Под ультразвуковыми колебаниями в акустике понимают такие колебания, частота которых лежит за верхним пределом слышимости человеческого уха, т. е. превосходит примерно 20 кГц. Помимо собственно звуковых колебаний, под которыми обычно подразумевают распространяющиеся в среде продольные волны, к ультразвуку относят колебания изгиба и сдвига, а также поперечные и поверхностные колебания, если частота их составляет более 20 кГц. В настоящее время удается получать ультразвуковые колебания с частотой до 106 кГц. Область ультразвуковых колебаний охватывает, следовательно, приблизительно 16 октав. В длинах волн это означает, что ультразвуковые волны занимают диапазон, простирающийся в воздухе (скорость распространения звука с=330 м/сек) от 1,6 до 0,3*10-4 см), в жидкостях (с≈1200м/сек) от 6 до 1,2-10-4 см и в твердых телах (с≈4000 м/сек) от 20 до 4-10-4 см. Таким образом, длина наиболее коротких ультразвуковых волн по порядку величины сравнима с длиной видимых световых волн. Именно малость длины волны обусловила особые применения ультразвука. Он позволяет без помех со стороны ограничивающих поверхностей и т.п. проводить многие исследования, в особенности измерения скорости распространения- звука, в гораздо меньших объемах вещества, чем это допускают ранее применявшиеся колебания слышимого диапазона...

В настоящее время отмечается бурное развитие методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий [1-2]. Преимущественно это приборы, реализующие метод контроля с использованием контактной жидкости. В то же время были определены области [3], в которых применение контактных методов контроля недостаточно эффективно. Это контроль изделий с загрязненной поверхности без специальной зачистки, дефектоскопия горячих и холодных изделий, высокоскоростной контроль, дефектоскопия с низкими эксплуатационными затратами и т.д. Поэтому в последние годы наблюдается интенсификация исследований и разработок в направлении создания средств оценки качества изделий бесконтактными способами. Наибольшие технические успехи в отмеченном направлении достигнуты за счет применения электромагнитно - акустического (ЭМА) способа возбуждения и приема ультразвуковых колебаний [1, 3-108]. Применение ЭМА дефектоскопии оправдано и с экономической точки зрения. Судакова К.В. [109] сообщает, что внедрение сплошного автоматического ультразвукового бесконтактного контроля на ОАО «Северсталь», при средней стоимости установки 30 млн. руб. и затратах на эксплуатацию примерно 10 % в год от этой стоимости, окупается всего за 8 месяцев. Дальнейшая эксплуатация установки дает экономический эффект около 105 млн. руб. в год за счет повышения качества выпускаемой продукции, производительности контроля и исключения зачистки изделий, затраты на которую составляет около 550 руб/т. Кроме того, введение сплошного контроля приводит к резкому повышению технологической дисциплины...

Как и следовало ожидать, значительная часть работ по ЭМА дефектоскопии была посвящена контролю «сложных» изделий [4-6, 10-11, 13, 20, 24-28, 31, 39, 47, 57-58, 66, 72, 84-87, 93]. К таким ОК относятся рельсы, которые имеют сложную форму. Их поверхность часто загрязнена окалиной, ржавчиной, маслом и т.п. Были предприняты шаги по организации их контроля в железнодорожном пути [24, 94] и в условиях производства [4-5, 27]. Критерием обнаружения дефекта являлось либо уменьшение амплитуды донного сигнала до определенной величины, либо регистрация отраженного от дефекта эхо сигнала, превысившего порог ограничения. Испытания приборов показали эффективность УЗ контроля рельсов ЭМА способом на загрязненных участках пути, а также при скоростях контроля больших, чем при контроле с пьезоэлектрическим искателем. Из последних разработок следует отметить описанный в [24] однониточный дефектоскоп для контроля рельсов в пути. В приборе используют три типа ЭМА преобразователей – прямые (сдвиговые волны) наклонные (сдвиговые SV волны) и преобразователь поверхностных волн. Зазор между ЭМАП и рельсом не превышает 1 мм. К со-жалению, авторы не указали, что же выявляет разработанный прибор. Следует отметить, что Западно-Европейское сообщество запланировало разработку вагона-дефектоскопа, в котором будут применяться ЭМА преобразователи [95]...

Возможности электромагнитно - акустического способа возбуждения и приема ультразвуковых (УЗ) колебаний (УЗК) наиболее перспективны применительно к толщинометрии [1]. В этом направлении ведутся интенсивные исследования и аппаратурные разработки [2-26]. Авторы работы [2] провели объемные исследования по толщинометрии ферромагнитных труб импульсным ЭМА способом и создали образец толщиномера. Необходимое для возбуждения и приема УЗК магнитное поле создается импульсным электромагнитом. Измерение толщины изделий осуществляется импульсами сдвиговых УЗК, что, при прочих равных условиях, позволяет контролировать меньшие толщины. Обработка сигнала при измерении осуществляется двумя методами - по временному интервалу между зондирующим импульсом и любым донным импульсом или по временному интервалу между любой парой донных сигналов. Измерение интервала между донными импульсами особенно перспективно для ЭМА способа толщинометрии, так как при этом исключаются традиционные погрешности, а также погрешности, обусловленные объемным распределением электромагнито-динамических сил в поверхностном слое объекта контроля (ОК) при возбуждении и приеме УЗ колебаний. Наиболее целесообразно применение такого режима при толщинометрии тонких изделий из неферромагнитных металлов с низкой электропроводностью, т.к. временные погрешности могут увеличиться до существенных величин, требующих учета. Кроме того, уменьшается «мертвая зона»...

Рассмотрены вопросы создания бесконтактных ультразвуковых приборов для дефектоскопии и толщинометрии без специальной зачистки поверхности изделий. Приведены примеры таких приборов, позволяющие экономить энергию и сохранять потребительские свойства изделий...