Реализация импульсного метода определения скорости ультразвука с высокой точностью
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-2-13-19Ключевые слова:
акустический контроль, скорость продольных волн, импульсный метод, температура, химический составАннотация
В статье обсуждаются способы высокоточного определения скорости ультразвука в твердых материалах. Описана методика проведения точных измерений временных интервалов ультразвуковых импульсов, приведена блок-схема экспериментальной установки. Установка построена на широкодоступных компонентах, возможна ее простая модернизация. Предложено использование датчика на основе сегнетоэлектрического полимера поливинилиденфторида в качестве источника излучения и приема продольных волн. В качестве объектов контроля используются концевые меры длины и ступенчатый образец из стали, изготовленный с использованием плоскошлифовального станка. Представлены результаты определения скорости, подтвержденные многократными измерениями на ступенчатом объекте с разницей по толщине ступеней 10 мкм. Проведен эксперимент при изменяемой температуре образцов концевых мер длины, подтверждающий точность измерений и разницу в рассчитанной скорости, свидетельствующий о разном структурном составе объектов. Определен химический состав образцов концевых мер длины с использованием рентгено-флуоресцентного анализатора. Представлен график зависимости плотности объектов от скорости ультразвука. Описаны погрешности измерений, способы их расчета, в частности временная задержка при использовании пленочного датчика. Абсолютная погрешность определения скорости ультразвуковых продольных волн не превышает 2 м/с, что позволяет фиксировать крайне малые отклонения скорости ультразвука в образцах.Библиографические ссылки
Пути повышения чувствительности метода акустического зондирования при исследовании структуры металлов / В. И. Ерофеев, А. В. Иляхинский, Е. А. Никитина, В. М. Родюшкин // Дефектоскопия. 2018. № 2. С. 11-14.
Hutchinson B., Lundin P., Lindh-Ulmgren E., Lévesque D. Anomalous ultrasonic attenuation in ferritic steels at elevated temperatures // Ultrasonics. 2016. V. 69. P. 268-272.
Lunev A., Bochkareva A., Barannikova S., Zuev L. Ultrasound Velocity Measurements in High-Chromium Steel Under Plastic Deformation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. V. 125. P. 012007.
Ding X., Wu X., Wang Y. Bolt axial stress measurement based on a mode-converted ultrasound method using an electromagnetic acoustic transducer // Ultrasonics. 2014. V. 54. P. 914-920.
Изменение скорости ультразвука при водородном охрупчивании высокохромистой стали / С. А. Баранникова, А. Г. Лунев, А. П. Малиновский, Л. Б. Зуев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. Т. 20, № 1. С. 187-196.
Дефектоскопия композитной арматуры акустическим волноводным методом / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Р. Р. Хасанов, С. С. Мкртчян // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 1. С. 78-88. DOI 10.22213/2413-1172-2019-1-78-88.
Muravyeva O.V., Khasanov R.R., Strizhak V.A., Mkrtchyan S.S. Water absorption effect on the propagation velocity of normal waves in composite rebars // Materials Science Forum. 2019. V. 970, pp.202-209.
Методы и приборы контроля фазового состава, электрических и магнитных свойств хромоникелевых сталей / М. К. Корх, М. Б. Ригмант, Ю. В. Корх, А. П. Ничипурук // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 4. С. 4-12. DOI 10.22213/2413-1172-2018-4-4-12.
Strizhak V. A., Volkova L. V., Khasanov R. R., Efremov A. B. Correlation processing of acoustic tensometry signals for metal objects // AIP Conference Proceedings : Proceeding of the 14th International Conference on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures, Ekaterinburg. 2020. pp. 40-41. DOI 10.1063/5.0036880.
Температурные зависимости скорости ультразвука в жидких висмутe, свинцe и их сплавax / А. В. Борисенко, Д. А. Ягодин, В. В. Филиппов, П. С. Попель, А. Г. Мозговой // Расплавы. 2011. № 6. С. 62-71.
Uglov A.L., Khlybov A.A. On the inspection of the stressed state of anisotropic steel pipelines using the acoustoelasticity method. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2015. vol. 51, no. 4. pp. 210-216. DOI 10.1134/S1061830915040087.
Изменение скорости распространения ультразвуковых волн в материале змеевика реакционной печи в процессе эксплуатации / Д. Н. Шерматов, Е. А. Наумкин, И. Р. Кузеев, А. В. Рубцов // Нефтегазовое дело. 2019. № 5. С. 81-88.
Бабкин С. Э. Определение скорости основных типов акустических волн в металлах приставным датчиком // Дефектоскопия. 2020. № 4. С. 32-39.
Влияние длительной эксплуатации на физико-механические свойства и показатели хладостойкости трубной стали 10Г2 / А. А. Хлыбов, Ю. Г. Кабалдин, М. С. Аносов, Д. А. Рябов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 1. С. 38-44. DOI 10.22213/2413-1172-2021-1-38-44.
Muravyeva O. V., Len'kov S. V., Nagovitsyn A. A., Basharova A. F. Change in the Acoustic and Elastic Properties of the Cylindrical Steel Specimens during the Tensile // Instrumentation engineering, electronics and telecommunications - 2019 : Proceedings of the V International Forum, Izhevsk. 2019. pp. 76-84. DOI 10.22213/2658-3658-2019-76-84.
Базулин Е. Г., Садыков М. С. Определение скорости продольной ультразвуковой волны в изотропном однородном сварном соединении по эхосигналам, измеренным двумя антенными решетками // Дефектоскопия. 2018. №5. С. 3-15.
Мурашов В. В., Слюсарев М. В. Дефектоскопия многослойных конструкций ультразвуковым резонансным методом // ТРУДЫ ВИАМ. 2016. № 11 (47). С. 95-102.
ПВДФ - датчик динамического давления / В. А. Борисенок, В. Г. Симаков, В. Г. Куропаткин, В. А. Брагунец, В. А. Волгин, В. Н. Ромаев, В. В. Тукмаков, В. А. Кручинин, А. А. Лебедева, Д. Р. Гончарова, М. В. Жерноклетов // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 4. С. 113-121.
Богдан, О. П., Овчинникова М. А. Исследование электроакустических параметров пьезопластин на основе ЦТС-19 и ПВДФ // Измерение, контроль и диагностика : I Всероссийская конференция, посвященная 25-летию кафедры «Приборы и методы контроля качества», Ижевск, 2010. С. 210-215.
