IMPROVING THE ACCURACY OF MEASURING THE PARAMETERS OF FREQUENCY-DEPENDENT ATTENUATION OF A LONGITUDINAL ULTRASONIC WAVE IN SOLIDS

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The article proposes a method for improving the accuracy of measuring the parameters of frequency-dependent attenuation of longitudinal ultrasonic waves in solids using standard flaw detectors and piezoelectric transducers (PEP). Traditional approaches such as Papadakis and Roth methods are considered and their limitations are revealed due to the difficulties of accounting for reflection coefficients, wave front divergence and the influence of the contact layer. An improved method based on the Rota method using a multi-frequency correction of the wavefront divergence is proposed, and an optimization method based on the NSGA-II genetic multicriteria algorithm for estimating attenuation parameters is proposed. The analysis of factors affecting the measurement accuracy is carried out, such as: frequency characteristics of the PEP, amplitude measurement errors, the presence of structural noise, sampling step, energy leakage at the boundaries of the sample, etc. The results of numerical experiments performed in the CIVA program, when using a converter with an operating frequency of 5 MHz, showed a relative error in measuring the speed of sound at ± 0,1%, attenuation coefficient ±1,5 %, and degree of frequency dependence ±20 %. A model experiment on a steel sample with two “steps” of 12 and 20 mm using a converter with an operating frequency of 10 MHz confirmed the practical applicability of the method: the relative error in measuring the longitudinal wave velocity for two “steps” can be estimated as ±0,1 %, the attenuation coefficient ±1 % and the degree of frequency dependence ±2 %. To increase accuracy, it is recommended to use PEP with an operating frequency of 10 MHz and the use of separately combined converters

Авторлар туралы

Evgeny Bazulin

ECHO+ Research and Production Center LLC

Email: bazulin@echoplus.ru
Ресей, 123458 Moscow, Tvardovskiy str., 8, Strogino Technopark

Ekaterina Dolgova

Moscow Power Engineering Institute (National Research University)

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: dol.katerina@vk.com
Ресей, 111250 Moscow, Krasnokazarmennaya str., 14

Әдебиет тізімі

  1. Danilov V.N., Ushakov V.M. Estimation of the average grain sizes in metal and their spread by measuring the amplitude of bottom signals of longitudinal waves with a different number of reflections // Control. Diagnostics. 2024. No. 8. P. 4—16. doi: 10.14489/td.2024.08.pp.004-016
  2. Ermolov I.N. Methods for measuring attenuation of longitudinal waves // Defectoskopiya. 1995. No. 7. P. 3—12.
  3. OST 108.961.07-83 “Castings for power equipment. Ultrasound control technique”.
  4. Kartashev V.G., Trunov E.I. Measurement of the attenuation coefficient of ultrasonic waves in inhomogeneous materials with one-way access // Bulletin of the MEI. 2018 No. 6. P. 136—141. doi: 10.24160/1993-6982-2018-6-136-141
  5. Mansfeld A.D., Reiman A.M. On the possibility of measuring the ultrasonic attenuation coefficient in layered media with one-way access to an object // Acoustic. Journal. 2011. V. 57. No. 2. P. 211—218.
  6. Bazylev P.V., Lugovoy V.A., Snytko S.L., Andrianova N.S., Rudakov V.K. Reference installation for complex measurements of acoustic parameters of solid media // Measuring technology. 2023. No. 2. P. 55—62.
  7. Fuhrmann T.A., Mehle K., Waltschew D., Jenderka K.-V. Determination of frequency de-pendent ultrasound absorption by means of radiation force based power measurements / Proceedings of the 23rd International Congress on Acoustics, September 9—13, 2019 in Aachen, Germany.
  8. GOST R IEC 61161—2019 “The state system for ensuring the uniformity of measurements. Ultrasound power in liquids. General requirements for performing measurements using the radiation force balancing method.” URL: https://rosgosts.ru/file/gost/17/020/gost_r_mek_61161-2019.pdf (date of access: 06/17/2025).
  9. Bass R. Diffraction Effects in the Ultrasonic Field of a Piston Source // Journal of the Acoustic Society of America. 1958. V. 30. P. 602—605. doi: 10.1121/1.1909706
  10. Danilov V.N., Ermolov I.N. The change in the amplitude of the bottom signal with distance // Defectoskopiya. 1998. No. 5. P. 57—63.
  11. Ushakov G. D., Ushakov M.G. Experimental study of elastic wave scattering at a rough interface // Geology and Geophysics. 1993. T. 34. No. 2. P. 103—111.
  12. Type description for certificate No.78222. URL: https://acnkru.ru/wp-content/uploads/2021/11/opisanie-79145-20.pdf (date of reference: 07/09/2025).
  13. Danilov V.N. On the calculation of echo signals of transverse and longitudinal waves from reflectors with flat surfaces // Defectoskopiya. 2010. No. 1. P. 34—55.
  14. Bazulin A.E., Bazulin E.G., Vopilkin A.Kh., Kokolev S.A., Romashkin S.V., Tikhonov D.S. Calculation of ARD diagrams for images reconstructed by digital image focusing // Defectoskopiya. 2024. No. 5. P. 3—12.
  15. Yang X.S. Nature-Inspired Metaheuristic Algorithms. Luniver press, 2010. 148 p.
  16. Garagulova A.K., Gorbacheva D.O., Chirkov D.V. Comparison of MOGA and NSGA-II genetic algorithms on the problem of optimizing the shape of a hydraulic turbine impeller // Computational Technologies. 2018. V. 23. No. 5. P. 21—36.
  17. The official website of the EXTENDE company. Text: electronic // EXTENDE. URL: https://www.extende.com/ndt (date of access: 05/13/2025).
  18. Bazulin E.G., Krylovich A.A. Measurement of the arrival time of an ultrasonic pulse by constructing a signal model to determine its propagation velocity // Defectoskopiya. 2023. No. 12. P. 3—18.
  19. Rudin A.V., Semenova A.D., Kostin K. A. Investigation of the dependence of the velocity of propagation of longitudinal ultrasonic waves in a solid on the reduced cross section // Engineering and technology. 2024. V. 9 (1). P. 1—6. doi: 10.21685/2587-7704-2024-9-1-20
  20. The official website of the company “ECHO +”. Text: electronic // ECHO+. https://echoplus.ru / (date of access: 05/13/2025).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».