Лукин Н.Е.
АНАЛИЗ ПАРАМЕТРА ШАНСА ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ НОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ *
Аннотация:
в работе приведён способ теоретического определения шанса обнаружения дефекта при акустической дефектоскопии. Показан наглядный план для разбора зависимости изменения сигнала от направления и количества акустических лучей датчика.
Ключевые слова:
неразрушающий контроль, дефектоскопия, ультразвук, теоретический анализ, качественные параметры
На сегодняшний день среди понятий и терминов такой подсферы промышленности как неразрушающий контроль нет достаточно конкретного параметра для качественного выражения эффективности того или иного датчика. Принятыми являются такие отдельные характеристики как амплитуда зондирующего сигнала и частота, угол ввода и количество лучей, которые говорят об эффективности только косвенно. Пока контроль за дефектами осуществляется преимущественно на стороне производителя и на местах эксплуатации в необходимой мере, диктуемой госстандартами, такое положение дел более чем обоснованно. Однако наблюдается существенный переход промышленности из государственного сектора в частный (увеличилась доля малого и среднего бизнеса с 62% до 64% за 2024 год), большие конгломераты или закрытые производственные города дифференцируются на специализированные предприятия. Иными словами, сейчас контроль продукции осуществляют те же люди, которые занимаются её производством, но со временем, производство дефектоскопов, их применение и обслуживание могут осуществлять никак не связанные друг с другом подразделения или организации. Такой переход диктуется тем, что цепочка из изолированных и специализированных элементов проявляет большую гибкость и экономическую устойчивость. Отсюда, на мой взгляд, и возьмётся необходимость в обобщающем параметре для упрощения идентификации датчиков между структурами [1], [5].Перед переходом к непосредственным выводам, считаю нужным сделать уточнение: нормативный документ ГОСТ Р 51814.2-2001 «Системы качества в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов» уже содержит понятие «вероятность обнаружения», но он определяется как соотношение ложных дефектов ко всем обнаруженным дефектам, что имеет смысл в потоковом массовом производстве, но не в описании конкретного датчика. В текущей статье, мы определяем «вероятность обнаружения» именно в контексте взаимодействия датчика с дефектом [2, c.2].Рисунок 1. Стартовая модель.В стартовой модели мы будем пользоваться максимально упрощённой системой из материальной точки в центре полярной системы координат и акустического луча. Здесь становится видно, что при контакте ультразвуковой волны с дефектом, независимо от метода, мы гарантированно получим обратную связь и сможем подтвердить наличие дефекта, то есть шанс обнаружения равен 1. Однако, если мы лишим дефект свойств материальной точки и вернём объём с формой, окажется, что результат сильно зависит от ориентации дефекта относительно хода луча. Например, когда дефект имеет вытянутую и сонаправленную лучу форму, создаваемое им удлинение хода окажется слишком незначительным для регистрации. Иными словами, при случайной ориентации продольного дефекта в пространстве и фиксированного излучателя дефект обнаруживается при условии, что акустическая волна попадает в один из секторов в 135̊, или если брать в соотношении, то с шансом в 0,75.Рисунок 2. Полуреальная модель.Рассматривая ситуацию только в контексте дифракции акустической волны, то повысить шанс обнаружения можно элементарным увеличением излучаемых лучей так, что между крайними образовывался угол, как минимум, в 135̊, что вернёт изначальный шанс обнаружения в 1. Следующим шагом к воплощению реальной системы в модели будет переход с понятия «акустический луч», иллюстрирующий только поведение механической волны в среде, на понятие «волна». Теперь мы не только следим за траекторией, но и за взаимодействием с дефектом.Рисунок 3. Реальная модель.В вопросе неразрушающего контроля частота излучения играет одну из ключевых ролей, так как именно она определяет такой параметр как чувствительность датчика. Однако, простое увеличение частоты до технологического предела скорее всего не даст необходимого результата. Во-первых, затухание сигнала растёт экспоненциально относительно частоты и в определённой точке выходной сигнал перестаёт отличаться от шума. Во-вторых, от частоты, а точнее от обратной ей величины - длины волны, зависит характер взаимодействия с дефектом. Так если размеры дефекта сопоставимы с длиной волны, имеет место быть дифракция, что используется в методах контроля прохождения, но если она много больше, то часть волны переходит в «среду дефекта», часть отражается, что используется в методах контроля отражения. То есть, неправильно подобранная частота сделает всю методику контроля полностью неработоспособной. В контексте обсуждаемой темы о вероятности обнаружения можно перефразировать этот тезис так: сложный модулированный сигнал с большИм динамическим диапазоном и несколькими частотами обеспечивает наилучший шанс обнаружить дефект независимо от метода [3], [4].На данный момент, учитывая невозможность проведения достаточного числа практических испытаний для вывода эмпирической формулы и сочлинения её с теорией и невостребованность крупной промышленностью, приходится свести параметр «вероятность обнаружения» к двум дискретным значениям: равно 1 и меньше 1. В итоге, можно сказать, что датчик (и сопутствующая ему система) считается способной гарантированно обнаружить дефект, достаточный для отправки изделия на переработку, если:конструктивно предусмотрена многолучёвость, при этом угол между траекториями крайний акустических волн достигает 1350.зондирующий акустический сигнал состоит из нескольких частот.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Лукин Н.Е. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРА ШАНСА ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ НОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 1925 - 1930. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24116 (дата обращения: 15.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+