Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.04 Акустическая диагностика и неразрушающий контроль

 

Базулин Е.Г., Авагян В.К. «Использование псевдоортогональных сигналов для уменьшения уровня шума при проведении ультразвукового контроля материалов с большим поглощением» Дефектоскопия, № 8, с. 3-13 (2019)

Для повышения отношения сигнал/шум при контроле материалов с высоким уровнем поглощения предложено использовать в качестве зондирующих сигналов сложные сигналы, сформированные на основе кодовых наборов, применяемых в технологии Code Division Multiple Access (CDMA). Кодовые последовательности кодового набора обладают низким уровнем функции взаимной корреляции и дельта-подобной функцией автокорреляции. Эхосигналы регистрируются методом двойного сканирования, когда элементы антенной решетки последовательно излучают уникальные зондирующие фазоманипулированные согласно коду Касами сигналы, а регистрация эхосигналов происходит одновременно всеми элементами антенной решетки на каждом такте излучения. Так как форма «боковых лепестков» сжатых эхосигналов для каждого выстрела разная, то восстановление изображения отражателей методом цифровой фокусировки антенны (ЦФА) приведет к уменьшению уровня «боковых лепестков». В результате их уровень при использовании для каждого элемента антенной решетки разных кодовых последовательностей длиной 15 может оказаться меньше, чем при использовании для всех элементов одной последовательности длиной 63. Восстановление ЦФА-изображения при сканировании антенной решеткой при условии, что для каждого положения используется уникальный кодовый набор, должно дополнительно уменьшить уровень шума и уровень «боковых лепестков». В модельном эксперименте по восстановлению изображения отверстий бокового сверления в плексигласовом образце СО-1 продемонстрирована эффективность предложенного подхода при использовании кодов Касами длиной 15 и 63.

Дефектоскопия, № 8, с. 3-13 (2019) | Рубрики: 12.06 14.04

 

Пантелеев И.А., Коваленко Ю.Ф., Сидорин Ю.В., Зайцев А.В., Карев В.И., Устинов К.Б., Шевцов Н.И. «Эволюция поврежденности при сложном неравнокомпонентном сжатии песчаника по данным акустической эмиссии» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 3, с. 56 - 63 (2019)

Проведено экспериментальное исследование процесса накопления повреждений при сложном (непропорциональном) неравнокомпонентном сжатии песчаника на испытательной системе трехосного независимого нагружения с in situ регистрацией дискретных импульсов акустической эмиссии на нагружающей плите и свободной от напряжения грани кубических образцов. Проведен сравнительный анализ данных акустической эмиссии, зарегистрированных на образцах и плите, который позволил установить качественное соответствие изменения интегрального (суммарный счет) и дифференциального (активность акустической эмиссии) параметров в процессе деформирования песчаника. По результатам проведенного частотного анализа волновых форм зарегистрированных импульсов акустической эмиссии установлено, что импульсы от датчиков, зафиксированных на нагружающей плите испытательной системы трехосного независимого нагружения, являются более низкочастотными по сравнению с импульсами датчиков, закрепленных непосредственно на образце. Выявленные отличия являются следствием различия акустических импедансов образцов и плиты, определяются дисперсией, рассеиванием и ослаблением сигнала в процессе его распространения в системе «повреждаемый образец–плита». Установлено, что формирование полос локализованной деформации, фрагментация и появление макродефекта сопровождаются активизацией акустической эмиссии и изменением ее частотного состава. Проведенные эксперименты показали принципиальную возможность регистрации акустической эмиссии при закреплении датчика на одной из нагружающих плит испытательной системы трехосного независимого нагружения и возможность измерения акустической эмиссии при истинно трехосном неравнокомпонентном сжатии. Размещение датчика на плите позволило регистрировать сигналы акустической эмиссии на этапах локализации, фрагментации и роста макродефекта, когда наблюдается существенное нарушение сплошности образца. Это позволяет получать информацию о характере эволюции повреждений на стадии деформационного разупрочнения, проводить экспериментальные исследования процесса накопления повреждений при трехосном пропорциональном и непропорциональном деформировании горных пород.

Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 3, с. 56 - 63 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Дымкин Г.Я., Шелухин А.А., Анисимов В.Н. «Совершенствование методики эхоимпульсного ультразвукового контроля рельсов при производстве» Дефектоскопия, № 8, с. 14-23 (2019)

На основе анализа результатов приемочного и эксплуатационного контроля рельсов сформулированы задачи по совершенствованию методики приемочного ультразвукового контроля рельсов. Представлено описание разработанного авторами алгоритма расчета амплитуды эхосигнала от плоского отражателя произвольной формы, выполнена верификация расчетной программы, построенной на его основе. Выполнен теоретико-экспериментальный анализ акустического тракта при контроле рельса с боковой грани головки, сформулированы предложения по совершенствованию существующей методики контроля.

Дефектоскопия, № 8, с. 14-23 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Панков В.А. «Акустико-эмиссионный мониторинг процесса повреждения опорной стойки планера в условиях циклического нагружения» Дефектоскопия, № 8, с. 24-33 (2019)

Структурно-феноменологический подход, применяемый для разделения и классификации сигналов акустической эмиссии на энергетические кластеры, совместно с параметрами частоты регистрации и весового содержания локационных импульсов в кластерах, позволяет при мониторинге в режиме реального времени отслеживать основные тренды накопления повреждений на разных структурных уровнях и отделять сигналы, генерируемые при разрушении конструкционного материала, от сопутствующих механических помех и электромагнитных шумов. Приведен пример применения новых критериальных параметров для определения момента отслаивания сбегов стрингеров от полок опорной стойки планера МС-21 в условиях проведения усталостных испытаний при симметричном цикле нагружения. С применением новых критериальных параметров, разработанных методик кластерного анализа, используемых в том числе для разделения локационных импульсов в поле спектральных характеристик, установлена взаимосвязь между процессом разрушения когезионных и адгезионных связей клеевого слоя на границе скрепления сбегов стрингеров с полками опорной стойки, и генерируемыми при этом акустическими сигналами их энергией, формой и спектром.

Дефектоскопия, № 8, с. 24-33 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Ушаков В.М., Данилов В.Н. «К вопросу оценки чувствительности ультразвукового контроля сварных соединений объектов энергетики» Дефектоскопия, № 9, с. 3-13 (2019)

Описаны нормы оценки по результатам неразрушающего ультразвукового контроля сварных соединений. Представлены результаты расчета оптимальной чувствительности ультразвукового контроля, реализующей заданные нормы оценки. Проведены исследования образцов сварных соединений, основанные на неразрушающих испытаниях ультразвуковым эхометодом, и дано сравнение результатов этих испытаний с данными металлографического анализа образцов, в которых выявлены дефекты типа свищей, корневых непроваров, язвенной коррозии. Даны рекомендации по оптимизации чувствительности ультразвукового контроля с целью объективной оценки обнаруженных несплошностей сварных соединений с учетом существующих норм оценки качества по результатам контроля.

Дефектоскопия, № 9, с. 3-13 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Бузановский В.А. «Акустический расходомер» Журнал технической физики, 89, № 9, с. 1434-1438 (2019)

Рассмотрены конструкция и метрологические характеристики акустического расходомера потока газообразного или жидкого вещества. Показано, что устройство имеет простую конструкцию, характеризуется высокой точностью (относительная погрешность измерения объемного расхода – менее 1%) и высоким быстродействием (время определения расхода – не более нескольких миллисекунд). Ключевые слова: акустический расходомер, газообразное вещество, жидкое вещество, метрологическая характеристика.

Журнал технической физики, 89, № 9, с. 1434-1438 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Степанова Л.Н., Чернова В.В. «Акустико-эмиссионный контроль процесса разрушения образцов из углепластика при воздействии статической нагрузки, положительных и отрицательных температур» Контроль. Диагностика, № 6, с. 34-41 (2019)

Выполнены прочностные испытания образцов из углепластика Т800. В центральной части образцов был расположен концентратор напряжений в виде отверстия диаметром 12 мм. Регистрация информации осуществлялась методом акустической эмиссии (АЭ). В процессе нагружения образцов исследовано влияние статической нагрузки и температуры на основные информативные параметры (амплитуду, доминантную частоту, структурный коэффициент) сигналов АЭ, регистрируемых в процессе нагружения образцов. Проведено сравнение структурного коэффициента, отражающего энергию сигнала на одной частоте, и коэффициента, рассчитываемого как парциальная энергия.

Контроль. Диагностика, № 6, с. 34-41 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Mukhin N.V., Kutia M.M. «Thiophene determination in liquid hydrocarbons by in-line acoustic measurements» Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 22, № 4, с. 82-88 (2019)

Introduction. Petroleum is a complex mixture of hydrocarbons. Sulphur is the most common heteroatom in petroleum and petroleum products. Its content in oil can reach 14%. The determination of sulphur in oil and its removal is of great importance, since sulphur compounds adversely affect the quality of petroleum products and pollute the environment. Desulphurization of hydrocarbons is important in the processing of petroleum products, which needs in usage of accurate and simple methods for the sulphur-containing components determination. Most of developed methods are difficult to apply for flow online analysis, which can create difficulties in using them to monitor the content of sulphur-containing heteroatomic components in real time. Acoustic sensors are one of the possible solutions. In term of sensing of flammable liquids, the use of the acoustic methods is attractive since the analyte is not a part of an electrical measuring circuit and it is only acoustically coupled that prevents an occurrence of a spark. Objective. The purpose of the work is to study the possibilities of online flow analysis of sulphur-containing heteroatomic components using acoustic measurements. The challenge is the development of a resonator system integrated with the pipe.Materials and methods. Thiophene and oil fraction with the boundary boiling point of 100–140 °C were used to prepare the mixtures. Thiophene is a representative of sulphur-containing components, which may be included in the composition of petroleum and its derivatives. Experimental measuring equipment includes impedance analyzer, a developed sensor structure integrated with a liquid-filled pipe, a pump and a tank with a measured liquid. A theoretical analysis of sensor structure was carried out on the basis of numerical simulation using COMSOL Multiphysics software. Results. The sensor structure was designed as a combination of 2D and 1D pipe periodic arrangements to achieve high Q-factor of acoustic resonance in the flow system. The eigenmodes of the sensor structure with a liquid analyte were carried out. The characteristic of sensor structure is determined. The sensor shows good sensitivity to the thiophene content with high resolution in-line analysis. This result is achieved by limiting the energy losses of acoustic resonance in radiation along the pipe by creating a periodic structure. Conclusion. The study of acoustic properties of solutions prepared on the basis of thiophene and oil fraction with boundary boiling point 100–140°C was performed. It shows that methods based on acoustic spectroscopy make it possible to accurately determine the concentration of heteroatomic components in gasoline mixtures, since the presence of heteroatomic components leads to a change in mechanical properties of liquid hydrocarbons mixtures. Possible applications for developed acoustic sensor are flow analysis for monitoring the quality of oil products.

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 22, № 4, с. 82-88 (2019) | Рубрики: 04.14 14.04

 

Муравьев В.В., Гущина Л.В., Казанцев С. «Оценка накопленной поврежденности шеек осей колесных пар вагонов ультразвуковым методом с использованием рэлеевских и головных волн» Дефектоскопия, № 9, с. 14-23 (2019)

С целью исследования деструктуризации металла поверхностного слоя шейки оси вагонных колесных пар в результате длительной эксплуатации предложены методика и устройство для измерения скорости ультразвуковых рэлеевских и головных волн. Обнаружено различие времен прохождения поверхностных и головных волн вблизи торца и галтельного перехода в предподступичную часть шейки оси, свидетельствующее о наличии накопленной микродефектности в поверхностной области галтельного перехода шеек осей после длительной эксплуатации. Предложен критерий оценки накопленной поврежденности в зоне максимальной концентрации напряжений в поверхностном слое галтели шеек осей колесных пар вагонов.

Дефектоскопия, № 9, с. 14-23 (2019) | Рубрики: 06.13 14.04