ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМОГО ЗАТУХАНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

Предложен метод повышения точности измерения параметров частотно-зависимого затухания продольных ультразвуковых волн в твердых телах с применением стандартных дефектоскопов и пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Рассмотрены традиционные подходы, такие как методы Пападакиса и Рота, и выявлены их ограничения, обусловленные сложностями учета коэффициентов отражения, волнового расхождения фронта и влияния контактного слоя. Предложен усовершенствованный метод, основанный на способе Рота, с использованием многочастотной поправки волнового расхождения фронта и предложен оптимизационный метод на основе генетического многокритериального алгоритма NSGA-II для оценки параметров затухания. Проведен анализ факторов, влияющих на точность измерений, таких как: частотные характеристики ПЭП, ошибки измерения амплитуды, наличие структурного шума, шаг дискретизации, утечка энергии на границах образца и т.д. Результаты численных экспериментов, выполненных в программе CIVA, при использовании преобразователя с рабочей частотой 5 МГц показали относительную ошибку измерения скорости звука ±0,1 %, коэффициента затухания ±1,5 % и степени частотной зависимости ±20 %. Модельный эксперимент на стальном образце с двумя «ступеньками» 12 и 20 мм при использовании преобразователя с рабочей частотой 10 МГц подтвердил практическую применимость метода: относительная погрешность измерения скорости продольной волны для двух «ступенек» можно оценить как ±0,1 %, коэффициента затухания ±1 % и степени частотной зависимости ±2 %. Для повышения точности рекомендуется применение ПЭП с рабочей частотой 10 МГц и использование раздельно-совмещенных преобразователей