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 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