1 Všeobecná část

TEST PRO VÝUKU č. UT 2/1

Školící středisko Testima Praha www.testima.cz

TEST PRO VÝUKU č. UT 2/1 Všeobecná část Otázky - fyzikální základy 1. Přes vodní předdráhu se má nastavit v hliníku úhel lomu příčné vlny αT, Al = 70°. Úhel dopadu ve vodě αL,W ve stupních (°) musí potom činit: (A) (B) (C) (D)

αL,W = 27,0° αL,W = 44,8° αL,W = 67,2° požadovaný úhel vstupu je za těchto podmínek nerealizovatelný.

2. Když se nahradí při ultrazvukovém zkoušení sonda o větší jmenovité frekvenci sondou o menší jmenovité frekvenci, ale stejném průměru měniče, pak úhel rozevření svazku nové sondy ve srovnání s úhlem rozevření původní sondy bude ve stejném materiálu: (A) (B) (C) (D)

menší. větší. stejně velký. menší pouze tehdy, když průměr měniče by byl také menší.

3. Sonda o nízké jmenovité frekvenci bude nahrazena sondou o vysoké jmenovité frekvenci. Pokud obě sondy mají stejný průměr měniče použijí se na stejný zkoušený materiál, potom blízké pole nové sondy bude: (A) (B) (C) (D)

menší. nebude ovlivněno. větší. změněno stejně (přímo úměrně) jako vlnová délka.

4. Jak dlouho trvá, než proběhne ultrazvuková podélná vlna kolmo přes tloušťku 25 mm Al plechu? (A) (B) (C) (D)

t = 2,5 ms. t = 4,0 μs. t = 40 s. t = 2,5 . 10-6 s.

5. Vlnová délka λ v mm ultrazvukové podélné vlny v olovu při frekvenci f = 1 MHz je:

(A) (B) (C) (D)

λ = 2,2 mm λ = 0,22 mm λ = 4,5 mm λ = 0,45 mm

6. Na rozhraní voda-ocel dopadá ultrazvuková vlna z vody pod úhlem α = 7°. Druh vlny, která je v oceli: (A) (B) (C) (D)

podélná vlna. příčná vlna. povrchová vlna. odpovědi A i B jsou správné.

7. Jak velký je úhel lomu α4 na obr. 1? (A) (B) (C) (D)

α4 = 30° 30° > α4 < 45° α4 = 45° pro úhel dopadu podélné vlny 30° nenastává lom podélné vlny do oceli

Strana 1 (celkem 32)

Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



8. Jak se nazývá úhel dopadu α1 podélné vlny, při kterém úhel lomu α4 podélné vlny dosáhne hodnoty α4 = 90° na obr. 1? (A) (B) (C) (D)

kritický úhel lomu první kritický úhel, příp. první mezní úhel úhel největšího odrazu druhý kritický úhel, příp. druhý mezní úhel

9. Ultrazvuková vlna probíhá přes rozhraní dvou materiálů, přičemž první materiál má větší akustickou impedanci, ale stejnou rychlost zvuku ve srovnání s druhým materiálem. Když nenastane změna vlny, pak úhel lomu v tomto případě je (A) (B) (C) (D)

větší než úhel dopadu. menší než úhel dopadu. stejný jako úhel dopadu. nad kritickým úhlem.

10. Úhlová sonda má jmenovitý úhel αN = 45°. Jak velký bude úhel lomu α ve (°) při zkoušení šedé litiny touto sondou? (A) (B) (C) (D)

α = 33,8° α = 56,1° α = 63,8° úhel lomu bude stejný jako v oceli.

Otázky - rozevření svazku 11. Na rozhraní dvou prostředí se zvuk rozdělí na část procházející a odraženou. Relativní velikost těchto podílů závisí na (A) (B) (C) (D)

specifické hustotě obou prostředí. rychlosti zvuku obou prostředí. relativním podílu rozptylu a absorpce zvuku obou prostředí. odpovědi A a B jsou správné.

12. Echo od příčného vývrtu průměru DQ = 5 mm v ocelovém bloku ve vzdálenosti s = 80 mm pro úhlovou sondu 4 MHz dosáhne výšky H1 = 20 % BSH. Jak velký je průměr kruhového reflektoru s plochým dnem DKSR v mm ve vzdáleném poli ve stejné vzdálenosti s = 80 mm, který dává výšku echa H2 = 80% BSH? (A) (B) (C) (D)

DKSR DKSR DKSR DKSR

= 2,7 mm = 3,8 mm = 5,4 mm = 8,1 mm

13. Hodnocení výšky ech odražečů (reflektorů), které jsou menší než průměr svazku, je v blízkém poli ultrazvukového zkušebního systému možné s dostatečnou vypovídací jistotou jen (A) (B) (C) (D)

s AVG diagramem. při dráze zvuku větší než 0,2 délky blízkého pole (s > 0,2N). pomocí vysoko tlumených sond (délka impulsu = 0,5 λ až 1λ). odpovědi A,B a C nejsou správné.

14. Akustický vlnový odpor neboli akustická impedance prostředí je… (A) (B) (C) (D)

potřebný k výpočtu úhlů odrazu. součin hustoty prostředí a rychlosti ultrazvukové vlny v tomto prostředí. potřebný k výpočtu rezonanční frekvence. potřebný k výpočtu úhlu lomu.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



15. Pokles akustického tlaku, způsobený rozevřením (divergencí) svazku, ve vzdáleném poli se vzrůstající vzdáleností od měniče, je zobrazen v AVG diagramu jako … (A) (B) (C) (D)

kvadratický pokles. lineární pokles. lineární výraz. exponenciální pokles.

16. Kruhový vývrt s plochým dnem (náhradní vada) má v určité dráze zvuku stejnou výšku echa jako příčný vývrt. Jak velký je rozdíl v ΔV (dB) mezi výškami ech těchto reflektorů ve dvojnásobné dráze zvuku ve vzdáleném poli? (A) (B) (C) (D)

ΔV = 3 dB ΔV = 6 dB ΔV = 9 dB ΔV = 12 dB

17. Pro zvýšení výšky (amplitudy) echa z H1 = 40 % BSH na H2 = 100 % BSH je třeba následující změna zesílení ΔV v decibelech (dB): (A) (B) (C) (D)

ΔV = 6 dB ΔV = 60 dB ΔV = 8 dB ΔV = 10 dB

18. Na rozhraní dvou prostředí s různou akustickou impedancí (akustickým vlnovým odporem) nastává při průchodu ultrazvukového vlnění (A) (B) (C) (D)

reflexe (odraz) veškeré energie dopadající na rozhraní. absorpce veškeré ultrazvukové energie. rozdělení zvukové energie na procházející a odrazovou část. odpovědi A, B a C nejsou správné.

19. Indikace má výšku H1 = 80 % BSH. Při změně zesílení o ΔV = - 10 dB bude mít indikace výšku (A) (B) (C) (D)

H1 = 40 % BSH. H1 = 25 % BSH. H1 = 50 % BSH. H1 = 10 % BSH.

20. Změna zesílení o ΔV = + 14 dB zvýší všechny indikace o faktor f (A) (B) (C) (D)

f = 4. f = 6. f = 5. f = 8.

Otázky - zkušební systém 21. Která vlastnost zkušebního systému se dá zkontrolovat přímou sondou na drážce v kontrolní měrce K1? (A) (B) (C) (D)

úhel vstupu zvuku. rozlišovací schopnost. nastavení citlivosti. elektronický šum.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



22. Jaký vliv má odchylka svislé linearity ultrazvukového přístroje (linearity zesilovače) na výsledek zkoušení? (A) (B) (C) (D)

Údaje o překročení výšky echa a náhradní velikosti vady jsou nesprávné. Údaj o poloze vady je nesprávný. Žádný, protože při nastavení citlivosti podle specifikace (normy) se každá odchylka svislé linearity vykompenzuje. Platí odpovědi B a C.

23. Pro ultrazvukové zkoušení má být (při dostatečné výšce echa a odstupu echa od úrovně šumu) zlepšena rozlišovací schopnost. Která následující opatření lze využít, aby se dosáhl tento cíl? Použít (A) (B) (C) (D)

úzkopásmovou sondu místo širokopásmové. širokopásmovou sondu místo úzkopásmové. sondu s nízkou frekvencí místo sondy s vysokou frekvencí. Platí odpovědi A a C.

24. Rozlišovací schopnost úhlových sond se kontroluje na měrce, která je na obrázku 2. Sonda o jmenovitém úhlu αN = 45° se přezkouší z pozice X na skupině vývrtů Y: (A) (B) (C) (D)

X=1/Y=A X=2/Y=A X=1/Y=C X=3/Y=B

25. Rozlišovací schopnost ultrazvukového zkušebního systému lze zvýšit (A) (B) (C) (D)

použitím sondy s krátkým impulsem. optimalizací tlumení impulsu ze strany vysílače (v elektrickém obvodu vysílače). volbou relativně vysoké frekvence. odpovědi A, B a C jsou správné.

26. Odchylka svislé linearity (linearity zesilovače) ultrazvukového přístroje může vzniknout (A) (B) (C) (D)

přebuzením zesilovače přijímače. přechodovými odpory v regulátoru nastavení rozsahu hrubě. vadou synchronizace s vysílacím impulsem. odpověď A a B je správně.

27. Které následující tvrzení ve vztahu k vlastnostem sond neplatí? (A) (B) (C) (D)

Relativně velké tlumení sondy vede k relativně dobré rozlišitelnosti. Širokopásmové sondy mají relativně větší pronikací schopnost než úzkopásmové sondy. Úzkopásmové sondy ve srovnání s širokopásmovými sondami mají horší rozlišitelnost. Relativně širší frekvenční spektrum je možné díky relativně krátkému impulsu.

28. Veličiny, charakteristické pro šíření zvuku ve zkoušeném předmětu, například délka blízkého pole a úhel rozevření svazku, by při použití širokopásmových sond měly být (A) (B) (C) (D)

určeny z datového listu. experimentálně určeny pomocí srovnávací měrky. vypočteny pomocí vzorců. Odpovědi A, B a C jsou správné.

29. Se kterou sondou, zde určenou průměrem měniče DS v mm a jmenovitou frekvencí fN v MHz, se změří na drážce ve zkoušeném předmětu největší náhradní šířka drážky metodou poloviční výšky echa? (A) (B) (C)

DS = 24 mm, fN = 4 MHz DS = 10 mm, fN = 4 MHz DS = 24 mm, fN = 2 MHz


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


(D)


DS = 30 mm, fN = 4 MHz

30. Při odrazu ultrazvuku od vnitřní necelistvosti v předmětu může být snížena směrová charakteristika tohoto reflektoru použitím (A) (B) (C) (D)

sondy vyšší frekvence. sondy nižší frekvence. zvětšením vlnové délky. Odpovědi B a C jsou správné.

Otázky - kalibrace ultrazvukového přístroje 31. Za předpokladu stejné dráhy zvuku respektuje přenosová korekce mezi srovnávací měrkou a zkoušeným předmětem jen rozdíly (A) (B) (C) (D)

útlumu a rychlosti zvuku. akustické vazby a rychlosti zvuku. útlumu a akustické vazby. útlumu, rychlosti zvuku a akustické vazby.

32. Který z následujících reflektorů může být použit nezávisle na úhlu lomu sondy jako srovnávací? (A) (B) (C) (D)

vývrt s plochým dnem rovnoběžným se zkušebním povrchem pravoúhlá drážka na protilehlém povrchu zkoušeného předmětu příčný vývrt rovnoběžný se zkušebním povrchem a kolmý k hlavní ose zvukového pole kruhový laminární reflektor

33. Při šikmém prozvučování spočívá přednost kalibrace časové základny v dráze ultrazvuku v tom, že (A) (B) (C) (D)

je relativně náročná na přístrojové vybavení. nastavení není závislé na úhlu sondy. souřadnice odrazového místa jsou přímo k dispozici. potřebuje speciální srovnávací měrku.

34. Pomocí polohovacího pravítka lze bez počítání pomocí goniometrických funkcí (vadový trojúhelník) určit (A) (B) (C) (D)

hloubku odrazového místa (vady). projekční vzdálenost k reflektoru (vadě). velikost reflexního místa (vady). odpovědi A a B jsou správné.

Poznámka: Polohovací pravítko bylo možné zakoupit k úhlové sondě. Byla to řada diod a podle dráhy ultrazvuku k vadě se v odpovídající projekční vzdálenosti rozsvítila dioda. 35. Které tvrzení o metodě s referenční výškou není pravdivé? (A) (B) (C) (D)

Nastavení citlivosti nutno provádět v maximální dráze zvuku. Metodu lze použít pouze pro velké dráhy zvuku. Metoda je dostatečně přesná jen při relativně malém útlumu ve zkoušeném předmětu. Nastavení citlivosti je relativně jednoduché a rychlé.

36. Všeobecný AVG diagram je použitelný pro (A) (B) (C) (D)

sondy rázových vln. SE-sondy a fokusované sondy. Sondy s relativně nízkým tlumením. Odpovědi A a B jsou správné.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



37. Který z následujících kalibračních reflektorů pro nastavení citlivosti podle AVG-metody přichází v úvahu při použití uvedeného typu sondy? (A) (B) (C) (D)

protilehlá stěna předmětu pro přímé sondy rádius 100 mm na měrce K1 pro miniaturní úhlové sondy 4 MHz příčný vývrt φ 1,5 mm na měrce K1 pro úhlové sondy 2 MHz odpovědi A, B a C jsou správné

38. Pro korekci ztrát přechodem byly změřeny následující hodnoty: V-prozvučení na měrce K1 V T1 = 10 dB V-prozvučení na zkoušeném předmětu 50 mm tloušťky V T2 = 20 dB Jak velká je hodnota korekce ΔVT v dB za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli ? (A) (B) (C) (D)

ΔVT = 10 dB ΔVT = 6 dB ΔVT = 4 dB údaje nestačí pro zodpovězení otázky

39. Korekce ΔVK při nastavení citlivosti pro zkoušení podle AVG-metody (A) (B) (C) (D)

se uvažuje vždy při stanovení registračního zesílení se uvažuje jen u úhlových sond při nastavování citlivosti na rádiusu kontrolní měrky K1 nebo K2 se uvažuje obecně u úhlových sond při nastavování citlivosti na kontrolní měrce K1 nebo K2 se stanoví jen u přímých sond při nastavování citlivosti na příčném vývrtu ø 1,5 mm v kontrolní měrce K1

40. Jak velká je hodnota korekce na vazbu ΔVA v dB mezi kontrolní měrkou K1 a zkoušeným předmětem (tloušťka stěny d = 40mm) pro úhlovou sondu (αN = 60°, fN = 2 MHz), když byla předem stanovena hodnota přenosové korekce ΔVT = 4 dB? Koeficient útlumu kontrolní měrky K1 = 10 dB/m Koeficient útlumu zkoušeného předmětu = 20 dB/m (A) (B) (C) (D)

ΔVA = + 2,9 dB ΔVA = + 1,8 dB ΔVA = - 0,4 dB ΔVA = + 4,0 dB

Otázky - hranice použitelnosti 41. Při měření útlumu přímou sondou na zkoušeném předmětu s rovnoběžnými povrchy a tloušťky d = 300 mm byly změřeny tyto hodnoty zesílení pro koncové echo výšky 80 % BSH: 1.koncové echo V1KE (G1) = 24 dB 2.koncové echo V2KE (G2) = 54 dB Jak velký je koeficient útlumu κ v dB/m za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli? (A) (B) (C) (D)

κ = 15 dB/m κ = 0 dB/m κ = 30 dB/m κ = 40 dB/m

42. Na zkoušeném předmětu s rovnoběžnými povrchy, tloušťka stěny d = 100 mm, bylo změřeno přímou sondou: 1.koncové echo má výšku H1 = 100 % BSH, 2.koncové echo má výšku H2 = 10 % BSH. Tloušťka předmětu je větší než trojnásobek délky blízkého pole použité přímé sondy. Jak velký je koeficient útlumu κ v dB/m?


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


(A) (B) (C) (D)


κ = 70 dB/m κ = 60 dB/m κ = 100 dB/m κ = 30 dB/m

43. Musí být úhlová sonda (délka kontaktní plochy AL = 50 mm, šířka kontaktní plochy AW = 25 mm) přizpůsobena pro radiální prozvučování (= obvodový směr) trubky s vnějším průměrem Da = 320 mm? (A) (B) (C) (D)

ano, protože šířka sondy je příliš velká ne, protože vnější průměr je dostatečně velký ano, protože podmínky to vyžadují ne, protože pro axiální prozvučování není obecně přizpůsobení požadováno

44. Trubka (vnější průměr Da = 500 mm, vnitřní průměr Di = 400 mm) má být vyzkoušena v radiálním směru (= obvodový směr) úhlovou sondou αN = 35°. Jaký úhel ε ve stupních (°) bude na vnitřním povrchu trubky? (A) (B) (C) (D)

ε = 70° ε = 62˚ ε = 45° protilehlé plochy nebude dosaženo (tzn. osový paprsek nedopadne na vnitřní povrch)

45. Maximální možná rychlost skenování při ultrazvukovém zkoušení trub v rourovně je především určena (A) (B) (C) (D)

frekvencí sondy. problémy s vazbou vlivem viskozity. opakovací frekvencí zkušebního systému. stabilitou obrazovky.

46. Na obr. 3 jsou hranice použitelnosti ultrazvukové metody zobrazeny v AVG diagramu a označeny čísly 1 - 5. Číslice 3 označuje hranici: (A) (B) (C) (D)

zóna vlivu vysílacího impulsu útlum rezerva zesílení strukturní šum

47. Hlavní důvod pro použití fokusující čočky pod přímou sondu je (A) (B) (C) (D)

možnost měření tloušťky velmi tenkých vrstev. zlepšit hloubkovou rozlišovací schopnost. možnost změřit reflektory malých rozměrů. možnost přesněji stanovit rychlost zvuku v materiálech.

48. Ztráty akustického tlaku zvuku při prozvučování zkoušeného předmětu nejsou způsobeny pouze útlumem vlivem struktury materiálu. Zahrnují v sobě ještě ztráty , které jsou vyvolané například (A) (B) (C) (D)

divergencí (rozevřením) svazku. drsností kontaktního povrchu. geometrií zkoušeného předmětu. Odpovědi A,B a C jsou správné.

49. Který postup je správný pro ultrazvukové zkoušení na silně zakřiveném povrchu zkoušeného předmětu při použití sondy s nástavcem přizpůsobeným tomuto zakřivení? (A) (B) (C)

Nastavení rozsahu časové základny na kontrolní měrce, nastavení citlivosti podle AVG. Nastavení rozsahu časové základny na srovnávací měrce, nastavení citlivosti podle AVG. Nastavení rozsahu časové základny i citlivosti na srovnávací měrce.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


(D)


Odpovědi A a B jsou správné.

50. Při axiálním prozvučování válcovitého předmětu s relativně malou výško mohou vznikat tvarová echa způsobená boční (válcovou) stěnou. Přičemž výška tvarových (vedlejších) ech závisí na parametrech sondy. Tvarová echa budou (A) (B) (C) (D)

tím větší, čím vyšší je jmenovitá frekvence. tím menší, čím menší je průměr měniče. tím větší, čím menší je průměr měniče. Odpovědi A a C jsou správné.

Otázky - nálezy 51. Podle echodynamické křivky (echodynamiky) reflektoru, která je vytvořena při registračním zesílení, lze určit tuto charakteristiku reflektoru: (A) (B) (C) (D)

překročení výšky echa nad referenční indikaci (nad referenční linii). protažení vady metodou poloviční výšky. skutečnou (metalograficky, mechanicky změřenou) velikost reflektoru. rozlišení mezi vadou objemovou a protáhlou.

52. Když v použité směrnici pro stanovení registrační délky (RA) je požadován přídavek zesílení ΔVRA = 6 dB, znamená to, že (A) (B) (C) (D)

délka indikace,se změří metodou poloviční výšky. před určením délky se sníží mez registrace o ΔV = 6 dB. před určením délky se zvýší registrační zesílení o ΔV = 6 dB. platí B i C.

53. Pro určení překročení Δ Hu referenční (vztažné) linie musí být nastavena výška echa hodnocené indikace na (A) (B) (C) (D)

H = 80 % BSH. H = 40 % BSH. vrchol echa na úroveň srovnávací linie. H = 100 % BSH.

54. Při zesílení přístroje VU (Gu) = 42 dB se nastaví vrchol (špička) echa od vady na vztažnou (srovnávací) linii. Registrační zesílení bylo VR (GR) = 50 dB. Jak velké je překročení meze registrace ΔHU v dB? (ΔHU = VR – VU podle UT2-6, str. 3 a obr. 2) (A) (B) (C) (D)

ΔHU = 6 dB ΔHU = 8 dB ΔHU = 12 dB ΔHU = - 8 dB

55. Obr. 5 představuje možný průběh zvuku a ech, který může nastat při prozvučování předmětu tvaru desky z úzké strany nebo válcovitého výrobku z čelní strany, když zvukový svazek díky bočnímu efektu mění směr. Echo č.2 je možno přiřadit následujícímu průběhu zvuku: (A) (B) (C) (D)

průběh 1 průběh 2 průběh 3 Přiřazení není podle zadání možné.

56. Obrázek č. 4 zobrazuje indikace typických vad při ultrazvukovém zkoušení válcovaných, kovaných nebo lisovaných materiálů. Typu echa GA (= skupina rozlišitelných ech) odpovídá snímek (obraz indikací)


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


(A) (B) (C) (D)


č. 2 č. 3 č. 4 č. 5

57. Při zkoušení Lambovými vlnami může olej nebo špinavé skvrny na povrchu zkoušeného předmětu (A) (B) (C) (D)

znatelně bránit šíření zvuku. zvuk tak silně zeslabit, že se na obrazovce neobjeví žádná indikace. nemají žádný vliv na zkoušení. způsobit jak útlum zvuku, tak indikace na obrazovce.

58. Utlumení koncového echa může mít při kolmém prozvučování následující příčiny: (A) (B) (C) (D)

reflektory jsou šikmo k ultrazvukovému paprsku. velký útlum zvuku vlivem hrubozrnné struktury. problémy s akustickou vazbou. odpovědi A, B, a C jsou správné.

59. Použije-li se pro hodnocení výšky echa AVG metoda a nastavení citlivosti se provede podle koncového echa od protilehlého povrchu zkoušeného předmětu při kolmém prozvučování, pak při tomto nastavení jsou indikace zjištěné před koncovým echem (A) (B) (C) (D)

v oblasti s menším útlumem nadhodnoceny. uvážením (respektováním) útlumu zvuku na vztažnou výšku hodnoceny správně. v oblasti s větším útlumem nadhodnoceny. díky menšímu útlumu zdánlivě vyhodnoceny jako odpovídající menším náhradním vadám.

60. Indikace nehomogenity je o faktor f = 1,5 větší než zadaná mez registrace.To odpovídá rozdílu zesílení ΔHU v dB (A) (B) (C) (D)

ΔHU = -3,5 dB ΔHU = 3,0 dB ΔHU = 3,5 dB ΔHU = 4,0 dB

Otázka – vliv bočních povrchů 61. Do jaké délky L lze zkoušet kulatinu D = 80 mm z feritické oceli bez vlivu bočních stěn přímou sondou o DS = 24 mm a fN = 4 MHz z čelních povrchů? (UT 2-5, str. 11, UT2-1, str. 4) A) B) C) D)

L = 320 mm L = 630 mm L = 1160 mm L = 1260 mm


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 1

A C B

Obr. 2


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 3

Obr. 4


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 5


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Správné odpovědi

Otázka 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30


Odpověď A B C B A D D B C A D C D B B A C C B C B A B D D D B B B D

Otázka 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61

Regazzo – 22.2.2006

Odpověď C C B B B C A C B B D A C C C D C D C C D D C B B A D D A C D

www.regazzo.cz



TEST PRO VÝUKU č. UT 2/1 Všeobecná část Řešení Otázky - fyzikální základy V odpovědích jsou někdy uvedena dvě řešení. První řešení je přesnější podle knihy Krautkrämer : Werkstoffprüfung mit Ultraschall. 5. vydání, 1986, a cca 1000 odborných článků. Druhé řešení je přibližné a někdy i nesprávné podle skript QC Plzeň pro UT. 1. Přes vodní předdráhu se má nastavit v hliníku úhel lomu příčné vlny αT, Al = 70°. Úhel dopadu ve vodě αL,W ve stupních (°) musí potom činit: A) αL,W = 27,0° sin αL,W /sin αT, Al = cL,W / cT,Al sin αL,W = cL,W / cT,Al . sin αT, Al = 1,483 / 3,14 . sin 70˚ αL.Wl = 26,7˚ - přesně pro teplotu vody 20 ˚C, obr. 6 přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 sin αL,W = cL,W / cT,Al . sin αT, Al = 1,5 / 3,1 . sin 70˚ αL.Wl = 27,0˚

α T,

Al

Obr. 6 2. Když se nahradí při ultrazvukovém zkoušení sonda o větší jmenovité frekvenci sondou o menší jmenovité frekvenci, ale stejném průměru měniče, pak úhel rozevření svazku nové sondy ve srovnání s úhlem rozevření původní sondy bude ve stejném materiálu: B) větší φ-6 dB = 0,5 . λ / Deff = 0,5 . cL / (f . Deff) Poloviční úhel rozevření svazku sin φ-6 dB je nepřímo úměrný frekvenci a průměru měniče, tzn. s poklesem jmenovité frekvence úhel rozevření roste. 3. Sonda o nízké jmenovité frekvenci bude nahrazena sondou o vysoké jmenovité frekvenci. Pokud obě sondy mají stejný průměr měniče a použijí se na stejný zkoušený materiál, potom blízké pole nové sondy bude:


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



C) větší N = Deff2 . f / (4 . c) Délka blízkého pole je přímo úměrná jmenovité frekvenci sondy, tzn. s růstem frekvence roste délka blízkého pole. 4. Jak dlouho trvá, než proběhne ultrazvuková podélná vlna kolmo přes tloušťku 25 mm Al plechu? B) t = 4,0 μs t = d / cL = 25 / 6,32 . 106 = 3,96 . 10-6 s = 3,96 μs přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 t = d / cL = 25 / 6,3 . 106 = 3,97 . 10-6 s ≈ 4,0 μs 5. Vlnová délka λ v mm ultrazvukové podélné vlny v olovu při frekvenci f = 1 MHz je: A) λ = 2,2 mm λL = cL / f = 2,16 / 1 = 2,16 mm přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 λL = cL / f = 2,2 / 1 = 2,2 mm 6. Na rozhraní voda-ocel dopadá ultrazvuková vlna z vody pod úhlem α = 7°. Druh vlny, která je v oceli: D) odpovědi A i B jsou správné 1. varianta řešení: Úhel lomu podélné vlny do oceli sin αL,St /sin αL,W = cL,St / cL,W sin αL,St = cL,St / cL,W . sin αL,W = 5,92 / 1,483 . sin 7˚ αL,St = 29,1˚ Úhel lomu příčné vlny do oceli sin αT,St /sin αL,W = cT,St / cL,W sin αT,St = cT,St / cL,W . sin αL,W = 3,25 / 1,483 . sin 7˚ αT,St = 15,5˚ do oceli se šíří podélná vlna pod úhlem lomu 29,1˚ a příčná vlna pod úhlem 15,5˚ 2. varianta řešení kritické úhly dopadu pro rozhraní voda/ocel jsou α1k = arc sin 1483 / 5920 = 14,5˚ α2k = arc sin 1483 / 3250 = 27,1˚ α3k = arc sin 1483 / 3022 = 29,4˚ protože úhel dopadu 7° < 14,5˚ šíří se do oceli podélná i příčná vlna pro stanovení rychlosti povrchových vln (klasických Rayleigho povrchových vln) z rychlosti příčných vln platí cR = (0,92 až 0,94) cT = (0,92 až 0,94) . 3250 = 2990 až 3055 m/s, proto uvažujeme střední hodnotu 0,93 pro přepočet. cR = 0,93 cT = 0,93 . 3250 = 3022 m/s 7. Jak velký je úhel lomu α4 na obr. 1? D) pro úhel dopadu podélné vlny 30° nenastává lom podélné vlny do oceli


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 1 Nesprávná varianta D) odpovědí: D) α4 > 45° sin α4 /5,92 = sin α1 /2,73 sin α4 = 5,92 / 2,73 . sin 30˚ > 1 podélná vlna se do oceli nešíří, úhel dopadu na rozhraní α1 je větší než první kritický úhel α1k . Odpověď D) α4 > 45° je matoucí, protože reálný úhel lomu α4 do oceli může být pouze v rozsahu od 0° (kolmé prozvučování) do 90° (podélná povrchová vlna). 8. Jak se nazývá úhel dopadu α1 podélné vlny, při kterém úhel lomu α4 podélné vlny dosáhne hodnoty α4 = 90° na obr. 1? B) první kritický úhel, příp. první mezní úhel Při prvním kritickém úhlu dopadu vymizí podélná vlna z oceli a šíří se pouze po povrchu jako podélná povrchová vlna 9. Ultrazvuková vlna probíhá přes rozhraní dvou materiálů, přičemž první materiál má větší akustickou impedanci, ale stejnou rychlost zvuku ve srovnání s druhým materiálem. Když nenastane změna vlny, pak úhel lomu v tomto případě je C) stejný jako úhel dopadu Snellův zákon lomu se týká pouze úhlů a rychlostí, protože rychlosti v obou prostředích jsou stejné a nenastala transformace vlny, jsou stejné i úhly dopadu a lomu, tzn. úhel dopadu se rovná úhlu lomu 10. Úhlová sonda má jmenovitý úhel αN = 45°. Jak velký bude úhel lomu α ve (°) při zkoušení šedé litiny touto sondou? A) α = 33,8° Úhel lomu příčné vlny do šedé litiny sin αT,ŠL / 2,65 = sin αT,St / 3,25 sin αT,ŠL = 2,65 / 3,25 . sin 45˚ αT,ŠL = 35,2˚ přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 sin αT,ŠL = 2,6 / 3,3 . sin 45˚ αT,ŠL = 33,8˚


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



protože vše určuje Snellův zákon lomu, kde je mezi poměrem sinů úhlů a poměrem rychlostí přímá úměrnost, bude se zmenšováním rychlosti zmenšovat sinus úhlu a tím úhel sin αT,ŠL / sin αT,St = 2,65 / 3,25

Otázky - rozevření svazku 11. Na rozhraní dvou prostředí se zvuk rozdělí na část procházející a odraženou. Relativní velikost těchto podílů závisí na D) odpovědi A a B jsou správné Koeficient odrazu R i koeficient průchodu D závisí pouze na akustických vlnových odporech Z = ρ . c obou prostředí, kde ρ = specifická hustota (měrná hmotnost) c = rychlost zvuku 12. Echo od příčného vývrtu průměru DQ = 5 mm v ocelovém bloku ve vzdálenosti s = 80 mm pro úhlovou sondu 4 MHz dosáhne výšky H1 = 20 % BSH. Jak velký je průměr kruhového reflektoru s plochým dnem DKSR v mm ve vzdáleném poli ve stejné vzdálenosti s = 80 mm, který dává výšku echa H2 = 80% BSH? C) DKSR = 5,4 mm Řešení má dvě části. 1. část: Nejdříve přepočteme boční vývrt na náhradní vadu stejné výšky echa, potom vypočteme změnu náhradní vady pro změnu výšky echa z 20 % na 80 % BSH. DKSR = (0,2 . 0,812 . 5 . 80)1/4 = 2,7 mm 2. část řešení má 3 varianty: 1) Změně výšky echa z 20 % na 80 % BSH odpovídá 12 dB, zvětšení náhradní vady o 12 dB odpovídá dvojnásobný průměr náhradní vady, tzn. DKSR = 2,7 . 2 = 5,4 mm. 2) ΔV = 20 log (H1 / H2) = 20 log (20 / 80) = - 12 dB ΔV = - 12 dB = 40 log (DKSR1 / DKSR2) = 40 log (2,7 / DKSR2) z tohoto vztahu DKSR2 = DKSR1 . 10(-ΔV / 40) = 2,7 . 10(-(-12) / 40) = 5,39 mm ≈ 5,4 mm 3) H1 / H2 = (DKSR1 / DKSR2)2 z tohoto vztahu DKSR2 = DKSR1 . (H2 / H1)2 = 2,7 . (80/20)1/2 = 2,7 . 2 = 5,4 mm 13. Hodnocení výšky ech odražečů (reflektorů), které jsou menší než průměr svazku, je v blízkém poli ultrazvukového zkušebního systému možné s dostatečnou vypovídací jistotou jen D) odpovědi A,B a C nejsou správné Hodnocení výšky ech odražečů (reflektorů), které jsou menší než průměr svazku, je v blízkém poli ultrazvukového zkušebního systému možné s dostatečnou vypovídací jistotou jen pomocí srovnávacích měrek s náhradními vadami v různé dráze ultrazvuku. 14. Akustický vlnový odpor neboli akustická impedance prostředí je… . B) součin hustoty prostředí a rychlosti ultrazvukové vlny v tomto prostředí akustický vlnový odpor Z = ρ . c, kde ρ = specifická hustota (měrná hmotnost), c = rychlost zvuku 15. Pokles akustického tlaku, způsobený rozevřením (divergencí) svazku, ve vzdáleném poli se vzrůstající vzdáleností od měniče, je zobrazen v AVG diagramu jako … B) lineární pokles Pouze v AVG diagramu pro semilogaritmické zobrazení je to přímka, protože pokles akustického tlaku P je nepřímo úměrný dráze ultrazvuku s,


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


1/s 1 / s2


pro koncové echo pro náhradní vadu.

Nesprávné zadání otázky: 15. Pokles akustického tlaku podmíněný rozevřením (divergencí) svazku, který nastává ve vzdáleném poli zvukového svazku se vzrůstající vzdáleností od měniče, může být popsán jako…. (správná odpověď B) A) B) C) D)


Podle Krautkrämer : Werkstoffprüfung mit Ultraschall. 5. vydání, 1986, pokles akustického tlaku se vzdáleností vyjadřuje vztah pro kulovou vlnu p = p1 . 1/s = p1 . s-1 a pro válcovou vlnu p = p1 . 1/s1/2 = p1 . s-1/2, obecně y = k. xa a to je funkce mocninná podle Bartch: Matematické vzorce. 2. vydání. SNTL 1965. To znamená, že žádná odpověď v původním textu není správná. Text pro správnou odpověď B bez změny variant odpovědí je: 15. Pokles akustického tlaku, způsobený rozevřením (divergencí) svazku, ve vzdáleném poli se vzrůstající vzdáleností od měniče, je zobrazen v AVG diagramu jako... A) B) C) D)


Text bez změny a správnou odpověď B je: 15. Pokles akustického tlaku, způsobený rozevřením (divergencí) svazku, ve vzdáleném poli se vzrůstající vzdáleností od měniče, je popsán funkcí…. A) B) C) D)

kvadratickou. mocninnou. lineární. exponenciální.

16. Kruhový vývrt s plochým dnem (náhradní vada) má v určité dráze zvuku stejnou výšku echa jako příčný vývrt. Jak velký je rozdíl v ΔV (dB) mezi výškami ech těchto reflektorů ve dvojnásobné dráze zvuku ve vzdáleném poli? A) ΔV = 3 dB Pro dvojnásobnou dráhu ultrazvuku se zmenší výška echa pro náhradní vadu o 12 dB a pro boční vývrt o 9 dB, tzn. výška echa od bočního vývrtu bude větší o 3 dB 17. Pro zvýšení výšky (amplitudy) echa z H1 = 40 % BSH na H2 = 100 % BSH je třeba následující změna zesílení ΔV v decibelech (dB): C) ΔV = 8 dB ΔV = 20 log (H2 / H1) = 20 log (100 / 40) = 8 dB. Výpočet pro vztah ΔV = 20 log (H1 / H2) = 20 log (40 / 100) = - 8 dB nemá logiku, znaménko mínus je důsledkem H1 v čitateli zlomku.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Jednoduché je také řešení úvahou podle obr. 7. Změně výšky echa ze 40 % na 80 % rastru (BSH) odpovídá zvýšení zesílení o 6 dB a mezi 80 % a 100 % jsou 2 dB. Celkem musíme zvýšit zesílení o 6 + 2 = 8 dB.

Obr. 7

18. Na rozhraní dvou prostředí s různou akustickou impedancí (akustickým vlnovým odporem) nastává při průchodu ultrazvukového vlnění C) rozdělení zvukové energie na procházející a odrazovou část 19. Indikace má výšku H1 = 80 % BSH. Při změně zesílení o ΔV = - 10 dB bude mít indikace výšku B) H1 = 25 % BSH ΔV = 20 log (H1 / H2) = 10 dB, protože zesílení se zmenší o 10 dB bude výška echa H2 menší o 10 dB než výška echa H1 H2 = H1 . 10(-ΔV / 20) = 80 . 10(-10 / 20) = 25 % BSH Výpočet je matoucí, neboť vychází ΔV = + 10 dB a v zadání je změna zesílení ΔV = - 10 dB. Výhodnější je převrátit proměnné ve zlomku ΔV = 20 log (H2 / H1) = - 10 dB, protože zesílení se zmenší o 10 dB bude výška echa H2 menší o 10 dB než výška echa H1 H2 = H1 . 10(ΔV / 20) = 80 . 10(-10 / 20) = 25 % BSH Také lze úlohu řešit úvahou. Plusová změna zesílení znamená zvýšení zesílení a minusová změna zmenšení. Výška echa se po zmenšení zesílení o 10 dB zmenší. Při změně zesílení o 12 dB se výška echa zmenší na čtvrtinu, tj. z 80 % na 20 % rastru. Mezi 20 % a 25 % rastru jsou 2 dB a tzn., že změně výšky echa o 10 dB odpovídá výška echa 25 % rastru, viz. obr. 7. Poznámky k otázkám č. 17, 19, 20: Protože ve skriptech QC Plzeň pro UT2 je používán vztah ΔV = 20 log (H1 / H2) musíme rozlišovat mezi pojmy změna zesílení ΔV = - 10 dB rozdíl mezi výškou ech na obrazovce ΔV = - 10 dB. Změna zesílení ΔV


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Změna zesílení ΔV = - 10 dB znamená zmenšení zesílení o 10 dB, tzn. výška echa po změně zesílení je o 10 dB menší. Když označíme původní echo 1 a nové echo po změně zesílení 2, potom změna zesílení ΔV = - 10 dB znamená, že původní výška echa H1 je o 10 dB větší než výška echa H2 po zmenšení zesílení, tzn. 1. echo (původní ) je o 10 dB větší než 2. echo. Změna zesílení ΔV = 10 dB znamená zvětšení zesílení o 10 dB, tzn. výška echa po změně zesílení je o 10 dB větší. Když označíme původní echo 1 a nové echo po změně zesílení 2, potom změna zesílení ΔV = 10 dB znamená, že původní výška echa H1 je o 10 dB menší než výška echa H2 , tzn. 1. echo (původní ) je o 10 dB menší než 2. echo. . Rozdíl ΔV mezi výškami ech Zcela naopak je tomu s výškami ech při použití nevhodného vztahu ΔV = 20 log (H1 / H2). Rozdíl mezi výškami ech ΔV = - 10 dB znamená, že výška echa H1 je o 10 dB menší než výška echa H2 , tzn. 1. echo (původní ) je o 10 dB menší než 2. echo, H1 = H2 . 10(ΔV / 20) = H1 . 10(-10/20) = H1 . 10-10/20 z toho vyplývá H1 < H2 Rozdíl mezi výškami ech ΔV = 10 dB znamená, že výška echa H1 je o 10 dB větší než výška echa H2 , tzn. 1. echo (původní ) je o 10 dB větší než 2. echo. S tím úzce souvisí logika pro faktor f: Změna zesílení – faktor f Změně zesílení ΔV = 14 dB odpovídá zvýšení echa a tzn. faktor se zvětší f = 10ΔV / 20 = 1014 / 20 = 5. Změně zesílení ΔV = - 14 dB odpovídá zmenšení echa a tzn. faktor se zmenší f = 10ΔV / 20 = 10(-14 / 20) = 0,2. Rozdíl ΔV mezi výškami ech H1 a H2 – faktor f Rozdílu mezi výškami ech ΔV = - 14 dB (tzn. že výška echa H1 je o 14 dB menší než výška echa H2 odpovídá faktor f = H1 / H2 = 10(ΔV / 20) = 10(-14/20) = 0,2 Rozdílu mezi výškami ech ΔV = 14 dB (tzn. že výška echa H1 je o 14 dB větší než výška echa H2 odpovídá faktor f = H1 / H2 = 10(ΔV / 20) = 10(14/20) = 5 Použitý základní vztah podle skript QC Plzeň pro UT2 ΔV = 20 log (H1 / H2) není výhodný a odporuje logice. Mnohem praktičtější je vztah ΔV = 20 log (H2 / H1), který jsme používali při výuce na ultrazvukových kurzech ve SVÚM Praha v českém certfikačním systému nyní označeném Std 301/E APC. V praktickém vztahu ΔV = 20 log (H2 / H1), není v pojmech rozdíl. ΔV = 10 dB znamená zvýšení zesílení o 10 dB i rozdíl ΔV = 10 dB mezi výškami ech H1 (původní výška echa) a H2 (výška echa po změně zesílení), ΔV = 20 log (H2 / H1) = 10 dB. V novém vztahu podle skript QC Plzeň pro UT2 ΔV = 20 log (H1 / H2) je v pojmech rozdíl. ΔV = 10 dB znamená zvýšení zesílení o 10 dB, ale rozdíl mezi výškami ech H1 (původní výška echa) a H2 (výška echa po zvýšení zesílení o 10 dB) je ΔV = 20 log (H1 / H2) = - 10 dB. Tento rozdíl ve znaménkách je matoucí, nepraktický a zbytečný. 20. Změna zesílení o ΔV = + 14 dB zvýší všechny indikace o faktor f


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



C) f = 5. ΔV = + 14 dB = 20 log f f = 10ΔV / 20 = 1014 / 20 = 5

Otázky - zkušební systém 21. Která vlastnost zkušebního systému se dá zkontrolovat přímou sondou na drážce v kontrolní měrce K1? B) rozlišovací schopnost Na měrce K1 lze na třech různých dráhách ultrazvuku 85, 91 a 100 mm lze provést hrubé posouzení hloubkové rozlišovací schopnosti přímé sondy. Správná poloha sondy na kontrolní měrce je, když koncová echa z drah 91 a 100 mm mají stejnou výšku. Pouze v této pozici je osa ultrazvukového svazku správně nad drážkou. 22. Jaký vliv má odchylka svislé linearity ultrazvukového přístroje (linearity zesilovače) na výsledek zkoušení? A) Údaje o překročení výšky echa a náhradní velikosti vady jsou nesprávné Důsledkem chyby linearity zesilovače je, že změně o 6 dB neodpovídá změna výšky echa na dvojnásobnou, resp. poloviční výšku, odečte se nesprávná hodnota ΔHU a tím určí nesprávná velikost náhradní vady. 23. Pro ultrazvukové zkoušení má být (při dostatečné výšce echa a odstupu echa od úrovně šumu) zlepšena rozlišovací schopnost. Která následující opatření lze využít, aby se dosáhl tento cíl? Použít B) širokopásmovou sondu místo úzkopásmové Širokopásmová sonda má kratší impuls, tzn. na obrazovce je užší echo, než pro úzkopásmovou sondu, která má delší impuls a tím širší echo. Čím je užší echo, tím je lepší rozlišovací schopnost sondy. 24. Rozlišovací schopnost úhlových sond se kontroluje na měrce, která je na obr. 2. Sonda o jmenovitém úhlu αN = 45° se přezkouší z pozice X na skupině vývrtů Y: D) X = 3 / Y = B Z bodu výstupu musí svazek pro úhel lomu 45° protnout střední vývrt z trojice vývrtů. Nejjednodušším řešením je použít rovnoramenný trojúhelník, obr.2. Podle obr. 2 odpovídá správná poloha i X = 2 / Y = C, která ale není ve variantách odpovědí.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



A C B

Obr. 2 25. Rozlišovací schopnost ultrazvukového zkušebního systému lze zvýšit D) odpovědi A, B a C jsou správné. Použitím sondy s krátkým impulsem se zmenší šířka echa, optimalizací tlumení impulsu ze strany vysílače (v elektrickém obvodu vysílače) také a volbou relativně vysoké frekvence se zmenší vlnová délka a tím se také zmenší šířka echa na obrazovce. Čím užší jsou echa, tím lepší je rozlišovací schopnost. 26. Odchylka svislé linearity (linearity zesilovače) ultrazvukového přístroje může vzniknout D) odpověď A a B je správně. Přebuzením zesilovače přijímače a přechodovými odpory v regulátoru nastavení rozsahu hrubě může vzniknout odchylka svislé linearity (linearity zesilovače) ultrazvukového přístroje. Poznámka: Tuto otázku jsme diskutovali s odborníky firmy Testima na ultrazvukovou přístrojovou techniku. Jejich vyjádření, “tato otázka by měla být vypuštěna, neboť na ni není jednoznačná odpověď“, jsme poslali QC Plzeň. Protože zkušební otázky neznáme, jsou tajné i pro lektory, neznáme současný stav. 27. Které následující tvrzení ve vztahu k vlastnostem sond neplatí? B) Širokopásmové sondy mají relativně větší pronikací schopnost než úzkopásmové sondy. Širokopásmové sondy mají kratší impuls a tím menší akustický výkon, než sondy úzkopásmové, tzn. málo tlumené. 28. Veličiny, charakteristické pro šíření zvuku ve zkoušeném předmětu, například délka blízkého pole a úhel rozevření svazku, by při použití širokopásmových sond měly být B) experimentálně určeny pomocí srovnávací měrky. Široké frekvenční spektrum (velké Δf) širokopásmových sond způsobuje, že vlivem útlumu ultrazvuku v materiálu se mění frekvenční spektrum odražených impulsů (VE, KE) a tím přestávají platit matematické vztahy, které počítají se jmenovitou frekvencí sondy. Vyšší frekvenční složky ve spektru impulsu mají menší vlnovou délku a jsou proto více tlumeny v materiálu než složky o nižší frekvenci. Tím se deformuje spektrum a vrchol se posouvá k nižším frekvencím. Na obr. 8 je uveden příklad pro dvě přímé sondy o stejné jmenovité frekvenci 2 MHz a šipkou je znázorněn frekvenční posuv. Pro


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



sondu C2N-F se vrchol křivky posune z 2 MHz na 1 MHz a výpočty pro jmenovitou frekvenci 2 MHz neplatí. Naopak pro úzkopásmovou sondu B2S je posuv ze 2 MHz na 1,8 MHz.

Obr. 8 29. Se kterou sondou, zde určenou průměrem měniče DS v mm a jmenovitou frekvencí fN v MHz, se změří na drážce ve zkoušeném předmětu největší náhradní šířka drážky metodou poloviční výšky echa? B) DS = 10 mm, fN = 4 MHz Součin DS . fN = 10 . 4 = 40 má nejmenší hodnotu ze čtyř porovnávaných sond. Pro poloviční úhel rozevření svazku platí vztah sin φ-6 dB = 0,5 . λ / Deff ≈ 0,5 . cL / (fN . DS) a pro nejmenší hodnotu jmenovatele bude úhel φ-6 dB největší. Tzn. pro stejný pokles VE o 6 dB ujede sonda největší dráhu a změříme největší náhradní šířku vady. 30. Při odrazu ultrazvuku od vnitřní necelistvosti v předmětu může být snížena směrová charakteristika tohoto reflektoru použitím D) Odpovědi B a C jsou správné. Použitím sondy nižší frekvence se zvětší vlnová délka. S poklesem frekvence (≡ zvětšením vlnové délky) roste poloviční úhel rozevření svazku φ-6 dB sin φ-6 dB = 0,5 .λ / Def = 0,5 . c / (f . Def) a tím se zmenšuje směrovost svazku. Důsledkem je lepší lokalizace plošných vad, které nejsou polohovány kolmo k ose svazku.

Otázky - kalibrace ultrazvukového přístroje 31. Za předpokladu stejné dráhy zvuku respektuje přenosová korekce mezi srovnávací měrkou a zkoušeným předmětem jen rozdíly C) útlumu a akustické vazby. Přenosová korekce se netýká rychlosti zvuku ve srovnávací měrce a zkoušeném předmětu. Stanovení přenosové korekce podle současných vztahů ve skriptech QC Plzeň pro UT2 není správné. Správně se přenosová korekce netýká rychlosti zvuku, útlumu ve srovnávací měrce a útlumu ve zkoušeném předmětu. Přenosová korekce se týká pouze akustické vazby, tzn. pouze rozdílů v průchodu ultrazvuku rozhraním, které tvoří různé zkušební povrchy měrky a zkoušeného dílu. Pro praxi doporučujeme postup podle našeho článku „Přenosová korekce při ultrazvukovém zkoušení. Jaká je pravda?!“ publikovaném v časopisu NDT Welding Bulletin, č. 1, 2006. Správná otázka a varianty odpovědí: 31. Za předpokladu stejné dráhy zvuku respektuje přenosová korekce mezi srovnávací měrkou a zkoušeným předmětem jen rozdíly


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz


A) B) C) D)


útlumu a rychlosti zvuku. akustické vazby a útlumu. akustické vazby. útlumu, rychlosti zvuku a akustické vazby.

Správná odpověď: C) akustické vazby. 32. Který z následujících reflektorů může být použit nezávisle na úhlu lomu sondy jako srovnávací? C) příčný vývrt rovnoběžný se zkušebním povrchem a kolmý k hlavní ose zvukového pole Ostatní odražeče jsou směrové, to znamená, že výška echa závisí na úhlu dopadu. 33. Při šikmém prozvučování spočívá přednost kalibrace časové základny v dráze ultrazvuku v tom, že B) nastavení není závislé na úhlu sondy. Se změnou úhlu lomu se mění pouze bod výstupu a tato změna se opraví pouze posuvem impulsu. 34. Pomocí polohovacího pravítka lze bez počítání pomocí goniometrických funkcí (vadový trojúhelník) určit B) projekční vzdálenost k reflektoru (vadě). Polohovací pravítko bylo možné zakoupit k úhlové sondě. Byla to řada diod a podle dráhy ultrazvuku k vadě se v odpovídající projekční vzdálenosti rozsvítila dioda. Tato otázka by měla být vypuštěna, protože starší provedení pravítek umožňovalo odečtení projekční vzdálenosti k reflektoru (vadě) i hloubky vady. 35. Které tvrzení o metodě s referenční výškou není pravdivé? B) Metodu lze použít pouze pro velké dráhy zvuku. Právě naopak, tato metoda je vhodná právě pro malé dráhy ultrazvuku aby chyba této nepřesné metody hodnocení vad byla malá. 36. Všeobecný AVG diagram je použitelný pro C) Sondy s relativně nízkým tlumením. Sondy širokopásmové a rázových vln mají krátký impuls a tím široké frekvenční spektrum. Pokles frekvence v odražených vlnách je značný (viz obr. 8 a text v řešení otázky 28). Proto pro tyto sondy neplatí přepočty pro jmenovitou frekvenci. Sondy dvojité (SE) a sondy fokusované mají odlišný průběh koncového echa (∞) i náhradních vad. Proto je obecný AVG diagram použitelný pouze pro sondy málo tlumené s úzkým frekvenčním spektrem. 37. Který z následujících kalibračních reflektorů pro nastavení citlivosti podle AVG-metody přichází v úvahu při použití uvedeného typu sondy? A) protilehlá stěna předmětu pro přímé sondy Rádius 100 mm na měrce K1 pro miniaturní úhlové sondy 4 MHz není vhodný, protože pro tyto sondy se používá rádius 25 mm na měrce K2. Příčný vývrt φ 1,5 mm na měrce K1 pro úhlové sondy 2 MHz není použitelný, protože neplatí DQ > 1,5 λ, tzn. 1,5 > 1,5 . 5,92 / 2 pro přepočet průměru DQ příčného vývrtu na ekvivalentní průměr DKSR náhradní vady. 38. Pro korekci ztrát přechodem byly změřeny následující hodnoty: V-prozvučení na měrce K1 V T1 = 10 dB V-prozvučení na zkoušeném předmětu 50 mm tloušťky V T2 = 20 dB


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Jak velká je hodnota korekce ΔVT v dB za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli ? C) ΔVT = 4 dB Oprava vlivu rozevření svazku ΔVS pro změnu tloušťky z 25 mm na K1 na 50 mm na zkoušeném předmětu, tzn. na dvojnásobek, ve vzdáleném poli (s1 = 25 > 3 . N) je pro koncové echo 6 dB. ΔVT = ΔVT2 - ΔVT1 - ΔVS = 20 – 10 – 6 = 4 dB O hodnotu ΔVT = 4 dB zvýšíme zesílení pouze podle skript. Obecně je zvýšení zesílení o ΔVT = 4 dB nesprávné, protože zesílení se musí zvýšit pouze o hodnotu ΔVA , tzn. o korekci na vazbu. Velikost ΔVA nemůžeme stanovit bez znalosti útlumů v kontrolní měrce K1 (K1) a zkoušeném předmětu (PG), protože ΔVA = ΔVT - ΔVκ , kde ΔVκ je oprava vlivu útlumu ΔVκ = 2 . κPG . sPG - 2 . κK1 . sK1. K tomu je nutné poznamenat, že o hodnotu ΔVA = ΔVT = 4 dB zvýšíme zesílení pouze v tom případě, že útlum v měrce i zkoušeném předmětu je nulový, protože v tomto případě je ΔVκ = 0. 39. Korekce ΔVK při nastavení citlivosti pro zkoušení podle AVG-metody B) se uvažuje jen u úhlových sond při nastavování citlivosti na rádiusu kontrolní měrky K1 nebo K2 Korekce ΔVK anuluje vliv 1) rozdílu mezi správnou rovinnou odrazovou plochou kolmou k ose svazku a válcovou plochou rádiusů kontrolních měrek, 2) rozdílu mezi správnou šířkou rovinné odrazové plochy (větší než šířka svazku) kolmou k ose svazku a malou šířkou kontrolních měrek, na výšku koncového echa. 40. Jak velká je hodnota korekce na vazbu ΔVA v dB mezi kontrolní měrkou K1 a zkoušeným předmětem (tloušťka stěny d = 40 mm) pro úhlovou sondu (αN = 60°, fN = 2 MHz), když byla předem stanovena hodnota přenosové korekce ΔVT = 4 dB? Koeficient útlumu kontrolní měrky K1 κ1 = 10 dB/m, dráha ultrazvuku v kontrolní měrce s1 = 25 / cos 60˚ = 50 mm Koeficient útlumu zkoušeného předmětu κ2 = 20 dB/m, dráha ultrazvuku v zkoušeném předmětu s2 = 40 / cos 60˚ = 80 mm B) ΔVA = + 1,8 dB ΔVT = ΔVA + ΔVκ Oprava vlivu útlumu ΔVκ pro změnu dráhy z 50 mm na 80 mm je ΔVκ = 2 . κ2 . s2 - 2 . κ1 . s1 = 2 . 0,02 . 80 – 2 . 0,01 . 50 = 2,2 dB korekce na vazbu ΔVA = ΔVT - ΔVκ = 4 – 2,2 = 1,8 dB. Resumé: Přenosová korekce se dělí na vliv útlumu a vliv rozdílných povrchů (nazývaný korekce na vazbu) měrky K1 a zkoušeného kusu. Přenosová korekce je ΔVT = 4 dB, z toho vliv útlumu ΔVκ = 2,2 dB a vliv povrchů ΔVA = 1,8 dB. Poznámky: Stanovení přenosové korekce podle skript QC Plzeň není správné. Pro praxi doporučujeme postup podle našeho článku „Přenosová korekce při ultrazvukovém zkoušení. Jaká je pravda?!“ publikovaném v časopisu NDT Welding Bulletin, č. 1, 2006. Pokud při hodnocení vad uvažujeme útlum, provádíme buď opravu vyhodnocovací křivky (registrační linie) o útlum, tzn. opravu křivky o hodnoty 2 . κ . s, nebo při použití AVG diagramu používáme opravu vlivu útlumu


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



ΔVκ = 2 . κK1 . sK1 - 2 . κu . su a pro ΔVκ > 0 ji vynášíme směrem dolů, pro ΔVκ < 0 směrem nahoru. Příklad indexování je pro kontrolní měrku K1 a zkoušený kus. Index u podle ČSN EN 583-2, kde vše co se týká indikací má index u, je příliš obecný Index PG podle skript QC Plzeň pro UT2 je vhodnější, protože se týká zkoušeného předmětu, PG = Prüfgegenstand = zkoušený předmět, ΔVκ = 2 . κK1 . sK1 - 2 . κPG . sPG . I předsádky dodávané firmou Krautkrämer ke starým analogovým defektoskopům (USM2, USK7, USIP11 aj.) mají AVG křivky již korigovány o útlum, tzn. je v jejich průběhu zahrnut útlum. Pokud používáme nové digitální přístroje, zadáme do tabulky přímo hodnoty útlumů a změny v průběhu AVG křivky (podle κPG) a zesílení (podle κK1) se provedou automaticky podle programu v přístroji. Proto přenosová korekce (= korekce na vazbu) koriguje pouze vliv rozdílných zkušebních povrchů měrky a zkoušeného dílu, tzn.. ΔVA = ΔV - ΔVS - ΔVκ, ΔVA = 1,8 dB a zesílení zvýšíme o 1,8 dB, v praxi o 2 dB.

Otázky - hranice použitelnosti 41. Při měření útlumu přímou sondou na zkoušeném předmětu s rovnoběžnými povrchy a tloušťky d = 300 mm byly změřeny tyto hodnoty zesílení pro koncové echo výšky 80 % BSH: 1.koncové echo V1KE (G1) = 24 dB 2.koncové echo V2KE (G2) = 54 dB Jak velký je koeficient útlumu κ v dB/m za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli? D) κ = 40 dB/m Koeficient útlumu κ = (V2KE - V1KE - ΔVS ) / (2 . d) = (54 – 24 – 6) / (2 . 300) = 0,04 dB/mm κ = 0,04 dB/mm = 40 dB/m Oprava vlivu rozevření svazku ΔVS pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s1 = 300 > 3 . N) je pro koncové echo 6 dB. Stanovení útlumu podle skript QC Plzeň použijte pouze při zkouškách v QC Plzeň. Poznámky. Vztah pro výpočet útlumu uvedený ve skriptech QC Plzeň κ = (ΔV – ΔVS) / (2 . d) není správný, protože zanedbává ztráty odrazem ΔVO . Správný vztah je κ = (ΔV – ΔVS - ΔVO) / (2 . d) , kde ΔVO = ztráty odrazem při použití násobných ech, tzn. při měření útlumu na jedné tloušťce d materiálu podle 1. a 2. koncového echa. Tyto ztráty ΔVO nejsou zanedbatelné a činí 1dB pro měření útlumu s kontaktní vazbou. Pouze při měření útlumu na dvou tloušťkách při použití vždy pouze 1. koncového echa je ΔVO = 0. Správný výpočet: κ = (V2KE - V1KE - ΔVS – ΔVO ) / (2 . d) = (54 – 24 – 6 - 1) / (2 . 300) = 23 /600 = 0,038 dB/mm κ = 0,038 dB/mm = 38 dB/m, kde ΔVS = 6 dB pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s1 = 300 > 3N), ΔVO = 1 dB. Podstatné není, že rozdíl ve výsledcích je malý, ale přesnost metody. Stačí uvážit například


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



tloušťku rozdíl ΔV mezi 1. a 2. koncovým echem na a rozdíly ve výpočtu jsou výrazné:

d = 30 mm ΔV = 8 dB

nesprávně κ = (V2KE - V1KE - ΔVS ) / (2 . d) = (8 – 6) / (2 . 30) = 2 / 60 = 0,033 dB/mm κ = 33 dB/m správně κ = (V2KE - V1KE - ΔVS – ΔVO ) / (2 . d) = (8 – 6 - 1) / (2 . 30) = 1 / 60 = 0,017 dB/mm κ = 17 dB/m 42. Na zkoušeném předmětu s rovnoběžnými povrchy, tloušťka stěny d = 100 mm, bylo změřeno přímou sondou: 1.koncové echo má výšku H1 = 100 % BSH, 2.koncové echo má výšku H2 = 10 % BSH. Tloušťka předmětu je větší než trojnásobek délky blízkého pole použité přímé sondy. Jak velký je koeficient útlumu κ v dB/m? A) κ = 70 dB/m ΔV = 20 log (H1 / H2) = 20 log (100 / 10) = 20 dB Koeficient útlumu κ = (V2KE - V1KE - ΔVS ) / (2 . d) = (20 – 6) / (2 . 100) = 0,07 dB/mm κ = 0,07 dB/mm = 70 dB/m Oprava vlivu rozevření svazku ΔVS pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s1 = 100 > 3 . N) je pro koncové echo 6 dB. Opět platí poznámky v řešení otázky 41. Správně vypočítaný útlum: κ = (V2KE - V1KE - ΔVS - ΔVO) / (2 . d) = (20 - 6 - 1) / (2 . 100) = 0,065 dB/mm 43. Musí být úhlová sonda (délka kontaktní plochy AL = 50 mm, šířka kontaktní plochy AW = 25 mm) přizpůsobena pro radiální prozvučování (= obvodový směr) trubky s vnějším průměrem Da = 320 mm? C) ano, protože podmínky to vyžadují Musí být přizpůsobena pro Da < 10 . AL = 10 . 50 = 500, 320 < 500, tzn. sonda musí být přizpůsobena (skripta UT2-5, str. 4) 44. Trubka (vnější průměr Da = 500 mm, vnitřní průměr Di = 400 mm) má být vyzkoušena v radiálním směru (= obvodový směr) úhlovou sondou αN = 35°. Jaký úhel ε ve stupních (°) bude na vnitřním povrchu trubky? C) ε = 45° sin ε = R / (R – d) . sin αN = 250 / (250 – 50) . sin 35° ε = 45,8° ≈ 45° 45. Maximální možná rychlost skenování při ultrazvukovém zkoušení trub v rourovně je především určena C) opakovací frekvencí zkušebního systému. Skripta UT2-15, str. 16, při příliš vysoké opakovací frekvenci vznikají bludná echa, která vedou ke špatné interpretaci a tím hodnocení. 46. Na obr. 3 jsou hranice použitelnosti ultrazvukové metody zobrazeny v AVG diagramu a označeny čísly 1 - 5. Číslice 3 označuje hranici: D) strukturní šum skripta UT2-4, str. 14


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 3 47. Hlavní důvod pro použití fokusující čočky pod přímou sondu je C) možnost změřit reflektory malých rozměrů. Skripta UT1-4, str. 8 48. Ztráty akustického tlaku zvuku při prozvučování zkoušeného předmětu nejsou způsobeny pouze útlumem vlivem struktury materiálu. Zahrnují v sobě ještě ztráty , které jsou vyvolané například D) Odpovědi A,B a C jsou správné. Ztráty akustického tlaku zvuku při prozvučování zkoušeného předmětu jsou způsobeny útlumem vlivem struktury materiálu. Dále divergencí (rozevřením) svazku, drsností kontaktního povrchu i geometrií zkoušeného předmětu. 49. Který postup je správný pro ultrazvukové zkoušení na silně zakřiveném povrchu zkoušeného předmětu při použití sondy s nástavcem přizpůsobeným tomuto zakřivení? C) Nastavení rozsahu časové základny i citlivosti na srovnávací měrce. skripta UT2-5, str. 5 50. Při axiálním prozvučování válcovitého předmětu s relativně malou výškou mohou vznikat tvarová echa způsobená boční (válcovou) stěnou. Přičemž výška tvarových (vedlejších) ech závisí na parametrech sondy. Tvarová echa budou C) tím větší, čím menší je průměr měniče. Skripta UT2-5, str. 11. Čím je menší průměr měniče, tím je větší úhel rozevření svazku a tím jsou větší echa od bočních stěn.

Otázky - nálezy 51. Podle echodynamické křivky (echodynamiky) reflektoru, která je vytvořena při registračním zesílení, lze určit tuto charakteristiku reflektoru: D) rozlišení mezi vadou objemovou a protáhlou. Skripta UT2-6, str. 11


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



52. Když v použité směrnici pro stanovení registrační délky (RA) je požadován přídavek zesílení ΔVRA = 6 dB, znamená to, že D) platí B i C. Obecně měření registrační délky vady znamená měření pro pokles vadového echa k registrační linii (křivce, úrovni). Měření podle otázky 52 vyžaduje zvýšit zesílení o 6 dB a měřit při tomto zesílení délku vady pro pokles vadového echa k registrační křivce (C). Tento postup je rovnocenný druhé variantě měření, kdy bez změny zesílení se sníži registrační linie o 6 dB a měří se délka vady pro pokles k této snížení křivce (B). Jsou to pouze dvě varianty téhož měření. 53. Pro určení překročení Δ Hu referenční (vztažné) linie musí být nastavena výška echa hodnocené indikace na C) vrchol echa na úroveň srovnávací linie. Skripta UT2-6, str. 3 54. Při zesílení přístroje VU (Gu) = 42 dB se nastaví vrchol (špička) echa od vady na vztažnou (srovnávací) linii. Registrační zesílení bylo VR (GR) = 50 dB. Jak velké je překročení meze registrace ΔHU v dB? B) ΔHU = 8 dB ΔHU = VR – VU podle UT2-6, str. 3 a obr. 2 ΔHU = VR – VU = 50 – 42 = 8 dB 55. Obr. 5 představuje možný průběh zvuku a ech, který může nastat při prozvučování předmětu tvaru desky z úzké strany nebo válcovitého výrobku z čelní strany, když zvukový svazek díky bočnímu efektu mění směr. Echo č.2 je možno přiřadit následujícímu průběhu zvuku: B) průběh 2 Skripta UT2-5, str. 11, 1. echo = průběh 3 2. echo = jedna transformace podélné vlny na příčnou, posun o 0,76 . 25 = 19 mm 3. echo = dvě transformace podélné vlny na příčnou, posun o 2 . 0,76 . 25 = 38 mm

Obr. 5 56. Obr. 4 zobrazuje indikace typických vad při ultrazvukovém zkoušení válcovaných, kovaných nebo lisovaných materiálů. Typu echa GA (= skupina rozlišitelných ech) odpovídá snímek (obraz indikací) A) č. 2


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 4 57. Při zkoušení Lambovými vlnami může olej nebo špinavé skvrny na povrchu zkoušeného předmětu D)

způsobit jak útlum zvuku, tak indikace na obrazovce.

58. Utlumení koncového echa může mít při kolmém prozvučování následující příčiny: D) odpovědi A, B, a C jsou správné. Pokles echa způsobí odražeče šikmo orientované k ultrazvukovému paprsku, velký útlum ultrazvuku vlivem hrubozrnné struktury i zhoršení akustické vazby. 59. Použije-li se pro hodnocení výšky echa AVG metoda a nastavení citlivosti se provede podle koncového echa od protilehlého povrchu zkoušeného předmětu při kolmém prozvučování, pak při tomto nastavení jsou indikace zjištěné před koncovým echem A) v oblasti s menším útlumem nadhodnoceny. Indikace zjištěné před koncovým echem budou přehodnoceny a indikace za koncovým echem, tzn. v dráze ultrazvuku větší než pro koncové echo, budou podhodnoceny. Není to „menším útlumem“, ale tím, že čím je menší dráha k odražeči, tím je menší pokles echa vlivem útlumu. Odpověď A je správná pouze v tom případě, že při stanovení náhradních velkostí vad z AVG diagramu zanedbáváme opravu vlivu útlumu. Pokud provádíme opravu vlivu útlumu ΔVκ = 2 . κK1 . sK1 - 2 . κPG . sPG hodnotíme vady správně.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



60. Indikace nehomogenity je o faktor f = 1,5 větší než zadaná mez registrace.To odpovídá rozdílu zesílení ΔHU v dB C) ΔHU = 3,5 dB. ΔV = 20 log (H1/H2) = 20 log f = 20 . log 1,5 = + 3,5 dB (UT2-1, str. 2). V tomto případě ΔV = ΔHU . 61. Do jaké délky L lze zkoušet kulatinu D = 80 mm z feritické oceli bez vlivu bočních stěn přímou sondou o DS = 24 mm a fN = 4 MHz z čelních povrchů? (UT2-1, str. 4) A) B) C) D)

L = 320 mm L = 630 mm L = 1160 mm L = 1260 mm

Správná odpověď: D) L = 1260 mm Nesprávné varianty odpovědí: 61. Do jaké délky L lze zkoušet kulatinu D = 80 mm z feritické oceli bez vlivu bočních stěn přímou sondou o DS = 24 mm a fN = 4 MHz? A) B) C) D)

L = 320 mm L = 640 mm L = 1160 mm L = 1280 mm

Správná odpověď: B) L = 640 mm Ve skriptech QC jsou dva vztahy pro výpočet. Odpověď B) L = 640 mm je správná pouze podle vzorce ve skriptech QC, kap. UT2-5, str. 11. L ≡ smax = DB . DS . f / (2 . cL) = 80 . 23,3 . 4 / (2 . 5,92) = 630 mm, kde DS ≡ Def = 0,97 . D0 = 23,3 mm, Podle vzorce ve skriptech QC, kap. UT2-1, str. 4, ale vypočítáme L ≡ smax = DB . DS . f / cL = 80 . 23,3 . 4 / 5,92 = 1260 mm . Abychom zjistili, který vztah je správný je třeba ho odvodit. Odvození správného vztahu provedeme podle obr. 9.


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz



Obr. 9 Vycházíme ze dvou vztahů: 1) pro poloviční úhel rozevření hlavního svazku 2) z trojúhelníka na obr. 9

sin φ = 0,5 . cL / (f . Def) = cL / (2 . f . Def) tg φ = DB / (2 . smax)

pro malé úhly platí tg φ ≈ sin φ, tzn. cL / (2 . f . Def) = DB / (2 . smax) a smax = DB . Def . f / cL. Správný výsledek L ≡ smax = DB . DS . f / cL = 80 . 23,3 . 4 / 5,92 = 1260 mm L ≡ smax = 1260 mm .


Regazzo – 22.2.2006

www.regazzo.cz

1 Všeobecná část

Recommend Documents