TEST PRO VÝUKU č. UT 2/1 Všeobecná část

Transkript

1 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 α T, Al = 70. Úhel dopadu ve vodě α L,W ve stupních ( ) musí potom činit: α L,W = 27,0 α L,W = 44,8 α L,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: 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: 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? t = 2,5 ms. t = 4,0 μs. t = 40 s. t = 2, s. 5. Vlnová délka λ v mm ultrazvukové podélné vlny v olovu při frekvenci f = 1 MHz je: 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: podélná vlna. příčná vlna. povrchová vlna. odpovědi A i B jsou správné. 7. Jak velký je úhel lomu α 4 na obr. 1? α 4 = > α 4 < 45 α 4 = 45 pro úhel dopadu podélné vlny 30 nenastává lom podélné vlny do oceli Strana 1 (celkem 32) Regazzo

2 8. Jak se nazývá úhel dopadu α 1 podélné vlny, při kterém úhel lomu α 4 podélné vlny dosáhne hodnoty α 4 = 90 na obr. 1? 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 větší než úhel dopadu. menší než úhel dopadu. stejný jako úhel dopadu. nad kritickým úhlem. 10. Úhlová sonda má jmenovitý úhel α N = 45. Jak velký bude úhel lomu α ve ( ) při zkoušení šedé litiny touto sondou? 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 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 D Q = 5 mm v ocelovém bloku ve vzdálenosti s = 80 mm pro úhlovou sondu 4 MHz dosáhne výšky H 1 = 20 % BSH. Jak velký je průměr kruhového reflektoru s plochým dnem D KSR v mm ve vzdáleném poli ve stejné vzdálenosti s = 80 mm, který dává výšku echa H 2 = 80% BSH? D KSR = 2,7 mm D KSR = 3,8 mm D KSR = 5,4 mm D KSR = 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 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 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. Strana 2 (celkem 32) Regazzo

3 15. Pokles akustického tlaku, způsobený rozevřením (divergencí) svazku, ve vzdáleném poli se vzrůstající vzdáleností od měniče, je zobrazen v AVG diagramu jako 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? ΔV = 3 db ΔV = 6 db ΔV = 9 db ΔV = 12 db 17. Pro zvýšení výšky (amplitudy) echa z H 1 = 40 % BSH na H 2 = 100 % BSH je třeba následující změna zesílení ΔV v decibelech (db): 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 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 H 1 = 80 % BSH. Při změně zesílení o ΔV = - 10 db bude mít indikace výšku H 1 = 40 % BSH. H 1 = 25 % BSH. H 1 = 50 % BSH. H 1 = 10 % BSH. 20. Změna zesílení o ΔV = + 14 db zvýší všechny indikace o faktor f 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? úhel vstupu zvuku. rozlišovací schopnost. nastavení citlivosti. elektronický šum. Strana 3 (celkem 32) Regazzo

4 22. Jaký vliv má odchylka svislé linearity ultrazvukového přístroje (linearity zesilovače) na výsledek zkoušení? 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 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 α N = 45 se přezkouší z pozice X na skupině vývrtů Y: X = 1 / Y = A X = 2 / Y = A X = 1 / Y = C X = 3 / Y = B 25. Rozlišovací schopnost ultrazvukového zkušebního systému lze zvýšit 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 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? 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 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 D S v mm a jmenovitou frekvencí f N v MHz, se změří na drážce ve zkoušeném předmětu největší náhradní šířka drážky metodou poloviční výšky echa? D S = 24 mm, f N = 4 MHz D S = 10 mm, f N = 4 MHz D S = 24 mm, f N = 2 MHz Strana 4 (celkem 32) Regazzo

5 D S = 30 mm, f N = 4 MHz 30. Při odrazu ultrazvuku od vnitřní necelistvosti v předmětu může být snížena směrová charakteristika tohoto reflektoru použitím 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 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? 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 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 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? 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 sondy rázových vln. SE-sondy a fokusované sondy. Sondy s relativně nízkým tlumením. Odpovědi A a B jsou správné. Strana 5 (celkem 32) Regazzo

6 37. Který z následujících kalibračních reflektorů pro nastavení citlivosti podle AVG-metody přichází v úvahu při použití uvedeného typu sondy? 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 ΔV T v db za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli? ΔV T = 10 db ΔV T = 6 db ΔV T = 4 db údaje nestačí pro zodpovězení otázky 39. Korekce ΔV K při nastavení citlivosti pro zkoušení podle AVG-metody 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 ΔV A v db mezi kontrolní měrkou K1 a zkoušeným předmětem (tloušťka stěny d = 40mm) pro úhlovou sondu (α N = 60, f N = 2 MHz), když byla předem stanovena hodnota přenosové korekce ΔV T = 4 db? Koeficient útlumu kontrolní měrky K1 = 10 db/m Koeficient útlumu zkoušeného předmětu = 20 db/m ΔV A = + 2,9 db ΔV A = + 1,8 db ΔV A = - 0,4 db ΔV A = + 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 V 1KE (G 1 ) = 24 db 2.koncové echo V 2KE (G 2 ) = 54 db Jak velký je koeficient útlumu κ v db/m za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli? 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 H 1 = 100 % BSH, 2.koncové echo má výšku H 2 = 10 % BSH. Tloušťka předmětu je větší než trojnásobek délky blízkého pole použité přímé sondy. Jak velký je koeficient útlumu κ v db/m? Strana 6 (celkem 32) Regazzo

7 κ = 70 db/m κ = 60 db/m κ = 100 db/m κ = 30 db/m 43. Musí být úhlová sonda (délka kontaktní plochy A L = 50 mm, šířka kontaktní plochy A W = 25 mm) přizpůsobena pro radiální prozvučování (= obvodový směr) trubky s vnějším průměrem D a = 320 mm? 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 D a = 500 mm, vnitřní průměr D i = 400 mm) má být vyzkoušena v radiálním směru (= obvodový směr) úhlovou sondou α N = 35. Jaký úhel ε ve stupních ( ) bude na vnitřním povrchu trubky? 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 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: zóna vlivu vysílacího impulsu útlum rezerva zesílení strukturní šum 47. Hlavní důvod pro použití fokusující čočky pod přímou sondu je 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 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? 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. Strana 7 (celkem 32) Regazzo

8 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 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: 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 ΔV RA = 6 db, znamená to, že 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 H u referenční (vztažné) linie musí být nastavena výška echa hodnocené indikace na H = 80 % BSH. H = 40 % BSH. vrchol echa na úroveň srovnávací linie. H = 100 % BSH. 54. Při zesílení přístroje V U (G u ) = 42 db se nastaví vrchol (špička) echa od vady na vztažnou (srovnávací) linii. Registrační zesílení bylo V R (G R ) = 50 db. Jak velké je překročení meze registrace ΔH U v db? (ΔH U = V R V U podle UT2-6, str. 3 a obr. 2) ΔH U = 6 db ΔH U = 8 db ΔH U = 12 db ΔH U = - 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: 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) Strana 8 (celkem 32) Regazzo

9 č. 2 č. 3 č. 4 č Při zkoušení Lambovými vlnami může olej nebo špinavé skvrny na povrchu zkoušeného předmětu 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: 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 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 ΔH U v db ΔH U = -3,5 db ΔH U = 3,0 db ΔH U = 3,5 db ΔH U = 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 D S = 24 mm a f N = 4 MHz z čelních povrchů? (UT 2-5, str. 11, UT2-1, str. 4) A) L = 320 mm B) L = 630 mm C) L = 1160 mm D) L = 1260 mm Strana 9 (celkem 32) Regazzo

10 Obr. 1 A B C Obr. 2 Strana 10 (celkem 32) Regazzo

11 Obr. 3 Obr. 4 Strana 11 (celkem 32) Regazzo

12 Obr. 5 Strana 12 (celkem 32) Regazzo

13 Správné odpovědi Otázka Odpověď Otázka Odpověď 1 A 31 C 2 B 32 C 3 C 33 B 4 B 34 B 5 A 35 B 6 D 36 C 7 D 37 A 8 B 38 C 9 C 39 B 10 A 40 B 11 D 41 D 12 C 42 A 13 D 43 C 14 B 44 C 15 B 45 C 16 A 46 D 17 C 47 C 18 C 48 D 19 B 49 C 20 C 50 C 21 B 51 D 22 A 52 D 23 B 53 C 24 D 54 B 25 D 55 B 26 D 56 A 27 B 57 D 28 B 58 D 29 B 59 A 30 D 60 C 61 D Strana 13 (celkem 32) Regazzo

14 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 α T, Al = 70. Úhel dopadu ve vodě α L,W ve stupních ( ) musí potom činit: A) α L,W = 27,0 sin α L,W /sin α T, Al = c L,W / c T,Al sin α L,W = c L,W / c T,Al. sin α T, Al = 1,483 / 3,14. sin 70 α L.Wl = 26,7 - přesně pro teplotu vody 20 C, obr. 6 přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 sin α L,W = c L,W / c T,Al. sin α T, Al = 1,5 / 3,1. sin 70 α L.Wl = 27,0 α T, Al Obr 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 / D eff = 0,5. c L / (f. D eff ) 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: Strana 14 (celkem 32) Regazzo

15 C) větší N = D eff 2. 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 / c L = 25 / 6, = 3, s = 3,96 μs přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 t = d / c L = 25 / 6, = 3, 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 λ L = c L / f = 2,16 / 1 = 2,16 mm přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 λ L = c L / 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 α L,St /sin α L,W = c L,St / c L,W sin α L,St = c L,St / c L,W. sin α L,W = 5,92 / 1,483. sin 7 α L,St = 29,1 Úhel lomu příčné vlny do oceli sin α T,St /sin α L,W = c T,St / c L,W sin α T,St = c T,St / c L,W. sin α L,W = 3,25 / 1,483. sin 7 α T,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 α 1k = arc sin 1483 / 5920 = 14,5 α 2k = arc sin 1483 / 3250 = 27,1 α 3k = 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 c R = (0,92 až 0,94) c T = (0,92 až 0,94) = 2990 až 3055 m/s, proto uvažujeme střední hodnotu 0,93 pro přepočet. c R = 0,93 c T = 0, = 3022 m/s 7. Jak velký je úhel lomu α 4 na obr. 1? D) pro úhel dopadu podélné vlny 30 nenastává lom podélné vlny do oceli Strana 15 (celkem 32) Regazzo

16 Obr. 1 Nesprávná varianta D) odpovědí: D) α 4 > 45 sin α 4 /5,92 = sin α 1 /2,73 sin α 4 = 5,92 / 2,73. sin 30 > 1 podélná vlna se do oceli nešíří, úhel dopadu na rozhraní α 1 je větší než první kritický úhel α 1k. Odpověď D) α 4 > 45 je matoucí, protože reálný úhel lomu α 4 do oceli může být pouze v rozsahu od 0 (kolmé prozvučování) do 90 (podélná povrchová vlna). 8. Jak se nazývá úhel dopadu α 1 podélné vlny, při kterém úhel lomu α 4 podélné vlny dosáhne hodnoty α 4 = 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 α N = 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 α T,ŠL / 2,65 = sin α T,St / 3,25 sin α T,ŠL = 2,65 / 3,25. sin 45 α T,ŠL = 35,2 přibližně pro rychlosti dle skript QC UT1-1, str. 7 sin α T,ŠL = 2,6 / 3,3. sin 45 α T,ŠL = 33,8 Strana 16 (celkem 32) Regazzo

17 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 α T,ŠL / sin α T,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 D Q = 5 mm v ocelovém bloku ve vzdálenosti s = 80 mm pro úhlovou sondu 4 MHz dosáhne výšky H 1 = 20 % BSH. Jak velký je průměr kruhového reflektoru s plochým dnem D KSR v mm ve vzdáleném poli ve stejné vzdálenosti s = 80 mm, který dává výšku echa H 2 = 80% BSH? C) D KSR = 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. D KSR = (0,2. 0, ) 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. D KSR = 2,7. 2 = 5,4 mm. 2) ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) = 20 log (20 / 80) = - 12 db ΔV = - 12 db = 40 log (D KSR1 / D KSR2 ) = 40 log (2,7 / D KSR2 ) z tohoto vztahu D KSR2 = D KSR1. 10 (-ΔV / 40) = 2,7. 10 (-(-12) / 40) = 5,39 mm 5,4 mm 3) H 1 / H 2 = (D KSR1 / D KSR2 ) 2 z tohoto vztahu D KSR2 = D KSR1. (H 2 / H 1 ) 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, Strana 17 (celkem 32) Regazzo

18 1 / s pro koncové echo 1 / s 2 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) kvadratický pokles. B) lineární pokles. C) lineární výraz. D) exponenciální pokles. Podle Krautkrämer : Werkstoffprüfung mit Ultraschall. 5. vydání, 1986, pokles akustického tlaku se vzdáleností vyjadřuje vztah pro kulovou vlnu p = p 1. 1/s = p 1. s -1 a pro válcovou vlnu p = p 1. 1/s 1/2 = p 1. s -1/2, obecně y = k. x a a to je funkce mocninná podle Bartch: Matematické vzorce. 2. vydání. SNTL 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) kvadratický pokles. B) lineární pokles. C) lineární výraz. D) exponenciální pokles. 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) kvadratickou. B) mocninnou. C) lineární. D) 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 H 1 = 40 % BSH na H 2 = 100 % BSH je třeba následující změna zesílení ΔV v decibelech (db): C) ΔV = 8 db ΔV = 20 log (H 2 / H 1 ) = 20 log (100 / 40) = 8 db. Výpočet pro vztah ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) = 20 log (40 / 100) = - 8 db nemá logiku, znaménko mínus je důsledkem H 1 v čitateli zlomku. Strana 18 (celkem 32) Regazzo

19 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 = 8 db. Obr 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 H 1 = 80 % BSH. Při změně zesílení o ΔV = - 10 db bude mít indikace výšku B) H 1 = 25 % BSH ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) = 10 db, protože zesílení se zmenší o 10 db bude výška echa H 2 menší o 10 db než výška echa H 1 H 2 = H (-ΔV / 20) = (-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 (H 2 / H1) = - 10 db, protože zesílení se zmenší o 10 db bude výška echa H 2 menší o 10 db než výška echa H 1 H 2 = H (ΔV / 20) = (-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 (H 1 / H 2 ) musíme rozlišovat mezi pojmy změna zesílení ΔV = - 10 db rozdíl mezi výškou ech na obrazovce ΔV = - 10 db. Změna zesílení ΔV Strana 19 (celkem 32) Regazzo

20 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 H 1 je o 10 db větší než výška echa H 2 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 H 1 je o 10 db menší než výška echa H 2, 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 (H 1 / H 2 ). Rozdíl mezi výškami ech ΔV = - 10 db znamená, že výška echa H 1 je o 10 db menší než výška echa H 2, tzn. 1. echo (původní ) je o 10 db menší než 2. echo, H 1 = H (ΔV / 20) = H (-10/20) = H /20 z toho vyplývá H 1 < H 2 Rozdíl mezi výškami ech ΔV = 10 db znamená, že výška echa H 1 je o 10 db větší než výška echa H 2, 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 = 10 ΔV / 20 = / 20 = 5. Změně zesílení ΔV = - 14 db odpovídá zmenšení echa a tzn. faktor se zmenší f = 10 ΔV / 20 = 10 (-14 / 20) = 0,2. Rozdíl ΔV mezi výškami ech H 1 a H 2 faktor f Rozdílu mezi výškami ech ΔV = - 14 db (tzn. že výška echa H 1 je o 14 db menší než výška echa H 2 odpovídá faktor f = H 1 / H 2 = 10 (ΔV / 20) = 10 (-14/20) = 0,2 Rozdílu mezi výškami ech ΔV = 14 db (tzn. že výška echa H 1 je o 14 db větší než výška echa H 2 odpovídá faktor f = H 1 / H 2 = 10 (ΔV / 20) = 10 (14/20) = 5 Použitý základní vztah podle skript QC Plzeň pro UT2 ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) není výhodný a odporuje logice. Mnohem praktičtější je vztah ΔV = 20 log (H 2 / H 1 ), 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 (H 2 / H 1 ), není v pojmech rozdíl. ΔV = 10 db znamená zvýšení zesílení o 10 db i rozdíl ΔV = 10 db mezi výškami ech H 1 (původní výška echa) a H 2 (výška echa po změně zesílení), ΔV = 20 log (H 2 / H 1 ) = 10 db. V novém vztahu podle skript QC Plzeň pro UT2 ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) je v pojmech rozdíl. ΔV = 10 db znamená zvýšení zesílení o 10 db, ale rozdíl mezi výškami ech H 1 (původní výška echa) a H 2 (výška echa po zvýšení zesílení o 10 db) je ΔV = 20 log (H 1 / H 2 ) = - 10 db. Tento rozdíl ve znaménkách je matoucí, nepraktický a zbytečný. 20. Změna zesílení o ΔV = + 14 db zvýší všechny indikace o faktor f Strana 20 (celkem 32) Regazzo

21 C) f = 5. ΔV = + 14 db = 20 log f f = 10 ΔV / 20 = / 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 ΔH U 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 α N = 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. Strana 21 (celkem 32) Regazzo

22 A B C Obr 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 Strana 22 (celkem 32) Regazzo

23 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 Se kterou sondou, zde určenou průměrem měniče D S v mm a jmenovitou frekvencí f N v MHz, se změří na drážce ve zkoušeném předmětu největší náhradní šířka drážky metodou poloviční výšky echa? B) D S = 10 mm, f N = 4 MHz Součin D S. f N = = 40 má nejmenší hodnotu ze čtyř porovnávaných sond. Pro poloviční úhel rozevření svazku platí vztah sin φ -6 db = 0,5. λ / D eff 0,5. c L / (f N. D S ) 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 / D ef = 0,5. c / (f. D ef ) 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, Správná otázka a varianty odpovědí: 31. Za předpokladu stejné dráhy zvuku respektuje přenosová korekce mezi srovnávací měrkou a zkoušeným předmětem jen rozdíly Strana 23 (celkem 32) Regazzo

24 A) útlumu a rychlosti zvuku. B) akustické vazby a útlumu. C) akustické vazby. D) 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 D Q > 1,5 λ, tzn. 1,5 > 1,5. 5,92 / 2 pro přepočet průměru D Q příčného vývrtu na ekvivalentní průměr D KSR 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 Strana 24 (celkem 32) Regazzo

25 Jak velká je hodnota korekce ΔV T v db za předpokladu, že všechna měření byla provedena ve vzdáleném poli? C) ΔV T = 4 db Oprava vlivu rozevření svazku ΔV S pro změnu tloušťky z 25 mm na K1 na 50 mm na zkoušeném předmětu, tzn. na dvojnásobek, ve vzdáleném poli (s 1 = 25 > 3. N) je pro koncové echo 6 db. ΔV T = ΔV T2 - ΔV T1 - ΔV S = = 4 db O hodnotu ΔV T = 4 db zvýšíme zesílení pouze podle skript. Obecně je zvýšení zesílení o ΔV T = 4 db nesprávné, protože zesílení se musí zvýšit pouze o hodnotu ΔV A, tzn. o korekci na vazbu. Velikost ΔV A nemůžeme stanovit bez znalosti útlumů v kontrolní měrce K1 (K1) a zkoušeném předmětu (PG), protože ΔV A = ΔV T - ΔV κ, kde ΔV κ je oprava vlivu útlumu ΔV κ = 2. κ PG. s PG - 2. κ K1. s K1. K tomu je nutné poznamenat, že o hodnotu ΔV A = ΔV T = 4 db zvýšíme zesílení pouze v tom případě, že útlum v měrce i zkoušeném předmětu je nulový, protože v tomto případě je ΔV κ = Korekce ΔV K 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 ΔV K 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 ΔV A v db mezi kontrolní měrkou K1 a zkoušeným předmětem (tloušťka stěny d = 40 mm) pro úhlovou sondu (α N = 60, f N = 2 MHz), když byla předem stanovena hodnota přenosové korekce ΔV T = 4 db? Koeficient útlumu kontrolní měrky K1 κ 1 = 10 db/m, dráha ultrazvuku v kontrolní měrce s 1 = 25 / cos 60 = 50 mm Koeficient útlumu zkoušeného předmětu κ 2 = 20 db/m, dráha ultrazvuku v zkoušeném předmětu s 2 = 40 / cos 60 = 80 mm B) ΔV A = + 1,8 db ΔV T = ΔV A + ΔV κ Oprava vlivu útlumu ΔV κ pro změnu dráhy z 50 mm na 80 mm je ΔV κ = 2. κ 2. s 2-2. κ 1. s 1 = 2. 0, , = 2,2 db korekce na vazbu ΔV A = ΔV T - ΔV κ = 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 ΔV T = 4 db, z toho vliv útlumu ΔV κ = 2,2 db a vliv povrchů ΔV A = 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, 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 Strana 25 (celkem 32) Regazzo

26 ΔV κ = 2. κ K1. s K1-2. κ u. s u a pro ΔV κ > 0 ji vynášíme směrem dolů, pro ΔV κ < 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, ΔV κ = 2. κ K1. s K1-2. κ PG. s PG. 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 κ PG ) a zesílení (podle κ K1 ) se provedou automaticky podle programu v přístroji. Proto přenosová korekce (= korekce na vazbu) koriguje pouze vliv rozdílných zkušebních povrchů měrky a zkoušeného dílu, tzn.. ΔV A = ΔV - ΔV S - ΔV κ, ΔV A = 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 V 1KE (G 1 ) = 24 db 2.koncové echo V 2KE (G 2 ) = 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 = (V 2KE - V 1KE - ΔV S ) / (2. d) = ( ) / (2. 300) = 0,04 db/mm κ = 0,04 db/mm = 40 db/m Oprava vlivu rozevření svazku ΔV S pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s 1 = 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 ΔV S ) / (2. d) není správný, protože zanedbává ztráty odrazem ΔV O. Správný vztah je κ = (ΔV ΔV S - ΔV O ) / (2. d), kde ΔV O = ztráty odrazem při použití násobných ech, tzn. při měření útlumu na jedné tloušťce d materiálu podle 1. a 2. koncového echa. Tyto ztráty ΔV O 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 ΔV O = 0. Správný výpočet: κ = (V 2KE - V 1KE - ΔV S ΔV O ) / (2. d) = ( ) / (2. 300) = 23 /600 = 0,038 db/mm κ = 0,038 db/mm = 38 db/m, kde ΔV S = 6 db pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s 1 = 300 > 3N), ΔV O = 1 db. Podstatné není, že rozdíl ve výsledcích je malý, ale přesnost metody. Stačí uvážit například Strana 26 (celkem 32) Regazzo

27 tloušťku rozdíl ΔV mezi 1. a 2. koncovým echem na a rozdíly ve výpočtu jsou výrazné: d = 30 mm ΔV = 8 db nesprávně κ = (V 2KE - V 1KE - ΔV S ) / (2. d) = (8 6) / (2. 30) = 2 / 60 = 0,033 db/mm κ = 33 db/m správně κ = (V 2KE - V 1KE - ΔV S ΔV O ) / (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 H 1 = 100 % BSH, 2.koncové echo má výšku H 2 = 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 (H 1 / H 2 ) = 20 log (100 / 10) = 20 db Koeficient útlumu κ = (V 2KE - V 1KE - ΔV S ) / (2. d) = (20 6) / (2. 100) = 0,07 db/mm κ = 0,07 db/mm = 70 db/m Oprava vlivu rozevření svazku ΔV S pro změnu tloušťky na dvojnásobek ve vzdáleném poli (s 1 = 100 > 3. N) je pro koncové echo 6 db. Opět platí poznámky v řešení otázky 41. Správně vypočítaný útlum: κ = (V 2KE - V 1KE - ΔV S - ΔV O ) / (2. d) = ( ) / (2. 100) = 0,065 db/mm 43. Musí být úhlová sonda (délka kontaktní plochy A L = 50 mm, šířka kontaktní plochy A W = 25 mm) přizpůsobena pro radiální prozvučování (= obvodový směr) trubky s vnějším průměrem D a = 320 mm? C) ano, protože podmínky to vyžadují Musí být přizpůsobena pro D a < 10. A L = = 500, 320 < 500, tzn. sonda musí být přizpůsobena (skripta UT2-5, str. 4) 44. Trubka (vnější průměr D a = 500 mm, vnitřní průměr D i = 400 mm) má být vyzkoušena v radiálním směru (= obvodový směr) úhlovou sondou α N = 35. Jaký úhel ε ve stupních ( ) bude na vnitřním povrchu trubky? C) ε = 45 sin ε = R / (R d). sin α N = 250 / (250 50). sin 35 ε = 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 Strana 27 (celkem 32) Regazzo

28 Obr Hlavní důvod pro použití fokusující čočky pod přímou sondu je C) možnost změřit reflektory malých rozměrů. Skripta UT1-4, str 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 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 Strana 28 (celkem 32) Regazzo