Но более широко распространен эхо импульсный метод контроля, при котором используется одна преобразовательная головка. Она работает поочередно: как излучатель ультразвуковых колебаний или как приемник-регистратор. При эхо импульсном методе в контролируемый объект посылаются импульсы продолжительностью 0,5—8,0 мкс, регистрируются интенсивность и время прихода эхосигналов, отраженных от дефектов и противоположной поверхности объекта. Импульсы посылаются в контролируемый объект через небольшие промежутки времени (1—5 мкс) нормально к поверхности и под углом.
При эхо импульсном методе упругие колебания, возникшие в объекте, встретив на своем пути дефект (нарушение сплошности материала, структурная неоднородность), частично отражаются. Остальная часть волн продолжает свой путь в объекте и, достигнув его противоположной стороны, отразится от границы раздела объект — воздух. Оба эхосигнала попадут на приемный преобразователь. Эхосигнал от дефекта возвратится на приемный преобразователь раньше, чем эхосигнал от противоположной стороны объекта. На экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа появится сначала импульс от дефекта, затем возникнет импульс от нижней границы объекта, так называемый «донный» импульс. На экране они располагаются один за другим на расстоянии, пропорциональном времени их возвращения. Импульсы ультразвуковых колебаний при эхо импульсном методе контроля выглядят на экране электронно-лучевой трубки так, как показано на рис. 27: импульс 1 — начальный; импульс 2 — от дефекта; 3 — донный. При прохождении сквозь материал объекта контроля упругие колебания теряют часть своей энергии, тем большую, чем крупнозернистый материал. Следовательно, чем крупнозернистее материал, тем больше ослабляется эхосигнал от дефекта и противоположной поверхности. Возможен случай, когда эхосигнал не достигнет приемного преобразователя и на экране дефектоскопа будет отсутствовать донный импульс или даже импульс от дефекта. Эти моменты и ограничивают применение метода. Метод отраженного излучения тем не менее имеет ряд преимуществ по сравнению с методом прошедшего излучения. Во-первых, этим методом можно контролировать изделия, детали, материалы при одностороннем доступе к ним; во-вторых, чувствительность эхо метода значительно выше, чем теневого (прошедшего излучения). Так, при контроле методом прошедшего излучения ослабление интенсивности прошедшего сквозь объект ультразвука от 100 до 95%, как правило, не будет зафиксировано, а при эхо методе отражение даже 1 % энергии будет зафиксировано. Преимуществом является и возможность определения координат положения дефекта. По амплитуде импульса от дефекта при эхо методе можно судить о размере дефекта. Чувствительность эхо импульсного метода зависит от частоты колебаний, характеристики направленности излучения, мощности импульса, характеристик материала объекта.
Эхо импульсный метод применяется для контроля различных изделий, в том числе и крупногабаритных, определения зоны крупнозернистой структуры металла в отливках и поковках, контроля сварных соединений и т. д.
Метод акустического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров резонансных колебаний, возбужденных в объекте контроля, носит название резонансного метода.
Явлением резонанса называется резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при равенстве частоты колебаний вынуждающей силы и собственной частоты колебательной системы. Вот и при резонансном акустическом методе контроля достигается резонанс вследствие совпадения частот колебаний, возбуждаемых в объекте с помощью преобразователей, и собственных частот объектов контроля. Момент достижения резонанса регистрируется на экране электронно-лучевой трубки по импульсам. Основная область применения резонансных ультразвуковых дефектоскопов — это измерение толщины материалов, изделий, конструкций при одностороннем доступе к ним. Резонансные дефектоскопы используют также для выявления несплошностей в биметаллах, расслоения в многослойных конструкциях и т. п. Очень удобен этот метод для контроля состояния подводной части судов без постановки их в док, проверки толщины стенок от 0,3 до 50 мм паровых котлов, газгольдеров, трубопроводов. Погрешность измерения при этом не превышает 2% измеряемой толщины.
Современный ультразвуковой контроль производится специальными приборами и установками. Это ультразвуковые дефектоскопы. Они выполняются универсальными, специализированными и специальными. Их энергообеспечение производится от сети переменного тока и от индивидуальных источников. Дефектоскопы применяются как для ручного контроля, так и для автоматизированного и автоматического контроля. Диапазон частот современных промышленных ультразвуковых дефектоскопов от 0,5 до 10 МГц. Универсальные дефектоскопы обычно работают в широком диапазоне частот, их можно использовать для контроля самых разных материалов. Часто универсальные дефектоскопы снабжены; электронной лупой, позволяющей рассмотреть любой участок в увеличенном виде. Они, как правило, снабжены достаточным набором различных преобразователей. В конструкциях современных дефектоскопов используются одновременно различные методы ультразвуковой дефектоскопии. Например, в приборе для контроля размеров мод. РУ-И-П используются иммерсионный резонансный метод и метод отраженного излучения.
Этот прибор предназначен для автоматического непрерывного контроля толщины стенок, наружного и внутреннего диаметров труб с высокой точностью. Так, погрешность измерения отклонений толщины стенок трубы и ее наружного диаметра составляет ±0,005 мм. Внутренний диаметр проверяется с точностью ±0,010 мм. Столь высокая точность измерений прецизионных трубопроводов обеспечивается при частоте измерений 1000 в секунду. Масса прибора не более 35 кг.
