4.1. Преобразователи АЭ

Одним из основных элементов технических средств АЭ контроля являются ПАЭ. Они определяют чувствительность контроля и рабочий частотный диапазон. Рабочую частоту выбирают исходя из условий шумов, акустического затухания в объекте. Для контроля сосудов, котлов и аппаратов рекомендуется использовать диапазон 100 ... 500 кГц. При контроле технологических трубопроводов можно использовать более низкий диапазон частот - 20 ... 60 кГц. При контроле объектов на более низких частотах наблюдается высокий уровень посторонних механических шумов. В диапазоне свыше 500 кГц в большей мере сказывается затухание упругих волн в конструкции.

Используемые ПАЭ должны быть температурно-стабильными в диапазоне температур, в котором производится контроль объектов. Их коэффициент электроакустического преобразования не должен изменяться более чем на 3 дБ в этом диапазоне температур. Разброс коэффициентов преобразования ПАЭ для партии преобразователей, используемых при контроле объекта, не должен превышать 3 дБ. Рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ.

ПАЭ должны быть помехозащищенными, что достигается использованием принятых методов помехозащиты, а также применением дифференциальных схем.

ПАЭ крепят к объекту с использованием механических приспособлений, магнитных держателей либо с помощью клея. Приспособления для установки преобразователей на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и т.п.) или в виде стационарно установленных кронштейнов.

Сигнальный кабель и предварительный усилитель (предусилитель) должны быть зафиксированы. Предусилитель размещают вблизи ПАЭ или непосредственно в его корпусе. Длина сигнального кабеля, соединяющего ПАЭ с предусилителем, как правило, не должна превышать 2 м, кабель должен иметь экран для защиты от электромагнитных помех. Максимальная длина кабеля, соединяющего предусилитель с прибором, как правило, не должна превышать 150 м. Потери сигнала в данном кабеле не должны превышать 1 дБ на 30 м длины, электрическая емкость не должна превышать 30 пФ/м.

Преобразователь АЭ устанавливают либо непосредственно на поверхность объекта, либо с использованием волновода. Рекомендуется использовать ненаправленные преобразователи. При контроле линейных объектов (трубопроводов) либо при контроле определенных зон допускается использовать направленные ПАЭ. Для толстостенных объектов (при условии лямбда << t <= 0,1L, где t - толщина стенки, лямбда - длина волны на рабочей частоте, L - расстояние между ПАЭ) возможно применение пьезопреобразователей поверхностных волн.

При установке ПАЭ на объект контроля акустическая контактная среда должна обеспечивать эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом и в то же время не должна оказывать нежелательное воздействие на контролируемый объект. Контактная среда должна обеспечивать надежный акустический контакт в течение всего времени испытаний при температуре контролируемого объекта. Рекомендуется использовать контактную среду с минимальным затуханием. В качестве контактной среды можно использовать эпоксидную смолу без отвердителя, машинное масло, глицерин и другие жидкие среды. Допускается применение волноводов. Поверхность объекта контроля в месте установки ПАЭ зачищают до чистоты не хуже Rz40.

После установки ПАЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ. В качестве имитатора сигналов АЭ используют пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. Частотный диапазон имитационного импульса должен соответствовать частотному диапазону системы контроля.

Генератор, возбуждающий преобразователь-имитатор, должен отвечать следующим требованиям:

частота следования импульсов - 1 ... 100 Гц;

амплитуда генерируемых импульсов варьируется и должна обеспечивать изменение амплитуды на выходе преобразователей системы контроля (с учетом затухания) в диапазоне 10 мкВ ... 30 мВ;

длительность возбуждающего электрического импульса не должна превышать 0,1 ... 0,2 мкс.

В качестве имитатора сигналов АЭ также возможно использовать источник Су-Нильсена [излом графитового стержня диаметром 0,3 ... 0,5 мм, твердостью 2Т(2Н)].

При выполнении контроля используемые рабочие ПАЭ должны быть откалиброваны с использованием эталонных преобразователей АЭ.

Определение коэффициента электроакустического преобразования эталонного ПАЭ путем измерения амплитуды динамического смещения поверхности твердого тела и амплитуды импульсной характеристики производят с использованием образцовых средств измерений.

Калибровку рабочих ПАЭ производят независимые специализированные организации с использованием эталонных ПАЭ. Определение основных параметров рабочих ПАЭ осуществляют владельцы ПАЭ с использованием методик в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Калибровка эталонных ПАЭ должна проводиться один раз в год. Определение основных параметров рабочих ПАЭ должна проводиться перед каждым контролем, но не реже одного раза в год. Результаты калибровки заносят в паспорт ПАЭ.