Rambler's Top100 Rambler's Top100

                       

ПРОГРАММА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ТРАКТОВ ДЕФЕКТОСКОПОВ "ИМПУЛЬС+"

              Разработка АО НПО ЦНИИТМАШ: Автор В.Н. Данилов т. (095) 6758943

   Ультразвуковые преобразователи являются одними из основных элементов приборов ультразвукового контроля, в значительной степени определяющим его эффективность и достоверность. При разработке качественно новых преобразователей и повышения эффективности уже существующих возникают задачи выбора оптимальных геометрических, акустических и электрических параметров их элементов, схем включения, оценки характеристик их применения в составе электроакустических трактов дефектоскопов и др.    Решение таких задач в большой степени может осуществляться методами математического моделирования, позволяющего существенно облегчить, ускорить и удешевить процесс решения.

   В НПО ЦНИИТМАШ разработаны расчетные модели электроакустических трактов дефектоскопов с прямыми и наклонными преобразователями, описываемыми в виде многослойных структур. В дальней зоне излучения-приема получены асимптотические выражения электродвижущей силы (ЭДС) на преобразователях при приеме, создаваемой отраженными от дефектов продольными или поперечными волнами.  Для оценки адекватности описания с использованием разработанных моделей реальных физических процессов в электроакустических трактах проводились эксперименты, сравнение с результатами которых данных теории показало их удовлетворительное совпадение в пределах погрешностей расчетов, обусловленных неточным заданием расчетных параметров и ограничениями моделей.

   На основе этих моделей ранее был разработан ряд компьютерных программ. Программы "ИМПУЛЬС-2П", "ИМПУЛЬС-3Н" и "ИМПУЛЬС-4К" моделирования работы электроакустического тракта дефектоскопа предназначены для оптимального выбора геометрических и акустических параметров преобразователей и электрических схем их подключения, а также простого и наглядного представления влияния различных параметров трактов на характеристики регистрируемых сигналов. К настоящему времени создана универсальная программа моделирования работы электроакустических трактов дефектоскопов “ИМПУЛЬС+”, заменяющая по функциональным возможностям программы серии “ИМПУЛЬС” (2П, 3Н, 4К). Программа используется совместно с операционными системами Windows -95 - ХР .

Программа ориентирована на разработчиков и производителей преобразователей, на центры обучения, преподавателей и обучающихся по специальности неразрушающего ультразвукового контроля, а также на дефектоскопистов по УЗК, которые хотят разобраться в физических особенностях данного метода контроля.

     Программа “ИМПУЛЬС+” позволяет:
  • учитывать многослойность структуры преобразователей (для прямых: демпфер, пьезопластину, протектор, слой контактной жидкости; для наклонных: демпфер, пьезопластину, согласующий слой, призму);
  • учитывать сложный состав композитных (с полимерной матрицей) пьезопластин;
  • рассчитывать частотные спектры, временные импульсы и огибающие регистрируемых сигналов;
  • моделировать работу преобразователей в составе электрических схем (эквивалентных) в режимах излучения и приема
  • определять основные параметры импульсов и спектров сигналов (длительности импульса, амплитуды максимума импульса,   ширины спектра, значений частоты максимума и величины спектра в максимуме);
  • печатать результаты на принтер или сохранять их в формате метафайла Windows или файла битового формата.
    Основные технические характеристики:
Полоса частот расчета спектров (max), МГц 0,1 - 10
Шаг дискретизации по частоте при расчете импульсов, КГц   2,5
Коэффициент растяжения импульса 0,4  -  2,5
Число моделей дефектов   4
Число режимов возбуждения электрическим импульсом   3
Глубина залегания дефекта (min) с относительной погрешностью определения сигнала  20%, ближних зон   2
Объем памяти, занимаемый на диске , Кбайт около 650
Время расчета одного варианта (с учетом электрической схемы включения) для IBM Pentium (500 МГц) не более, сек   10

По сравнению с разработанными ранее программами “ИМПУЛЬС+” обладает дополнительными рабочими и сервисными возможностями:

  • программа выполнена в виде одного блока (внешний счетный модуль исключен), что повысило быстродействие и надежность работы;

  • есть возможность выбора типа стандартной пьезокерамики (с записанными в память наборами упругих и пьезоэлектрических констант): ЦТС-19, PZT-4, PZT5A(H), титанат бария и др.;

  • расширены возможности выбора параметров призмы для наклонных преобразователей (в том числе, затухания продольных волн в ней) и свойств слоя смазки для прямых преобразователей;

  • добавлены модель дефекта типа диска (плоскодонного отверстия) и режим возбуждения в виде отрезка синусоиды (в пределах полупериода от 0 до T/2) с задаваемым значением T;

  • предусмотрены возможности изменения густоты сетки и толщины линий при выводе графиков спектра сигнала, его импульса и огибающей;

  • введен режим совмещения линий графиков, позволяющий выводить до 4-х кривых на одном изображении, что весьма удобно для наглядного представления влияния изменения исходных данных на спектр, импульс или огибающую сигнала;

  • основные характеристики смоделированного сигнала могут быть выведены в виде таблицы, в которой приведеены значения максимумов импульса и спектра, длительности импульса, ширины спектра, частоты в максимуме спектра;

  • на принтер может быть распечатана сводка основных параметров модели вместе с изображением импульса сигнала, спектра или огибающей импульса.
      Вид основного окна программы “ИМПУЛЬС+”   приведен на рис.1. Расчетные схемы акустических трактов дефектоскопов на продольных и поперечных волнах приведены соответственно на рис.2 и 3.  На рис.4 приведены   эквивалентные электрические схемамы   включения преобразователей в режимах излучения и приема. 

ris1.gif (20008 bytes)

Рис.1.

ris2.gif (9137 bytes)

Рис.2.

ris3.gif (9566 bytes)

 Рис.3.

ris4.gif (9362 bytes)

Рис.4.

  Вид изображения панелей задания режимов работы и печати приведен на рис.5, а выбора моделей параметров пьезопластины - на рис.6.

ris5.gif (9923 bytes)

Рис.5.

ris6.gif (16174 bytes)

Рис.6.

Вид основного окна программы  с результатами расчета импульса моделируемого сигнала приведен на рис.7, а спектров сигналов в режиме совмещения – на рис.8.

ris7.gif (18304 bytes)

Рис.7.

ris8.gif (18109 bytes)

Рис.8.

Программа снабжена блоком защиты  для запуска на конкретном пользовательском компьютере , к которому осуществлена привязка.

   Ориентировочная стоимость программы “ИМПУЛЬС+” составляет  - 350 у.е. или 10000 руб.  При безналичной оплате (через договор с организацией) добавляется НДС.

   По вопросам работы программы и их приобретения обращаться в АО НПО ЦНИИТМАШ: 109088, Москва, Шарикоподшипниковская ул., 4, ЦНИИТМАШ, 28 отдел к Данилову В.Н. Контактный телефон - (095)   675-89-43 (факс). Запросы можно присылать по адресу E-mail: vadnicdan@mtu-net.ru