Высокоточное измерение групповой скорости ультразвука в конструкционных материалах на малой базе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается метод высокоточного измерения групповой скорости ультразвука в металлических пластинах миллиметровой толщины с помощью лазерного термооптического источника ультразвуковых импульсов. В качестве образцов используются калиброванные по толщине плитки Иогансона. Учитываются влияние эффекта дифракции ультразвукового пучка и другие технические факторы. Экспериментально показано, что деконволюция сигнала с импульсной характеристикой приемного преобразователя совместно с цифровой фильтрацией способствует уменьшению дисперсии измерений групповой скорости – она составляет менее 0.2% для образцов с толщинами 1–2 мм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. И. Макалкин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук; МИРЭА – Российский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

А. А. Карабутов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, Москва

Е. В. Саватеева

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Рассеяние упругой волны на плоской трещине: применение для дефектоскопии // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. T. 509. № 1. C. 67–75. https://doi.org/10.31857/S2686740023020013
  2. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела / Пер. с англ.; под ред. И.Г. Михайлова и В.В. Леманова. М.: Мир, 1972. 302 с.
  3. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. М.: Наука, 1991. 304 с.
  4. Базылев П.В., Доронин И.С., Кондратьев А.И., Крумгольц И.Я., Луговой В.А., Окишев К.Н. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах ГЭТ 189-2014 // Измерительная техника. 2016. № 5. С. 5–10. https://www.elibrary.ru/wydcnp
  5. Архипов В.И., Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Влияние длины волны излучения на форму упругих импульсов при лазерном возбуждении // Акустический журнал. 1984. T. 30. № 1. C. 5–9.
  6. Aussel J.-D., Monchalin J.-P. Precision laser-ultrasonic velocity measurement and elastic constant determination // Ultrasonics. 1989. V. 27. № 3. P. 165−177. https://doi.org/10.1016/0041-624X(89)90059-0
  7. Мэзон У. Физическая акустика. Т. 1. Ч. А: Методы и приборы ультразвуковых исследований / Пер. с англ.; под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Мир, 1966. 592 с.
  8. Макалкин Д.И., Карабутов А.А., Саватеева Е.В., Симонова В.А. Измерение локальных модулей упругости конструкционных материалов с использованием лазерных источников ультразвука // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2022. T. 502. № 1. C. 63–66. https://doi.org/10.31857/S2686740022010126
  9. Макалкин Д.И., Карабутов А.А., Саватеева Е.В. Прецизионное измерение групповой скорости ультразвука твердых сред в образцах миллиметровой толщины // Акустический журнал. 2023. T. 69. № 6. C. 1–10. https://doi.org/10.31857/S0320791923600622

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Экспериментальная установка (фрагмент).

Скачать (190KB)
3. Рис. 2. Необработанный сигнал при образце толщиной 1 мм.

Скачать (135KB)
4. Рис. 3. Этапы обработки сигнала с отраженными УЗ-импульсами для образца толщиной 1 мм: без обработки (а), после цифровой фильтрации (б), после цифровой фильтрации и деконволюции (в).

Скачать (195KB)
5. Рис. 4. Гистограммы частоты выпадания значения групповой скорости для образцов 1.000 (а), 1.500 (б) и 1.900 мм (в) без применения деконволюции. Оранжевым цветом указано среднее значение скорости в данном распределении, а число в синей рамке – наибольшее относительное отклонение от среднего.

Скачать (184KB)
6. Рис. 5. Импульсная характеристика приемного преобразователя (фрагмент).

Скачать (87KB)
7. Рис. 6. Гистограммы частоты выпадания значения групповой скорости для образцов с толщинами 1.000 (а), 1.500 (б) и 1.900 мм (в) с применением деконволюции.

Скачать (168KB)

© Российская академия наук, 2024