasm. Nuqsonning shartli balandligini (a) va shartli uzunligini (b) o‘lchash sxemasi
Ta’kidlash joizki, pezoelement bilan taqqoslanganda uncha katta bo‘lmagan nuqsonlarning shartli balandligini aniqlash o‘lchashdagi katta hatoliklar bilan bog‘liq va nuqsonning kattaligi haqida deyarli yangi ma’lumotlar bermaydi. Ammo qaytarish qobiliyati past bo‘lgan biron bir yirik tekis nuqsonni (darzni) o‘tkazib yubormaslik uchun uning shartli balandligini amplitudaga qo‘shimcha tarzda o‘lchash maqsadga muvofiqdir.
Hozirgi paytda darz o‘lchamlarini aniq baholash uchun vaqt usullari qo‘llanilmoqda. CHok kesimidagi darzlarni o‘lchash uchun o‘zgartkichlar ikkala tomondan o‘rnatilib, chok uchlarida difraksiyalangan signallarning har bir o‘zgartkichga kelish vaqti o‘rtasidagi farq qo‘shimcha ravishda o‘lchanadi. Bunday usul vertikal tekislikdagi darzning qiyaligini ham aniqlash imkonini beradi. Lekin u juda sermehnat bo‘lib, operatorlarning yuqori malakali bo‘lishini talab qiladi. YUzaga chiqib turgan darzlarning chuqurligi sirtiy to‘lqinning nurlangichdan qabul qilgichga kelish vaqti bo‘yicha baholanadi. Mazkur usul sirtiy to‘lqin darz chetlari bo‘ylab tarqalishi mumkinligiga va o‘zgartkichlar orasidagi tanlangan bazada uning kechikish darajasi darzning chuquligini ifodalashiga asoslangan.
Defektoskop sezgirligining ixtiyoriy darajasida nazorat qilish bexatar mayda nuqsonlardan yoki tuzilmaviy bir jinslimasliklardan kelayotgan aks-sado-signallar qayd qilinishiga yoxud havfli nuqsonlar o‘tkazib yuborilishiga olib kelishi mumkin. SHu sababli nuqsonlar sezgirlikning muayyan aniq darajasida aniqlanmog‘i darkor. Defektoskop sezgirligining chekli (yoki nazoratbop) darajasini belgilash uchun u payvand chokning ayni nushasidan iborat bo‘lgan, yassi tubli teshigi yoki boshqa qaytargichi bo‘lgan namuna bo‘yicha sozlanadi. Qaytargichning ekvivalent yuzi tegishli me’yoriy hujjat bilan belgilab qo‘yiladi.
Qaytargich turi uning qaytarish xossalari, texnologiyabopligi va takror ishlab chiqarish mumkinligiga qarab tanlanadi.
Amaliyotda etalon qaytargichning quyidagi turlaridan foydalaniladi (GOST 14782-76): yassi tubli teshik (a), silindrsimon yonlama qaytargich (b), burchak qaytargich (v) hamda segment qaytargichi (g) . Bu qaytargichlar namunalarda nisbatan oson tayyorlanadi, geometrik shakli oddiy va eng muhimi, qaytargichlardan keladigan aks-sado-signalning qiymati ularning yuziga mutanosib bo‘ladi.
5.3-rasm. Etalon qaytargichlar:
a – yassi tubli teshik, b – silindrsimon yonlama qayatrgich, v – burchak qaytargichi. g – segment qaytargichi
Payvand choklar nuqsonlari shakliga ko‘ra ikki turga: chetlari yumaloq hajmiy nuqsonlar va chetlari o‘tkir tekis nuqsonlarga ajratiladi. Bularning ikkinchisida katta kuchlanishlar to‘planadi. Tekis nuqsonlar buyumlardan foydalanishda hajmiy nuqsonlarga qaraganda ancha haflidir. Shu bois defektoskopiyaning istalgan usulidan nuqson turini aniqlash talab qilinadi.
Ultratovush bilan nazorat qilishda buni tekis nuqsonlar ultratovushni asosan qandaydir bir yo‘nalishda, hajmiy nuqsonlar esa taxminan bir necha yo‘nalishda bir tekis qaytarishiga asoslangan bir necha axborot belgilar majmuini tahlil qilish orqali amalga oshirish mumkin.
Nuqsonlar turini aniqlashda eng ishonchli natijalarga nuqsonning shakl koeffitsenti Ksh o‘lchanganda erishilgan (usulni Sherbinskiy V.G. va Belыy V.E. taklif etishgan). Ksh signallar amplitudalari nisbati sifatida aniqlanadi: Ksh= Aq/Ak, bu erda: Aq – nuqsondan o‘zgartkichga qaytarilgan signal amplitudasi, Ak – nuqsondan va buyumning ichki yuzasidan “tandem” sxemasida ulangan o‘zgartgichga qo‘sh ko‘zgu qaytarishga duchor bo‘lgan signal amplitudasi . Tekis nuqsonlarda (darzlar, payvandlanmay qolgan joylarda) Ksh<1 bo‘lishi, hajmiy nuqsonlarda (g‘ovaklar, qo‘shilmalarda) esa Ksh>1 bo‘lishi 0,95 ehtimollik bilan aniqlangan. Qalinligi kichik payvand choklarda Ksh o‘zgartkichlarni bir biriga gorizontal tekislikka nisbatan burchak ostida joylashtirilgan holda o‘lchanadi.
5.4-rasm. Nuqsonning turini “tandem” sxemasi bo‘yicha tovush yordamida nazorat qilgan holda shakl koeffitsientiga qarab aniqlash
Buyum yuzasida o‘lchangan teskari ochilish indikatrisasi eng ham qo‘p foydalaniladigan axborot belgi xisoblaniladi. Tekis nuqsonlarning qaytarish hossalari bir tomonga yo‘nalgan bo‘lgani uchun ular berilgan indikatrisa tor (300 dan kichik), hajmiy nuqsonlarniki esa keng bo‘ladi.
Nuqson turining boshqa miqdoriy belgilari ham bor: nuqson chetida amplitudaning o‘zgarish tezligi; shartli balandlik bilan shartli kenglik o‘rtasidagi nisbat; shartli balandlik bilan shartli uzunlik o‘rtasidagi nisbat va hokazolar shular jumlasidandir.
Ultratovushli spektrometriyanuqson turini aniqlashning kelajagi porloq usuli hisoblanadi. U zondlovchi impulsning ultratovush tebranishlari chastotasi o‘zgarganida har xil nuqsonlardan qaytarilgan aks- sado-signallar spektrini tadqiq qilishga (tekshirishga) asoslangan.
Bunday tovush yordamida nazorat qabul qilingan aks-sado-signallar ishlanadi va spektral analizator ekranida alohida impulslar ko‘rinishida aks ettiriladi. Bu impulslarning balandligi aks-sado-signallar amplitudasiga, yoyilmadagi holat esa chastotaga mutanosib bo‘ladi. Hajmiy nuqsonlarda spektr bir tusli bo‘ladi, tekis nuqsonlarda esa ketma ket keladigan maksimumlari va minimumlari bo‘lgan taroqsimon bo‘ladi .
5.5-rasm. Hajmiy (a) va tekis (b) nuqsonlardan qaytarilgan ultratovush
to‘lqinlarining amplituda spektrlari
| 