автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка программно-аппаратных средств ультразвуковой томографии крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона

ТИМОФЕЕВ Дмитрий Валерьевич

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Москва-2011

4845584

Работа выполнена на кафедре Электронные приборы Московского Энергетического Института (Технического Университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Качанов Владимир Климентьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Самокрутов Андрей Анатольевич

кандидат технических наук Чуприн Владимир Александрович

Ведущая организация: ФНПЦ ОАО ЦНИИ специального машиностроения (г. Хотьково Московской обл.)

Защита состоится 25 мая 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д520.010.01 ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» по адресу: 119048, г. Москва, ул. Усачева, 35, строение 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

Автореферат разослан /Л 0 е/ 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Коршакова Н. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

При построении ультразвуковой (УЗ) системы мониторинга защитной бетонной оболочки АЭС проводится сверление канала в оболочке и закладка УЗ преобразователей внутрь канала. При этом особое место занимает проблема измерения толщины бетона, окружающего канал, изнутри данного канала и определения пространственной ориентации канала относительно плоских границ бетонной оболочки АЭС.

Описанная задача по определению пространственной ориентации канала относительно плоских границ бетонного изделия решается в данной диссертации для каналов (или технологических отверстий) диаметром от 50 мм при измерении толщин бетонных изделий до 500 мм. В случае сверления протяженного канала использование контактной смазки затруднительно, и зачастую допускается производить подобный УЗ контроль только с применением сухого контакта преобразователей с поверхностью бетона.

Большое затухание УЗ сигналов в бетоне и большая толщина изделий, тяжелые сорта бетона с наполнителем крупного размера и условие сухого контакта предопределяют выбор низкой частоты УЗ контроля (порядка 100 кГц). В свою очередь, в области низких частот контроль с высокой разрешающей способностью возможен лишь с применением коротких и, следовательно, широкополосных сигналов, что определяет требования к полосе частот используемых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Кроме того, размер преобразователей при контроле изнутри каналов не может превышать диаметр канала. Но малоапертурный УЗ низкочастотный (НЧ) преобразователь обладает широкой диаграммой направленности (ДН), вследствие чего увеличивается уровень структурного шума, маскирующего и искажающего эхо-сигналы. А следствием низкой частоты и ограниченной апертуры преобразователя является малая направленность излучения (приема) УЗ сигнала, что приводит к росту погрешности определения азимутальных координат акустических неоднородностей, невозможности точного построения графиков образов отражающих плоскостей (или профиля) бетонных конструкций. Известные ультразвуковые томографы не позволяют решать подобные задачи ввиду громоздкости и ограничений, связанных с особенностью программного обеспечения.

Рассмотренные выше проблемы и особенности делают невозможным применение известных технических решений, что определяет необходимость разработки новых алгоритмов и устройств УЗ толщинометрии указанных изделий. Устройство для контроля бетона изнутри каналов должно обладать высокой чувствительностью и помехоустойчивостью контроля, иметь возможность определять пространственные координаты искомых отражающих плоскостей, иметь преобразователи малого размера для размещения внутри каналов, адаптироваться к различным видам бетонов в плане гибкой настройки

параметров зондирующих сигналов и широкого выбора способов обработки принятых сигналов.

В связи с изложенными требованиями возникла необходимость создания гибкой многофункциональной измерительной аппаратуры, позволяющей в процессе контроля адаптировать зондирующие сигналы под характеристики изделия и параметры УЗ преобразователей с фазированной антенной решеткой (ФАР), и использовать разнообразные способы обработки сигналов.

Эти обстоятельства определили актуальность создания новых методов УЗ томографии строительных конструкций из бетона, обеспечивающих высокую чувствительность и разрешающую способность УЗ НК и выделение УЗ эхо-сигналов из шумов и помех; разработки устройств УЗ НК, основанных на применении УЗ ФАР, имеющих ограниченные размеры и позволяющих измерять координаты и строить профиль изделий в большом диапазоне толщин. Настоящая работа посвящена разработке программно-аппаратных средств ультразвукового томографии крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона, предназначенных для толщинометрии строительных конструкций, в том числе изнутри каналов ограниченных размеров.

В рамках диссертации обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области создания УЗ НЧ программно-аппаратных средств ультразвуковой томографии крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона, выполненных на кафедре Электронные приборы МЭИ (ТУ) с 2005 по 2011 гг. Результаты получены при выполнении НИР по программам Минобрнауки РФ и Минобороны РФ.

Цель работы

Цель работы заключается в разработке и создании УЗ высокочувствительных устройств и алгоритмов УЗ томографии для толщинометрии крупногабаритных изделий из бетона в условиях ограничения на габариты измерительного модуля ФАР.

Для достижения поставленной цели необходимо:

1. Исследование и разработка новых модификаций УЗ НЧ малоапертурных широкополосных высокочувствительных преобразователей с ограниченными размерами для работы в составе УЗ НЧ ФАР.

2. Создание новых алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов, позволяющих повысить достоверность обнаружения плоскостей, образующих контролируемое изделие; повысить чувствительность контроля с целью увеличения контролируемой толщины изделий; повысить точность определения координат образующих контролируемое изделие плоскостей.

3. Разработка новых методов обработки УЗ НЧ широкополосных сложномодулированных сигналов, направленных на улучшение качества томограмм бетонных изделий, повышения точности определения координат отражающих плоскостей и повышение отношения сигнал/шум при томографии.

4. Создание алгоритмически гибкой многофункциональной измерительной аппаратуры, позволяющей в процессе УЗ томографии строительных конструкций из бетона адаптировать параметры зондирующего сигнала под

характеристики УЗ ФАР и характеристики контролируемого изделия, реализовать разнообразные алгоритмы обработки УЗ эхо-сигналов, различные алгоритмы построения образов образующих контролируемое изделие плоскостей.

Научная новизна

1. Исследования показали, что при ультразвуковой томографии бетона для получения качественных изображений отражающих плоскостей изделия необходимо: использовать низкочастотные зондирующие сигналы (длина волны сигнала должна быть в 2-3 раза больше размера структурных неоднородностей); использовать короткие (широкополосные) сигналы протяженностью не более 1-2 периода несущей частоты; использовать высокочувствительные сложномодулированные сигналы, для каждого конкретного изделия подбирать оптимальные параметры зондирующего сигнала (частота, база, вид модуляции); использовать различные виды линейных и нелинейных обработок принятых сигналов, в т.ч. предложенные в диссертации.

2. Разработаны принципы построения многофункциональной измерительной аппаратуры для контроля бетонных изделий, использующей высокочувствительные сложномодулированные сигналы, комплексные временные, частотные и пространственно-временные обработки принятых сигналов, с возможностью адаптации параметров зондирующих сигналов и типов и параметров обработки принятых сигналов к характеристикам контролируемых изделий.

3. Предложен и реализован новый алгоритм пространственно-временной обработки сигналов "Фокусировка на плоскость" для ультразвуковой низкочастотной широкополосной томографии изделий, определяющий пространственные координаты формирующих бетонное изделие плоскостей и обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности измерений.

4. Разработаны принципы построения ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с сухим плоским контактом с поверхностью контролируемого изделия, предназначенных для работы в составе малогабаритной ультразвуковой фазированной антенной решетки при УЗ контроле изнутри канала малого диаметра (50 мм).

Защищаемые положения

1. Алгоритм пространственно-временной обработки сигналов «Фокусировка на плоскость», основанный на принципах фокусировки апертуры на плоскость «САФП-К», обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности определения координат отражающих

плоскостей при ультразвуковой низкочастотной широкополосной томографии (толщинометрии) крупногабаритных бетонных изделий.

2. Алгоритмы обработки сигналов в ультразвуковой томографии бетонных изделий «Вычитание электроакустической наводки», «Фазовый перекос», «Мультипликативная обработка», «Аддитивная обработка», обеспечивающие возможность повышения чувствительности.

3. Принципы построения измерительной многофункциональной аппаратуры ультразвукового неразрушающего контроля; алгоритмы и программное обеспечение, позволяющие адаптировать параметры зондирующего сигнала под характеристики электроакустических преобразователей фазированной антенной решетки и характеристики контролируемого изделия, обеспечивающие возможность использовать разнообразные обработки ультразвуковых эхо-сигналов и различные алгоритмы построения и обработки результатов контроля бетонных изделий.

4. Принципы построения ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с сухим плоским контактом, предназначенных для работы в составе малогабаритной ультразвуковой фазированной антенной решетки при УЗ контроле изнутри канала малого диаметра (50 мм).

Практическая значимость и внедрение результатов работы

Разработан действующий макет многофункциональной измерительной аппаратуры УЗ НК с измерительным модулем ограниченного размера, созданы алгоритмы и программное обеспечение, позволяющие производить томографию строительных конструкций из бетона изнутри каналов. С помощью разработанного УЗ НЧ многофункционального измерительного комплекса проконтролированы изнутри каналов малого диаметра (диаметр отверстия 50 мм) специальные строительные конструкции из бетона.

Результаты исследований были использованы при выполнении шести НИОКР (шифр "Каравелла"), 2005-2011гг. (Гособоронзаказ), а также финансируемых из Госбюджета:

- НИР ««Создание теории и методики высокоточного ультразвукового контроля протяженных изделий из сложноструктурных материалов» Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» (проект №8830).

- НИР «Исследование и разработка нового класса мозаичных многоканальных помехоустойчивых ПЭП с заданными частотными и пространственными характеристиками для УЗ НК крупногабаритных сложноструктурных изделий». ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-13 гг. (проект № П1137).

Апробация работы

По результатам исследований было опубликовано 15 печатных работ, в том числе 7 статей в изданиях из списка ВАК: «Измерительная техника», 2009,

№11, «Дефектоскопия»: № 12, 2008 г.; № 12, 2009 г.; № 4, 2010г.; № 5, 2010г.; №9,2010г.; .№10,2010г.

Получены положительные решения о выдаче двух патентов РФ на изобретения: рег.№ 2010149295 (2010 г.), рег.№ 2010149296 (2010 г.).

Результаты исследований были доложены на 8-ми научно-технических конференциях: 7-ой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва,11-13 марта 2008 г; 18-й Всероссийской конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Н.Новгород, 29.09-03.10. 2008 г.; 8-ой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва, 18-20.03.2009 г.; а также на пяти ежегодных НТ конференций студентов и аспирантов.

Структура диссертации

Материал диссертации, состоящий из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, изложен на 164 страницах, включая 163 рисунка. Список использованной литературы включает 92 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность и цель работы, кратко изложены основные результаты, представленные к защите, отмечена их новизна, а также практическая значимость и внедрение результатов работы.

В главе 1 приведен обзор работ, посвященных проблемам УЗ контроля крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона (железобетона). Отмечается большой вклад в развитие УЗ методов контроля изделий из бетона российских ученых И.Н. Ермолова, A.A. Самокрутова, В.Г. Шевалдыкина, В.К. Качанова, И.В. Соколова и зарубежных исследователей М. Schickert, W.Hillger и др. В работах этих учёных отражены результаты исследования методов УЗ контроля изделий из бетона, описаны приборы УЗ томографии с использованием УЗ ФАР.

Анализ методов УЗ контроля крупногабаритных сложноструктурных бетонных изделий при одностороннем доступе показал, что из-за аномально-высокого затухания УЗ колебаний в бетоне необходимо снижение частоты УЗ сигналов (/¡г-ЮОкГц), использование коротких сигналов длительностью 1-2 периода несущей частоты, что требует использования неискажающих широкополосных НЧ преобразователей. При ограниченной апертуре ПЭП это приводит к увеличению угла раскрыва диаграммы направленности ¿fcarcsin(l/D) и к увеличению уровня коррелированной помехи - структурного шума. Расширение ДН также снижает направленность излучения, что не позволяет определять азимутальные координаты дефектов и определять угол наклона плоскости.

Показано, что известные методы повышения чувствительности контроля крупногабаритных изделий из бетона за счёт повышения амплитуды излучаемого сигнала, оптимизации электроакустического тракта, повышения

коэффициента электроакустического преобразования ПЭП исчерпали свои возможности. Вариант использования сложномодулированных сигналов с

последующей их оптимальной обработкой требует создания сложной аппаратуры контроля. В обзоре показано, что выделение эхо-сигнала из структурного шума эффективно только при использовании пространственно-временной обработки

сигналов (ПВОС), в том числе при использовании УЗ фазированных антенных решеток. Рассмотрены различные варианты реализации алгоритмов ПВОС с использованием УЗ ФАР, в том числе высокочастотные медицинские,

высокочастотные УЗ ФАР для контроля изделий из металлов. Подробно рассмотрены низкочастотные УЗ ФАР для томография бетона с сухим точечным контактом (СТК) разработки ООО «Акустические Контрольные Системы», отличающиеся широкой полосой пропускания, широкой ДН, малой апертурой и обеспечивающие хороший контакт с бетоном. Однако ПЭП с СТК имеют большие габариты и не могут быть использованы для УЗ контроля бетонных изделий изнутри канала (рис. 1) диаметром 50мм. Поэтому для контроля указанных объектов потребовалось создать ФАР с ограниченными размерами. Кроме того, для решения задачи определения профиля бетонного изделия изнутри каналов необходимо также создать специфические алгоритмы обработки сигналов, основанные на адаптации их под разные типы дефектов (как точечные, так и плоские).

Глава 2 посвящена выбору оптимальных алгоритмов обработки сигналов при УЗ томографии бетона. На первом этапе исследований с целью получения высокого разрешения и высокой точности построения профиля бетонных изделий были использованы относительно высокочастотные (/о=500 кГц) широкополосные (А///о~100%) частотно-модулированные (ЛЧМ) сигналы. Амплитуда зондирующих сигналов не превышала 10В, а высокая чувствительность обеспечивалась за счет большой базы (£=100). Использовался раздельно-совмещенный широкополосный ПЭП с апертурой 0=20 мм; ДН ПЭП составляла #=агс8т(М>=20о). Такие параметры сигнала и датчика позволили построить томограмму изделия толщиной //=150 мм с наполнителем В =3-5 мм по совокупности «максимумов амплитуд» парциальных А-сканов (красная осциллограмма на рис. 2 а).

Построение профиля изделия производилось с помощью сканирования ПЭП по поверхности изделия (а также по поверхности канала). Однако при увеличении толщины изделия до №=300 мм изображение плоскости становится нечетким из-за большого затухания сигнала и высокого уровня структурного шума (рис. 2 б).

Рис. 1. Бетонная конструкция с границами, отстоящими от канала на 100,200 и 400 мм.

Рис. 2. Томограммы бетонного изделия с наполнителем D =3-5 мм толщиной II = 150 мм (а) и Н = 300 мм (б - без обработки, в, г - с обработками). Сигнал: JI4M,_/i)~ 500 кГц

Использование обработок сигналов «отсечение электроакустической наводки (ЭАН)» (рис. 2 в), «коррекция затухания», «амплитудной нормировки», а также оптимальной фильтрации (ОФ) и синхронного детектирования (СД) позволили улучшить изображение донной плоскости (рис. 2 г). Дальнейшее повышение чувствительность (но с потерей в разрешающей способности) удается обеспечить только за счет снижения частоты JI4M сигнала с 500 до 200 кГц (рис. 3).

Однако при снижении частоты (увеличении X) увеличивается ширина ДН и при такой широкой

б)

Рис. 3. Томограммы бетонного изделия (//=301) мм,

D =3-5 мм) (ЛЧМ-сигнал, fip 200 кГц), построенные помощью УЗ ФАР. а - без обработок; б,в - с обработками

ДН (9=60°) томограммы максимуму парциальных невозможно, причине для томограмм использовался

построение

«по

амплитуд» «А-сканов» По этой построения далее алгоритм

САФТ. В результате на полученных томограммах профиль плоскости виден более четко (рис. 3 а) по сравнению с рис. 2 а, однако за счет более широкой ДН увеличился и уровень структурного шума. Применение нелинейных обработок (отсечение ЭАН, «коррекции затухания», «амплитудной нормировки») наряду с радиотехническими обработками сигналов (оптимальной фильтрацией и синхронным детектированием) улучшает изображение плоскости (рис. 3 б,в).

Наряду с известными алгоритмами обработки сигналов в диссертации были созданы принципиально новые нетрадиционные алгоритмы обработки изображений, позволяющие улучшить качество томограмм. Так, с помощью разработанной гибкой многофункциональной аппаратуры контроля был проведен УЗ контроль JI4M сигналом (/¿=200 кГц) трапециевидного изделия из бетона (с двумя плоскостями, расположенными под углом 24° и 38°) толщиной 175 мм с более крупным наполнителем £>=10 (рис. 4 а). Наклонные плоскости на томограмме едва различимы (рис. 4 б). В результате комплексной обработки (оптимальной фильтрации, синхронного детектирования, «нормировки амплитуды», «коррекции затухания» и «фильтрации нижних частот») профиль

9

плоскостей виден более четко (рис. 4 в). Для подавления коррелированных помех (СШ, ЭАН) и повышения качества изображения наклонных плоскостей предложены новые алгоритмы ПВОС «оконное сглаживание» и «алгоритм фазового перекоса», позволивший четко фиксировать плоскости под углами 24° и 38° (наклонные линии красного цвета на рис. 4 г,д).

Рис. 4. Тест-образец, наполнитель А)=10мм (а). Томограммы: б - без обработок; в - после комплексной обработки; г,д - 1 и 2 наклонная плоскость изделия после «фазового перекоса».

Таким образом, описанные выше известные обработки сигналов, а также предложенные в диссертации новые алгоритмы обработки томограмм существенно улучшают изображения плоскостей, однако и они имеют ограничения в чувствительности контроля при увеличении толщины бетонных изделий и при увеличении размеров наполнителя (до £>=15 мм и более).

В главе 3 описан новый высокочувствительный алгоритм «фокусировка на плоскость», предназначенный для обнаружения формирующих изделие плоскостей и определения их пространственных координат. Название «фокусировка на плоскость» было выбрано по аналогии с известным алгоритмом «фокусировка в точку» («САФТ-К»). Алгоритм «Фокусировка на плоскость» основан на алгоритме «САФТ-К» и принципах «фокусировки апертуры на плоскость САФП-К», описанных А.В.Ковалевым, В.Н.Козловым, А.А.Самокрутовым, В.Г. Шевалдыкиным, Н.Н.Яковлевым в статье «Импульсный эхо-метод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция» в журнале «Дефектоскопия», №2,1990.

В данной работе идея фокусировки апертуры на плоскость «САФП-К» была развита и на ее основе был построен новый алгоритм, позволяющий не только осуществить идею синфазного сложения сигналов, отраженных от плоскости, но и определить пространственные координаты обнаруженных плоскостей (расстояние от ФАР до плоскости, угол наклона плоскости относительно ФАР).

Известный алгоритм ПВОС «Фокусировка в точку» заключается в следующем: путь сигнала от излучающего преобразователя ФАР А до точечного (сферического) отражателя и (после отражения) до приемного преобразователя В может быть рассчитан (рис. 5 а):

П/ =)/ (ХА ~хр)2 +(гА ~2Р)2 ь1{хв-Хр)2+{2£-2р)2 О)

Рис. 5. К расчету томограмм по методу САФТ-К: а схема расчета; б - пример томограммы

Далее, по известной скорости УЗ сигнала С и по рассчитанной длине пути Гц рассчитывается задержка сигнала = гфС для каждого положения датчиков и для каждой точки пространства

(принятые сигналы

складываются с учетом рассчитанных задержек и полученные значения

амплитуд суммарных сигналов размещается в двумерном массиве чисел).

Двумерный массив чисел отображается в виде двумерного поля, где по осям указаны координаты отражателей, а амплитуды ответных сигналов кодируются цветом. Синий цвет соответствует малой амплитуде эхо-сигнала в конкретной точке (нет отражателя), красный цвет соответствует большой амплитуде отраженного сигнала на томограмме изделия, т.е. говорит о наличии отражателей (дефектов) в данной точке (рис. 5 б). Анализ построения различных по форме отражателей показал, что применение алгоритма САФТ-К для обнаружения плоскостей не эффективно, т.к. алгоритм «фокусировка в точку» позволяет качественно выявлять лишь точечные отражатели (дефект на рис. 6 б). Плоскость же обнаруживается как размытое пятно (рис. б б), замаскированное структурным шумом, что затрудняет определение координат плоскости.

Это различие объясняется различным механизмом отражения сигналов от точечных (сферических) и зеркальных (плоских) отражателей. В случае точечного отражателя отраженные сигналы исходят из одной точки, а в случае плоского отражателя (рис. 6 в) - от многих точек, рассредоточенных на его поверхности: при использовании ФАР из 6 элементов отражающая плоскость видна как пятно с максимумом в точке С (где сосредоточено большинство точек отражения сигнала) и спадающей амплитудой при удалении от точки С (точки В, А). По этой причине для получения изображения плоскости с помощью алгоритма САФТ-К перемещают ФАР вдоль поверхности изделия и синтезируют изображение плоскости по частям, что не гарантирует качественного изображения плоскости.

I I I I I I I I I М__ , ,ц,.....■ ПТ71

ГГ7ТЛ

а) б) в)

Рис. 6. УЗ томография изделия с точечным отражателем методом САФТ-К: а) схема контроля бетонного изделия, б) томограмма изделия; в) механизм формирования изображения плоскости

Для повышения чувствительности и улучшения качества изображения плоскостей в диссертации предложен новый алгоритм «Фокусировка на плоскость», позволяющий определять наличие плоскости, её положение (расстояние и угол её наклона относительно ФАР) при больших толщинах изделий из бетона. Если плоскость располагается на расстоянии Я и под углом наклона а к ФАР (рис. 7 а), то для любой пары преобразователей излучающей ФАР и приёмной ФАР можно рассчитать путь сигнала от излучающего ПЭП (точка А) до точки отражения сигнала от плоскости О и, далее, от этой точки О до приемного ПЭП (точка В). Задержка сигнала в изделии есть путь сигнала (сумма отрезков АО и ОВ на рис. 7 а), поделенный на скорость УЗ в изделии:

+ (¿у, -/х;)2 + 4Я„-(цс, -• ып(а.)

с (2)

Для определения факта наличия плоскости необходимо произвести перебор всех возможных пар преобразователей ИФАР и ПФАР и суммирование принятых сигналов с компенсацией задержек, рассчитанных по (2).

Амплитуда суммарного сигнала будет велика (красный цвет) если принятые сигналы были суммированы синфазно. Это означает, что плоскость действительно находится в соответствии с рис. 7а на расстоянии Я и под углом а к ФАР.

Если плоскость по этим координатам отсутствует, то амплитуда суммарного сигнала будет мала (синий цвет). Т.о. амплитуда суммарного сигнала кодируется цветом.

Координаты плоскости а и Я графически отображаются в виде поля (Р-скан), по горизонтали которого отсчитывается угол наклона плоскости а, по вертикали расстояние Я от ФАР до плоскости. Томограмма изделия строится по результатам вычисления значения амплитуды и задержки сигналов для каждой пары значений (Я,;^). Каждое полученное значение помещается в двумерный массив чисел по соответствующим координатам (Я;ал).

Рис. 7. Схема расчета пути сигнала по алгоритму «Фокусировка на плоскость» (а) и результат работы алгоритма «Фокусировка на плоскость» (Р-скан) (б)

Координаты (Ятах^ах) максимального значения на Р-скане соответствуют наиболее вероятному расположению плоскости в изделии на расстоянии Ятах от ФАР и под углом атах к ФАР. На рис. 7 б показан результат контроля изделия, аналогичного рис. 6 а, - это двумерное поле (Р-скан) с максимумом, соответствующим плоскости, расположенной на расстоянии 170мм от ФАР под углом 0° (параллельно ФАР).

а)Ь, = 100 мм 6)112 = 200 мм в)11з = 400мм г) 114 = 234 мм, а = 14°

Рис. 8. Результаты поиска отражающих плоскостей: в изделиях из бетона с размером наполнителя (гравия) Ъ ~ 8-10 мм (ЛЧМ сигнал со средней частотой 200кГц).

При этом точечный отражатель на расстоянии 90 мм от ФАР на результирующем поле не обнаруживается, т.к. алгоритм «фокусировка на плоскость» нечувствителен к точечным (сферическим) отражателям. С помощью алгоритма «фокусировка на плоскость» были успешно обнаружены плоскости в изделиях с диаметром наполнителя 8-10 мм, расположенные параллельно ФАР (а=0°) на расстоянии Я= 100, 200 и 400 мм от ФАР (рис. 8 а,б,в). На рис. 8 г показан результат контроля изделия с наклонной отражающей плоскостью (плоскость на расстоянии 234 мм и под углом а = 14° к ФАР).

Результаты сравнения по чувствительности известного алгоритма «фокусировка в точку» (САФТ-К) и разработанного в диссертации алгоритма «фокусировка на плоскость» на бетонном изделии с диаметром наполнителя />=15 мм показывают, что для изделия толщиной до Н=300 мм оба алгоритма успешно обнаруживают искомую плоскость. При увеличении толщины до Н=500мм алгоритм «фокусировка в точку» не позволяет четко идентифицировать отражение от плоскости (отражения от структуры маскируют дно изделия - зеленое пятно в нижней части рис. 9 а). С помощью алгоритма «фокусировка на плоскость» плоскость обнаруживается (красное пятно в нижней части рис. 9 б).

а)фокусировка в точку

Алгоритм «фокусировка на плоскость»

_21_

Рис. 9. Сравнение алгоритмов «фокусировка в точку» и «фокусировка на плоскость» по| чувствительности при измерении толщины И=500 мм (3=5-10 мм) снаружи изделия; а-1 алгоритм САФТ-К; б,в,г - алгоритм «фокусировка на плоскость»: парциальные измерения (б), результат после обработок (в,г)._|

Однако на Р-скане кроме основного максимума (определяющего координаты дна) присутствуют другие максимумы (светло-зеленые пятна на рис. 9 б), соответствующие «фантомным плоскостям» скоплению структурных неоднородностей, которые могут имитировать плоскую конфигурацию. Такие плоские по форме скопления отражателей, обведенные на рис. 10 контурами, имеют различные координаты (Я,а) и будут отображены на Р-скане как малые по амплитуде пятна зеленого цвета наряду с максимумом красного цвета (дна изделия). В изделиях с более крупным наполнителем количество «фантомных плоскостей» увеличивается, что приводит к маскировке донной плоскости.

Для выделения искомого максимума из помех в диссертации предложен новый алгоритм пространственной обработки сигналов «мультипликативная обработка», позволяющий повысить отношение сигнал/шум. Для этого необходимо производить контроль в трех близко расположенных положениях (х=0, х=с1, х=26), при которых искомая плоскость расположена в одной и той же позиции, а «фантомные плоскости» имеют иные координаты для каждой новой позиции ФАР (рис. 9 б). Поточечное перемножение («мультипликативная обработка») парциальных Р-сканов дает результирующий Р-скан, на котором выделен искомый максимум, а паразитные максимумы подавлены (рис. 9 в).

Кроме мультипликативной обработки в диссертации предложен еще один метод обработки Р-сканов - «аддитивная обработка», заключающийся в поточечном сложении Р-сканов (рис. 9 г). «Аддитивная обработка», в отличие от «мультипликативной», представляет собой линейную обработку, поэтому

2 х = 0 X

,1111111111

^ о0 V о ° (Щ ^^ Ы о „ о °

Рис. 10. Формирование «фантомных» плоскостей

(493 мм,-1°)

(491 мм, -1°)

она устойчива к возможному «пропаданию» искомого максимума на результирующем Р-скане, однако она обладает меньшей помехоустойчивостью (см. наличие зеленых пятен от «фантомных плоскостей» на рис. 9 г в отличии от рис. 9 в). Таким образом, при равных условиях контроля (одна и та же ФАР и одинаковые параметры сигнала) алгоритм «фокусировка на плоскость» обладает большей чувствительностью при обнаружении отражающих плоскостей по сравнению с алгоритмом «фокусировка в точку».

Предложенный способ обнаружения отражающей поверхности «фокусировка на плоскость» позволяет определять профиль дна изделия.

При перемещении ФАР по поверхности изделия по траекториям, показанным на рис. 11 а, легко строятся профили отражающих поверхностей как совокупность парциальных Р-сканов (рис. 11 б), что позволяет получить информацию о толщине стен, фундаментов, а также определять пустоты в них.

При контроле бетонов с большим размером наполнителя требуются более низкие частоты сигнала, для чего в процессе выполнения диссертации была разработана низкочастотная ФАР (с полосой частот 60-120 кГц). Сравнительные испытания НЧ ФАР (60-120 кГц) и ВЧ ФАР (120-280 кГц) показали, что при контроле бетонных изделий с размером наполнителя 0> 15-20 мм происходит уверенное обнаружение плоскости на расстоянии 400мм при контроле изделий из канала диаметром 50мм. Однако из-за увеличения длины волны X размер «пятна» на томограмме увеличивается, что приводит к снижению точности измерения толщины - увеличению относительной погрешности до 11%. Для ВЧ ФАР погрешность < 8%.

Таким образом, предложенные в диссертации новые методы ПВОС и новые алгоритмы построения томограмм изделий позволили осуществить уверенный контроль толщины бетонных изделий как снаружи изделия, так и изнутри каналов ограниченного диаметра.

В главе 4 описываются разработанные пьезоэлектрические малоапертурные преобразователи с ограниченными габаритами для работы в составе УЗ ФАР, предназначенных для контроля бетонных строительных конструкций изнутри каналов. Апертура элемента УЗ ФАР для контроля бетона в области частот/=100 кГц при скорости УЗ волн в бетоне Сзв = 4000 м/сек должна быть порядка половины длины УЗ волны 2=2см. Преобразователь должен иметь максимально широкую ДН, широкую полосу пропускания А/, хороший контакт с контролируемым изделием (бетоном) и достаточно высокий коэффициент электроакустического преобразования. При этом, НЧ ПЭП УЗ ФАР должен работать и как излучатель, и как приемник. Т.к. общая высота НЧ ПЭП в условиях ограничения на габариты отверстий не должна превышать /г=20мм, то по той причине невозможно использовать УЗ НЧ преобразователи с СТК фирмы «АКС». По этой причине была использована разработанная в МЭИ

а) б)

Рис. 11. Построение профиля дна изделия.

л

в 1970 гг. технология создания составных «мозаичных» широкополосных преобразователей из разновысоких пьезоэлементов, позволяющая обеспечить широкую АЧХ заданной формы в НЧ диапазоне. При этом в данной работе был разработан мозаичный ПЭП, выполненный из единого исходного керамического пьезоэлемента квадратного сечения (7x7мм) из пьезокерамики ЦТС-19 высотой 14 мм. Соответствующая конфигурация на ПЭ формировалась с помощью алмазного диска (толщина 200 мкм). Четыре «субпьезоэлемента» одинаковой высоты, механически и акустически связанные в нижней части

щ Г

V

а) б) |

Рис. 12. УЗ НЧ ФАР: внешний вид (а) и АЧХ малоапертурного ПЭП (б)

Набор из десяти широкополосных, мозаичных малоапертурных ПЭП формирует УЗ ФАР с пятью излучающими и пятью приемными преобразователями, помещенными в цилиндрический корпус измерительного модуля (рис. 12 а). АЧХ малоапертурного мозаичного широкополосного' преобразователя показана на рис. 12 б. Для обеспечения "сухого" акустического контакта датчика с поверхностью бетона изнутри канала датчики снабжены| мягким силиконовым протектором (толщиной 3 мм).

Описанная технология мозаики не позволяет создавать широкополосные малоапертурные элементы УЗ ФАР с ограниченными габаритами на частоты ниже 100 кГц, т.к. для этого необходимо использовать пьезоэлементы высотой более 20мм. Для создания НЧ элементов с /,<1 ООкГц была применена иная1 технология изготовления НЧ ПЭП, основанная на использовании ПЭП с, поперечным возбуждением.

На рис. 13 а показан мозаичный поперечно возбуждаемый ПЭП, состоящий из поставленных на ребро пьезопластин толщиной 3 мм каждая. Такой датчик позволяет проводить контроль в диапазоне от 60 кГц до 120 кГц. Разработанные НЧ широкополосные преобразователи из-за ограниченной апертуры имеют асимметрию в топологии мозаики, что приводит к неоднородному и ) ассиметричному акустическому полю излучения (приема).

Рис. 13. Поперечно возбуждаемый НЧ широкополосный ПЭП (а) и его акустическое поле частоте 110 кГц (б), УЗ ФАР с 6 излучающими и приемными ПЭП для НК изделия снаружи (в)

Для обеспечения правильной ориентации такого ассиметричного малоапертурного широкополосного мозаичного ПЭП в антенне были измерены его пространственные характеристики (акустические поля) в различных плоскостях на различных частотах (рис. 13 б). На основе таких ПЭП была построена НЧ ФАР для контроля изделия из канала. Также была создана УЗ ФАР с 6 излучающими и 6 приемными ПЭП для контроля бетонных конструкций снаружи изделия, показанная на рис. 13 в.

В главе 5 описывается созданный на базе ПК программно-аппаратный многофункциональный измерительный комплекс (ИК), реализующий вышеописанные сигналы, радиотехнические обработки, алгоритмы ПВОС, вывод результатов в виде Р-сканов, профилей изделий, графиков и др. (рис. 14).

ФАР

1 1, i.

мни 1-2-

lJU-

¡ou

¡Mi

i tM

ч

а)

Рис. 14. Структурная схема разработанного ИК (а) и фото ИК с подключенной ФАР (б)

Программно формируемый с помощью ЦАПа зондирующий сигнал посредством коммутатора излучаемых сигналов (Кго) подается на один из выбранных датчиков ФАР. Коммутатор принимаемых сигналов (Кпр) осуществляет прием эхо-сигналов с датчиков ФАР, которые усиливаются (У), оцифровываются (АЦП) и записываются в память ПК для последующей обработки. Программное обеспечение ИК работает на операционных системах Windows ХР, Windows Vista, Windows 7 и состоит из модулей «Дефектоскоп», «Сканер», «Графер».

Режим «Сканер» (рис. 15 а,б) предназначен для работы с ФАР. Он обеспечивает гибкую настройку параметров зондирующего сигнала, просмотр принятых сигналов (рис. 15 а) проводит первичные обработки принятых сигналов - устранение электроакустической наводки, постоянной составляющей и др. Предусмотрена возможность подключения любых ФАР с любым шагом следования датчиков в ФАР, с любым количеством датчиков (рис. 15 б). Режим «Графер» (рис. 15 в,г) выводит на дисплей результаты в виде: томограмм, Р-сканов (в), графиков, профилей плоскостей (г), двумерных изображений изделий и др.

В диссертации показаны примеры использования комплекса для различных задач контроля бетонных изделий: - измерение значения скорости УЗ волн в контролируемом изделии (необходимо для введения значения скорости для расчетов измеряемой толщины изделия); - накопление сигналов; -адаптация параметров зондирующего сигнала к характеристикам изделия (диаметру наполнителя, затуханию); -использование мультипликативной и

17

аддитивной обработки Р-сканов. Показаны возможности по выводу двумерных графиков при обнаружении плоскостей, параллельных плоскости измерения, а также построение профилей отражающих плоскостей.

Рис. 15. Интерфейс комплекса: а,б - режим «Сканер», в,г - режим «Графер»

В Заключении сформулированы основные научные результаты диссертации. В приложении 1 приведен акт внедрения результатов диссертационной работы (ЦНИИ Робототехники и Технической Кибернетики, г. С.-Петербург). В приложении 2 приведены программные коды алгоритмов и коды управляющей части программно-аппаратного многофункционального ИК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые решена задача создания ультразвукового высокочувствительного томографа бетонных строительных конструкций для контроля изделий толщиной до 500 мм изнутри канала малого (50 мм) диаметра.

2. Предложен новый алгоритм пространственно-временной обработки сигналов «Фокусировка на плоскость», определяющий пространственные координаты формирующих бетонное изделие плоскостей и обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности измерений при ультразвуковой томографии.

3. Предложены новые способы обработки сигналов, направленные на повышение качества изображения отражающих плоскостей, повышения отношения сигнал/структурный шум при ультразвуковой низкочастотной

широкополосной томографии крупногабаритных сложноструктурных бетонных изделий.

4. Разработаны новые модификации ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с широкой диаграммой направленности, ограниченными размерами, сухим плоским контактом для работы в составе малогабаритных УЗ ФАР.

5. Создана гибкая многофункциональная измерительная аппаратура УЗ НК, реализующая разнообразные алгоритмы ультразвуковой томографии, разнообразные обработки ультразвуковых эхо-сигналов, позволяющая в процессе ультразвуковой томографии строительных конструкций из бетона адаптировать параметры зондирующего сигнала под характеристики контролируемого изделия.

6. С помощью разработанного ультразвукового многофункционального измерительного комплекса успешно проконтролированы специальные строительные изделия из бетона как изнутри каналов малого диаметра, так и снаружи бетонных конструкций.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Качанов В.К., Соколов И.В., Тимофеев Д.В. и др. Многоканальный мультипликативный метод акустического НК крупногабаритных компактных строительных конструкций из бетона //Дефектоскопия. 2008. № 12. С. 23-36.

2.Тимофеев Д.В. Способ измерения скорости УЗ продольных волн в крупногабаритных изделиях из бетона //Измерит. Техника.2009, № 11. С. 5456.

3. Качанов В.К., Тимофеев Д.В. и др. Нелинейные обработки сигналов при УЗ томографии бетонных конструкций // Дефектоскопия. 2009. № 12. С. 22-35.

4. Качанов В.К., Соколов И.В., Тимофеев Д.В. и др. «Особенности применения метода «фокусировка в точку» при УЗ томографии изделий из сложноструктурных материалов» //Дефектоскопия. 2010. № 4. С. 30-44.

5. Качанов В.К., Соколов И.В., Тимофеев Д.В., Туркин М.В., Шалимова Е.В. "Обнаружение отражающих плоскостей при ультразвуковой томографии строительных конструкций из бетона" // Дефектоскопия. 2010. № 5. С. 36-44.

6. Качанов В.К., Соколов И.В., Конов М.М., Тимофеев Д.В., Синицын A.A. Разработка УЗ широкополосного мозаичного НЧ пьезопреобразователя с ограниченной апертурой. //Дефектоскопия. 2010. № 9. С. 26-32.

7. Качанов В.К., Соколов И.В., Конов М.М., Тимофеев Д.В., Синицын A.A. Пространственно-временные характеристики УЗ широкополосных преобразователей // Дефектоскопия. 2010. №10. С. 11-25.

8. Тимофеев Д.В. Качанов В.К. Использование радиотехнических методов обработки сложных сигналов в УЗ дефектоскопии протяженных сложноструктурных изделий из бетона. 13-я НТ конф. студентов и аспирантов. Тез. док. М.: МЭИ, 2007.-Т.1. С. 216-217.

9. Тимофеев Д.В. Применение новых технологий С АФТ при УЗ -толщинометрии изделий из бетона. Тезисы докладов 7-ой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в

конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва,11-13 марта 2008 г.-М.: Маш-ие, 2008. С.173-174.

10. Тимофеев Д.В. Качанов В.К. Использование антенных решеток в УЗ толщинометрии протяженных сложноструктурных изделий из бетона. 14-я НТ конф. студентов и аспирантов. Тез. док. М.: МЭИ, 2008. С. 199.

11. Качанов В.К., Соколов И.В., Тимофеев Д.В., Туркин М.В. Применение пространственно-временной обработки сигналов для УЗ толщинометрии протяженных сложноструктурных изделий из бетона. Тезисы докладов 18-й Всероссийской конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Н.Новгород, 29.09-03.10.2008 г. РОНКТД, 2008. С. 160-161.

12. Качанов В.К.Соколов И.В., Родин А.Б., Тимофеев Д.В. Широкополосный низкочастотный малоапертурный мозаичный пьезопереобразователь. Тез. док. 8-ой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва, 18-20.03.2009 г.-М.: ИД «Спектр», 2009. С. 184-186. С. 113-115.

13. Тимофеев Д.В., Качанов В.К. Исследование влияния различных факторов на результат УЗ контроля - вероятностное поле «Р-скан» при УЗ толщинометрии протяженных сложноструктурных изделий из бетона. //15 НТ конференция студентов и аспирантов: Тез. докл. Т. 1. М.: МЭИ, 2009. С. 186-187

14. Тимофеев Д.В., Конов М.М., Качанов В.К. Исследования пространственных характеристик УЗ электроакустических преобразователей в водяной среде. 16 НТ конф. студентов и аспирантов: Тез. док. Т.1.М.: МЭИ, 2010. С.229-230.

15. Д.В.Тимофеев, В.К.Качанов, Автоматизированный измерительный комплекс для исследования пространственных характеристик УЗ электроакустических преобразователей в водяной среде. 17 Межд. НТ конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. Т.1. М.: МЭИ, 2011. С. 476-477.

ВВЕДЕНИЕ.

Цель работы.

Научная новизна.

Защищаемые положения.

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

Апробация работы.

Объем и структура работы.

1. ПРОБЛЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО НИЗКОЧАСТОТНОГО КОНТРОЛЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА. ОБЗОР МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭХО-КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ БЕТОНА.

1.1. Проблема выделения УЗ эхо-сигнала из шумов и помех.

1.2. Проблемы УЗ низкочастотного контроля изделий из бетона.

1.3. Пути решения проблемы чувствительности УЗ НК. Выделение УЗ эхо-сигналов из белого шума.

1.4. Пути решения проблемы чувствительности при УЗ контроле изделий с высоким уровнем структурного шума.

1.4.1. Понятие о пространственно-временной обработке сигналов при УЗ контроле изделий из сложноструктурных материалов.

1.4.2. Обобщенный алгоритм ПВОС при УЗ контроле.

1.4.3. Алгоритм ПВОС при выделении сигнала на фоне белого шума.

1.4.4. Пространственно-временная обработка сигналов в случае стационарной помехи.

1.4.5. Алгоритм ПВОС при УЗ толщинометрии.

1.4.6. Алгоритм ПВОС «фокусировка в точку».

1.5. Применение фазированных антенных решеток при УЗ неразрушающем контроле.

1.5.1. УЗ фазированные антенные решетки для медицинских исследований.

1.5.2. УЗ приборы с фазированными антенными решетками для УЗ НК изделий из металла.

1.5.3. УЗ приборы с фазированными антенными решетками для томографии крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона.

1.5.4. Особенности работы УЗ ФАР, используемых для томографии крупногабаритных изделий из бетона. Метод синтезированной апертуры (САФТ).

1.5.5. Особенности УЗ преобразователей фазированных антенных решеток, используемых для томографии крупногабаритных изделий из бетона.

1.5.6. Обработка сигналов при использовании УЗ НЧ ФАР в задаче контроля крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона. 45 1.6. Выводы по главе 1. Направление развития эхо-импульсной дефектоскопии бетона с использованием SAFT применительно к задаче контроля крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона.

2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ БЕТОНА.

2.1. Определение частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых сигналов в CK из бетона. Выбор оптимальной частоты УЗ зондирующих сигналов.

2.2. Результаты контроля бетонного изделия толщиной 150 мм с наполнителем D ~ 3-5 мм на частоте 500 кГц.

2.3. Использование нелинейных обработок УЗ сигналов для увеличения чувствительности томографии CK из бетона.

2.3.1. Алгоритм «вычитание наводки».

2.3.2. Алгоритм «коррекция затухания».

2.4. Результаты контроля бетонного изделия толщиной 300 мм с наполнителем D ~ 3—5 мм на частоте 500 кГц.

2.5. Контроль бетонного изделия толщиной 300 мм с наполнителем D ~ 3-5 мм на частоте 200 кГц с использованием ФАР с синтезированной апертурой.

2.6. Контроль бетонного изделия трапециевидной формы толщиной 175 мм с крупным наполнителем D ~ 10-15 мм на частоте 200 кГц.

2.6.1. Алгоритм «фильтрация нижних частот».

2.6.2. Алгоритм «оконная фильтрация».

2.6.3. Алгоритм «фазового перекоса».

2.7. Выводы по главе 2.

3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТРАЖАЮЩИХ ПЛОСКОСТЕЙ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА.

3.1.Особенности применения метода «фокусировка в точку» при УЗ томографии изделий из сложноструктурных материалов.

3.2. Применение алгоритма «фокусировка в точку» для построения изображения отражающей плоскости.

3.3. Обнаружение отражающих плоскостей при ультразвуковой томографии изделий из бетона с помощью алгоритма «фокусировка на плоскость».

3.3.1. Синтез алгоритма «фокусировка на плоскость».

3.3.2. Обнаружение отражающих плоскостей при контроле изделий с мелкоструктурными неоднородностями.

3.3.3. Обнаружение наклонных плоскостей с помощью алгоритма «фокусировка на плоскость».

3.3.4. Построение профилей отражающих поверхностей.

3.3.5 Мультипликативный метод обработки изображений при линейном перемещении антенны.

3.3.6. Мультипликативный метод обработки изображений при угловом перемещении антенны.

3.3.7. Аддитивный метод обработки изображений при линейном перемещении антенны. Сравнение мультипликативного метода обработки томограмм с адаптивным методом.

3.3.8. Сравнение по чувствительности алгоритма «фокусировка на плоскость» и алгоритма «фокусировка в точку».

3.4. Контроль изделий из бетона с неоднородностями большого размера.

3.4.1.Результаты сравнительных испытаний низкочастотной и высокочастотной ФАР на бетонном изделии с мелкоструктурными отражателями.

3.4.2.Результаты сравнительных испытаний низкочастотной и высокочастотной ФАР на бетонном изделии с крупноструктурными отражателями.

3.5. Возникновение погрешностей определения расстояния до плоскости при использовании алгоритма «Фокусировка на плоскость». 94 3.5.1 Влияние значения скорости УЗ на результат.!.

3.5.2. Определение погрешности измерений при использовании высокочастотной ФАР.:.

3.5.3. Определение погрешности измерений при использовании низкочастотной ФАР.

3.6. Выводы по главе 3.

4. РАЗРАБОТКА ШИРОКОПОЛОСНЫХ МОЗАИЧНЫХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ МАЛО АПЕРТУРЫ ЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С ОГРАНИЧЕННЫМИ ГАБАРИТАМИ.

4.1. УЗ мозаичные широкополосные преобразователи.

4.2. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные ПЭП для ФАР со средней частотой ^=200кГц.

4.3. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные поперечно возбуждаемые ПЭП для ФАР со средней частотой/о~90 кГц.

4.4. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные ПЭП для ФАР со средней частотой f0~\20 кГц.

4.4. Выводы по главе 4.

5. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА.

5.1. Принцип построения гибкого адаптивного многофункционального компьютерного комплекса.

5.2. Устройство и программное обеспечение многофункционального адаптивного компьютерного комплекса.

5.2.1. Режим «Дефектоскоп».

5.2.1.1. Выбор зондирующего сигнала.

5.2.1.2. Возможности просмотра осциллограмм.

5.2.1.3 Запуск измерительного цикла.,.

5.2.1.4. Анализ и обработка принятых сигналов.

5.2.2 Режим «Сканер».

5.2.2.1 Настройка параметров ФАР и коммутатора.

5.2.2.2 Выбор зондирующего сигнала.

5.2.2.3 Запуск измерительного цикла.

5.2.3 Режим «Графер».

5.3 Использование комплекса для УЗ контроля бетонных изделий.

5.3.1 Автоматический расчет скорости ультразвука и задержки сигнала в акустическом тракте.

5.3.1.1 Расчет скорости звука в изделии при известном значении задержки в акустическом тракте.

5.3.1.2 Расчет скорости звука в изделии при неизвестном значении задержки в акустическом тракте.

5.3.2 Накопление сигналов для выделения полезного сигнала из шумов.

5.3.3 Использование режима «Томограф» при УЗ контроле.

5.3.3.1 Адаптация параметров сигнала к контролируемому изделию.

5.3.3.2 Мультипликативная обработка томограмм.

5.3.3.3 Аддитивная обработка томограмм.

5.3.3.4 Вывод двумерных графиков при поиске отражающих плоскостей, параллельных плоскости измерения.

5.3.3.5 Вывод профилей отражающих плоскостей контролируемого изделия.

5.3.3.6 Вывод трехмерного изображения изделия, контролируемого изнутри технологического отверстия.

5.4 Выводы по главе 5.

Настоящая диссертация посвящена проблеме ультразвукового (УЗ) измерения толщины бетонных изделий изнутри цилиндрического канала малого диаметра и определения пространственной ориентации канала относительно плоских границ изделия.

При построении ультразвуковой (УЗ) системы мониторинга защитной бетонной оболочки АЭС проводится сверление канала в оболочке и закладка УЗ преобразователей внутрь канала. При этом особое место занимает проблема измерения толщины бетона, окружающего канал, изнутри данного канала и определения пространственной ориентации канала относительно плоских границ бетонной оболочки АЭС.

Описанная задача по определению пространственной ориентации канала относительно плоских границ бетонного изделия решается в данной диссертации для каналов (или технологических отверстий) диаметром от 50 мм при измерении толщин бетонных изделий до 500 мм (рис.1). В случае сверления протяженного канала использование контактной смазки затруднительно, и зачастую допускается производить подобный УЗ контроль только с применением сухого контакта преобразователей с поверхностью бетона.

Большое затухание УЗ сигналов в бетоне и большая толщина изделий, тяжелые сорта бетона с наполнителем крупного размера и условие сухого контакта предопределяют выбор низкой частоты УЗ. контроля (порядка 100 кГц). В свою очередь, в области низких частот контроль с высокой разрешающей способностью возможен лишь с применением коротких и, следовательно, широкополосных сигналов, что определяет требования к полосе частот используемых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Кроме того, размер преобразователей при контроле изнутри каналов не может превышать диаметр канала. Но малоапертурный УЗ низкочастотный (НЧ) преобразователь обладает широкой диаграммой направленности (ДН), вследствие чего увеличивается уровень структурного 8

400 мм Г 4.200 мм 100 мм

Рис.В.1. Бетонная конструкция с границами, отстоящими от канала на 100, 200 и 400 мм. шума, маскирующего и искажающего эхо-сигналы. А следствием низкой частоты и ограниченной апертуры преобразователя является малая направленность излучения (приема) УЗ сигнала, что приводит к росту погрешности определения азимутальных координат акустических неоднородностей, невозможности точного построения графиков образов отражающих плоскостей (или профиля) бетонных конструкций. Известные ультразвуковые томографы не позволяют решать подобные задачи ввиду громоздкости и ограничений, связанных с особенностью программного обеспечения.

Рассмотренные выше проблемы и особенности делают невозможным применение известных технических решений, что определяет необходимость разработки новых алгоритмов и устройств УЗ толщинометрии указанных изделий. Устройство для контроля бетона изнутри каналов должно обладать высокой чувствительностью и помехоустойчивостью контроля, иметь возможность определять пространственные координаты искомых отражающих плоскостей, иметь преобразователи малого размера для размещения внутри каналов, адаптироваться к различным видам бетонов в плане гибкой настройки параметров зондирующих сигналов и широкого выбора способов обработки принятых сигналов.

В' связи с изложенными требованиями возникла необходимость создания гибкой многофункциональной измерительной аппаратуры, позволяющей в процессе контроля адаптировать зондирующие сигналы под характеристики изделия и параметры УЗ преобразователей с фазированной антенной решеткой (ФАР), и использовать разнообразные способы обработки сигналов.

Эти обстоятельства определили актуальность создания новых методов УЗ томографии строительных конструкций из бетона, обеспечивающих высокую чувствительность и разрешающую способность УЗ НК и выделение УЗ эхо-сигналов из шумов и помех; разработки устройств УЗ НК, основанных на применении УЗ ФАР, имеющих ограниченные размеры и позволяющих измерять координаты и строить профиль изделий в.болыпом диапазоне толщин.

Настоящая работа посвящена разработке программно-аппаратных средств ультразвукового томографии крупногабаритных сложно-структурных изделий из бетона, предназначенных для толщинометрии 9 строительных конструкций, в том числе изнутри каналов ограниченных размеров.

Цель работы

Цель работы заключается в разработке и создании УЗ высокочувствительных устройств и алгоритмов УЗ томографии для толщинометрии крупногабаритных изделий из бетона в условиях ограничения на габариты измерительного модуля ФАР. Для достижения поставленной цели необходимо:

1. Исследование и разработка новых модификаций УЗ НЧ малоапертурных широкополосных высокочувствительных преобразователей с ограниченными размерами для работььв составе УЗ НЧ ФАР.

2. Создание новых алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов, позволяющих повысить достоверность обнаружения плоскостей, образующих контролируемое изделие; повысить чувствительность контроля с целью увеличения контролируемой толщины изделий; повысить точность определения координат образующих контролируемое изделие плоскостей.

3. Разработка новых методов обработки УЗ НЧ широкополосных сложномодулированных сигналов, направленных на улучшение качества томограмм бетонных изделий; повышения точности определения координат отражающих плоскостей и повышение отношения, сигнал/шум при томографии.

4. Создание алгоритмически, гибкой многофункциональной измерительной аппаратуры, позволяющей в процессе УЗ томографии строительных конструкций из бетона адаптировать параметры зондирующего сигнала под характеристики УЗ ФАР и характеристики контролируемого изделия, реализовать разнообразные алгоритмы обработки УЗ эхо-сигналов, различные алгоритмы построения образов образующих контролируемое изделие плоскостей.

Научная новизна

1. Исследования показали, что при ультразвуковой томографии бетона для получения качественных изображений отражающих плоскостей изделия

10 необходимо: использовать низкочастотные зондирующие сигналы (длина волны сигнала должна быть в 2-3 раза больше размера структурных неоднородностей); использовать короткие (широкополосные) сигналы протяженностью не более 1-2 периода несущей частоты; использовать высокочувствительные сложномодулированные сигналы, для каждого конкретного изделия подбирать оптимальные параметры зондирующего сигнала (частота, база, вид модуляции); использовать различные виды линейных и нелинейных обработок принятых сигналов, в т.ч. предложенные в диссертации.

2. Разработаны принципы построения многофункциональной измерительной аппаратуры для контроля бетонных изделий, использующей высокочувствительные сложномодулированные сигналы, комплексные временные, частотные и пространственно-временные обработки принятых сигналов, с возможностью адаптации параметров зондирующих сигналов и типов и параметров обработки принятых сигналов к характеристикам контролируемых изделий.

3. Предложен и реализован новый алгоритм пространственно-временной обработки сигналов "Фокусировка на плоскость" для ультразвуковой низкочастотной широкополосной томографии изделий, определяющий пространственные координаты формирующих бетонное изделие плоскостей и обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности измерений.

4. Разработаны принципы построения ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с сухим плоским контактом с поверхностью контролируемого изделия, предназначенных для работы в составе малогабаритной ультразвуковой фазированной антенной решетки при УЗ контроле изнутри канала малого диаметра (50 мм).

Защищаемые положения

1. Алгоритм пространственно-временной обработки сигналов «Фокусировка на плоскость», основанный на принципах фокусировки апертуры на плоскость «САФП-К», обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности определения координат отражающих плоскостей при ультразвуковой низкочастотной И широкополосной томографии (толщинометрии) крупногабаритных бетонных изделий.

2. Алгоритмы обработки сигналов в ультразвуковой томографии бетонных изделий «Вычитание электроакустической наводки», «Фазовый перекос», «Мультипликативная обработка», «Аддитивная обработка», обеспечивающие возможность повышения чувствительности.

3. Принципы построения измерительной многофункциональной аппаратуры ультразвукового неразрушающего контроля; алгоритмы и программное обеспечение, позволяющие адаптировать параметры зондирующего сигнала под характеристики электроакустических преобразователей фазированной антенной решетки и характеристики контролируемого изделия, обеспечивающие возможность использовать разнообразные обработки ультразвуковых эхо-сигналов и различные алгоритмы построения и обработки результатов контроля бетонных изделий. 4. Принципы построения ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с сухим плоским контактом, предназначенных для работы в составе малогабаритной ультразвуковой фазированной антенной решетки при УЗ контроле изнутри канала малого диаметра (50 мм).

Практическая значимость и внедрение результатов работы

Разработан действующий макет многофункциональной измерительной аппаратуры УЗ НК с измерительным модулем ограниченного размера, созданы алгоритмы и программное обеспечение, позволяющие производить томографию строительных конструкций из бетона изнутри каналов. С помощью разработанного УЗ НЧ многофункционального измерительного комплекса проконтролированы изнутри каналов малого диаметра (диаметр отверстия 50 мм) специальные строительные конструкции из бетона.

Апробация работы

По результатам, исследований было опубликовано 15 печатных работ. Получены положительные решения о выдаче двух патентов РФ на изобретения. Результаты исследований были доложены на 8-ми НТ

12 конференциях. Опубликованы 7 статей в изданиях из списка ВАК: «Измерительная техника», 2009, №11, «Дефектоскопия»: № 12, 2008 г.; № 12, 2009 г.; № 4, 2010г.; № 5, 2010г.; №9, 2010г.; .№10, 2010г.

Объем и структура работы

Материал диссертации, состоящий из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, изложен на 164 страницах, включая 163 рисунка. Список использованной литературы включает 92 источника.

5.4 Выводы по главе 5

Для контроля бетона необходимо использовать многофункциональный программно-аппаратный комплекс, позволяющий гибко изменять параметры зондирующего сигнала, гибко изменять виды и параметры применяемых обработок.

Данный многофункциональный программно-аппаратный комплекс был разработан в ходе работы над данной диссертацией, испытан на различных бетонных образцах и показал положительные результаты при контроле протяженных сложноструктурных изделий из бетона. Комплекс:

- имеет широкие возможности по гибкому изменению параметров зондирующего сигнала, алгоритмов обработки принятых сигналов и адаптации к условиям контроля, контролируемым изделиям; позволяет оператору работать в режиме «Дефектоскоп» при использовании раздельных или раздельно-совмещенных ЭАП или в режиме «Томограф» для работы с ФАР, как разработанными в ходе диссертации, так и сторонними ФАР;

- позволяет производить поиск точечных отражателей по известному алгоритму «Фокусировка в точку» или поиск зеркально-отражающих плоскостей по новому, разработанному в диссертации, алгоритму «Фокусировка на плоскость».

- позволяет улучшать результаты поиска точечных отражателей и плоскостей, используя мультипликативную и аддитивную обработку результатов;

- позволяет видеть общую картину результатов набора измерений и строить профили отражающих плоскостей контролируемых изделий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате исследований, проведенных в ходе выполнения диссертационной работы, были получены следующие результаты:

Впервые решена задача создания ультразвукового высокочувствительного томографа бетонных строительных конструкций для контроля изделий толщиной до 500 мм изнутри канала малого (50 мм) диаметра.

Предложен новый алгоритм пространственно-временной обработки сигналов «Фокусировка на плоскость», определяющий пространственные координаты формирующих бетонное изделие плоскостей и обеспечивающий повышение чувствительности, помехоустойчивости и точности измерений при ультразвуковой томографии.

Предложены новые способы обработки сигналов, направленные на повышение качества изображения отражающих плоскостей, повышения отношения сигнал/структурный шум при ультразвуковой низкочастотной широкополосной томографии крупногабаритных сложноструктурных бетонных изделий.

Разработаны новые модификации ультразвуковых низкочастотных малоапертурных мозаичных преобразователей с широкой диаграммой направленности, ограниченными размерами, сухим плоским контактом для работы в составе малогабаритных УЗ ФАР.

Создана гибкая многофункциональная измерительная аппаратура УЗ НК, реализующая разнообразные алгоритмы ультразвуковой томографии, разнообразные обработки ультразвуковых эхо-сигналов, позволяющая в процессе ультразвуковой томографии строительных конструкций из бетона адаптировать параметры зондирующего сигнала под характеристики контролируемого изделия.

С помощью разработанного ультразвукового многофункционального измерительного комплекса успешно проконтролированы специальные строительные изделия из бетона как изнутри каналов малого диаметра, так и снаружи бетонных конструкций.

Результаты диссертации внедрены в ЦНИИРТК г.С.-Петербург (акт внедрения результатов диссертационной работы см. в Приложении к диссертации).

1.Неразрушающий контроль: Справочник: В:7 т. Под общей редакцией акад. РАН В.В.Клюева. Т.З: Ультразвуковой контроль. И.Н.Ермолов, Ю.В.Ланге. - М.: Машиностроение. 2004. - 864 с.

2. Ланге Ю.В., Воронков В.А. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. Справочник.- М.: 2003.-120 с.

3. Качанов В.К., Соколов И.В. Проблемы ультразвукового контроля протяженных сложноструктурных изделий с большим затуханием сигналов. // Дефектоскопия.-2007.- № 8.- С. 82-93.

4. Качанов В.К., Карташев В.Г., Соколов И.В., Туркин М.В. Проблемы выделения УЗ сигналов из структурного шума при контроле изделий из сложноструктурных материалов. Дефектоскопия. 2007, №9, с.71-86.

5. Ермолов И. H. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981.240с.

6. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля / Под общей редакцией И.Н.Ермолова. М.: Машиностроение, 1986, 280 с.

7. Качанов В.К., Карташев В.Г., Соколов И.В. Ультразвуковая помехоустойчивая дефектоскопия -М.: Издательский дом МЭИ, 2007.280 с.

8. Качанов В.К. Применение метода сжатия импульсов в УЗ дефектоскопии, Дисс.канд.тех.наук.,- М.:, МЭИ, 1979.

9. Бархатов В.А. Эффективность помехоустойчивого кодирования ультразвуковых сигналов// Дефектоскопия, 2007, № 11 С.

10. Wadaka S., Misuk К., Nagatsuka T., Urassaki S., Koike M./ Puise Compession Ultrasonic Nondestructive Testing using Complementary siries Phase Modulation/ J.NDT, 1989,-38, № 9a, p.809-810.

11. Niederdrank T. Maximum length sequences in non-destructive material testing: application of piezoelectric transdusers and effects of time variances. Ultrasonics. 1997. Vol.35.P. 195-203.

12. Armanavicius G., Kahes R. Analysis of pseudo noise sequences for multi channel distance measurements. Ultragrsas. 2000.Vol.37.No4.

13. Sokolov I.V. The split method of Ultrasonic Nondestructive Testing, Nondestr. Test. Ewal., 2003, Vol. 19, p. 1 -15.

14. Соколов И.В. Сплит-способ ультразвукового контроля. // Дефектоскопия. 2007. - № 12. С. 3-17.

15. Качанов В.К., Соколов И.В. Особенности применения сложномодулированных сигналов в ультразвуковой дефектоскопии. // Дефектоскопия. 2007. - № 12. С. 18-42.

16. Пестряков Б.П: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации, -М.:, Сов. радио, 1973.

17. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. -М.:: Радио и Связь, 1985, 389 с.24/Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем/ -М.:, Радио и Связь ,1986, 280 с.

18. Ермолов И. Н., Заборовский О. Р. Экспериментальные методы выделения структурных шумов многократного рассеивания // Дефектоскопия. 1979.№8.С.63-70.

19. Данилов В.Н. К оценке уровня структурных помех с учетом повторного релеевского рассеяния упругих волн // Дефектоскопия. 1988. № 10. С.82—89.

20. Ямщиков B.C., Носов В.Н. К обоснованию ультразвукового корреляционного метода дефектоскопии крупноструктурных материалов // Дефектоскопия. 1972, № 3, с. 13-19.

21. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхо-методом. Состояние и перспективы.

22. Ковалев . А. В. Поисковые технические средства на основе методов интроскопии. Акустические поисковые системы. Специальная техника. 1999. N 6. http://st.ess.ru/ publications/ articles/ kovalev4/ kovalev.htm.

23. Карташев В.Г., Качанов В.К., Шалимова Е.В. Статистические характеристики структурного шума в среде с мелкомасштабными неоднородностями, Дефектоскопия, 1998, N4, с. 11 — 18.

24. Vladimir K.Kachanov, Vladimir G. Kartashev and Valentin P.Popko. Application of signal processing methods to ultrasonic non-destractive testing of articles with high structural noise //Nondestr. Test. Eval., 2001,Vol 17,p.l5—40.

25. Качанов.B:K., Соколов И.В., Родин А.Б. Использование частотного разделения сигналов; и помех при ультразвуковом помехоустойчивом контроле изделий из сложноструктурных материалов. // Дефектоскопия. -2008.-№ 11. С. 21-30.

26. Карташев В.Г., Качанов В.К., Шалимова;Е.В. «Основные положения теории пространственно-временной обработки сигналов применительно к задачам ультразвуковой дефектоскопии изделий из» сложноструктурных материалов» // Дефектоскопия. 2010. № 4. С.19-29;

27. Качанов В.К., Соколов И.В., Туркин М.В., Шалимова Е.В., Тимофеев Д.В., Конов М.М. «Особенности применения метода «фокусировка в точку» при ультразвуковой томографии изделий из сложноструктурных материалов» // Дефектоскопия. 2010. № 4. С.30-44.

28. Вопилкин А.Х., Королев В.Д., Ермолов И.Н., Лелина Н.В, "Ультразвуковые широкополосные преобразователи переменной толщины" //Труды 10 В всесоюзной научно-технической конференции "Неразрушающие методы и средства контроля". Львов, 1984 г. - С. 19-20.

29. Кондратьев Ю.А. Исследование возможности формирования узких слаборасходящихся ультразвуковых пучков преобразователя с криволинейными' излучающими поверхностями// Дефектоскопия. 1986,11. С.15-23.

30. Попко В.П. Питолин А.И. Рябов Г Ю., Кутюрин Ю.Г. Применение пьезокерамических мозаичных преобразователей в устройствах пространственно-временной обработки сигналов. Дефектоскопия. — 1990, №9. - С.57 - 64.

31. Рябов Г.Ю. Разработка и применение фокусирующих УЗ антенн с амплитудно-фазовым управлением. Реф. канд. дисс. М., МЭИ, 1983.

32. P.Ciorau. Special linear phased array probes used for ultrasonic examination of complex turbine components/IMASONIC. 8-th Eropean Congress on Non Destructive testing. June, 2002, Barselona, Spain.

33. Точинский Е.Г., Попов И.С., Аксенов В.П. Некоторые способы получения регулируемого фазового сдвига между двумя или несколькими сигналами. Доклады HT конф. МЭИ, секция ЭП., -М.:, 1969.

34. Аксенов В.П., Питолин А.И., Точинский Е.Г. О возможности электронного сканирования- в ультразвуковой дефектоскопии // Труды МЭИ, вып. 43, 1972, с.11-15.

35. Точинский Е.Г. Исследование электрически управляемых ультразвуковых антенных решеток применительно к дефектоскопии. Автореф. канд. дисс., -М.:, МЭИ. 1973.

36. Пилецкас Э.Л. О влиянии случайных ошибок на разрешение ультразвукового сканирующего эхоскопа // Вопр.радиоэлектроники. Сер. ОТ.1975. Вып. 15. С.104-111.

37. Пилецкас Э., Домаркас В. Приемник ультразвука с электрически управляемой направленностью//Дефектоскопия. 1976. 1976. №1. С.136-138.

38. S.W. Smith, О.Т. von Ramm, J.A. Kisslo, F.L. Thurstone «Real time ultrasound tomography of the Adult Brain», «Stroke. Journal of Cerebral circulation», March-April 1978, Vol.9, No.2, стр.117-122.

39. M. Schickert. Progress in Ultrasonic SAFT-Imaging of Concrete. NonDestructive Testing in Civil Engineering. 2003, Берлин, 16.-19.9.03.

40. M. Schickert, "Towards SAFT-Imaging in Ultrasonic Inspection of concrete", International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), September 26 28, 1995, pp. 411 - 418.

41. Вопилкин JI. X., Бадалян В. Г. Опыт применения^системы "Авгур" на Российских АЭС .//В мире НК. 1999. № 6. С. 29 31.

42. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. Ультразвуковаядефектометрия. Под ред. А.Х. Вопилкина. М., 2008. 368 с.

43. Алёхин С.Г., Бишко А.В., Дурейко А.В., Жуков А.В., Самокрутов А.А., Соколов Н.Ю., Шевалдыкин В.Г. «Заглянуть в металл. Теперь это просто», http://acsvs.ru/article/7article id=21

44. Техническое описание «Высокочастотный ультразвуковой томограф А1550 IntroVisor», http://acsys.ru/production/7type id=16&subtype id=7 &productid=l 06

45. Данилов В.Н., Воронков И.В. Моделирование работы прямого преобразователя с фазированной антенной решеткой в режиме излучения. // Дефектоскопия. 2010. № 7. С.3-17.

46. GE Inspection Technologies, технический каталог «Phasor XS -портативный дефектоскоп с фазированной решеткой». 2006.

47. GE Inspection Technologies, технический каталог «Датчики с фазированной решеткой. Ультразвуковые датчики». 2006.

48. Техническое описание «Низкочастотный ультразвуковой томограф А1040М ПОЛИГОН», http://acsvs.ru/production/7type id=16&subtype id=7& productid=108.

49. А.М. Люткевич «Выбор параметров системы ручного томографического контроля сварных швов», «Контроль. Диагностика» №5, 2004 г., стр.23-30.

50. A.V. Kovalev, A.A. Samokrutov, V.G. Shevaldykin, V.N. Kozlov, I.Yu. Pushkina, S. Hubbard, "Instruments and Means for Reinforced Concrete Structures Inspection", 15th World Conference on Nondestructive Testing, Roma (Italy) 1521 October, 2000.

51. Yu. V. Lange, V. F. Moujitski, V.G. Shevaldykin, V.N. Kozlov, A. A. Samokrutov, "Non-destructive testing of multiplayer structures and concrete", Insight, Vol. 40, No. 6, 1998, pp. 400 403.

52. Качанов В.К., Соколов И.В. Требования к выбору параметров широкополосных преобразователей для контроля изделий с большим затуханием УЗ сигналов. // Дефектоскопия. 2007. - № 11. С. 47-62.

53. V.G. Shevaldykin, V.N. Kozlov, A. A. Samokrutov, "Inspection of Concrete by Ultrasonic Pulse-Echo Tomograph with Dry Contact", 7th European conference on Non-Destructive Testing, Copenhagen, 26 29 May, 1998.

54. В. H. Козлов, А. А. Самокрутов, В. Г. Шевалдыкин, "Ультразвуковой низкочастотный преобразователь", Патент РФ № 2082163, Бюлл., изобр., № 17, 1997.

55. М. Krause, F. Mielentz, В. Milman, Н. Wiggenhauser, W. Muller, V. Schmitz, "Ultrasonic imaging of concrete members using an array system", Insight, Vol. 42, No. 7, 2000, pp. 447 450.

56. Тимофеев Д.В. Способ измерения скорости ультразвуковых продольных волн в крупногабаритных изделиях из бетона. // Измерительная техника, 2009, №11. С.54-56.

57. Качанов В.К., Соколов И.В., Туркин М.В., Тимофеев Д.В., Фёдоров М.Б. Нелинейные обработки сигналов при ультразвуковой томографии бетонных конструкций // Дефектоскопия. 2009. № 12. С.22-35.

58. Бадалян В.Г. Оценка результатов контроля- по акустическим изображениям.// Дефектоскопия. -2007.- №4 с.39-58.

59. Качанов В.К., Соколов.И.В., Тимофеев. Д.В., Туркин М.В., Шалимова Е.В. "Обнаружение' отражающих плоскостей при ультразвуковой томографии строительных конструкций из бетона" // Дефектоскопия. 2010.- № 5. С.36-44.

60. Качанов В.К., Соколов И.В., Авраменко С.Л., Тимофеев Д.В. Многоканальный мультипликативный метод акустического контроляt i J fкрупногабаритных компактных строительных конструкций из бетона. // Дефектоскопия. 2008. - № 12. С. 23-36.

61. Аксенов В.П., Попов И.С., Попко В.П., Качанов В.К., Питолин А.И. Применение пьезокерамических мозаичных электроакустических преобразователей // Труды МЭИ. Вып.335. 1977, с.49-52.

62. Аксенов В.П.,Попко В.П.,Попов И.С.,Рябов Г.Ю. Об одной разновидности широкополосных пьезокерамических преобразователей// Труды МЭИ. Вып.382, 1978, с.63-65.

63. Аксенов В.П. Применение радиолокационных методов оптимального обнаружения при ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. №2. 1982. с.70-74.

64. Попко В.П., Питилин А.И., Рябов Г.Ю., Кутюрин Ю.Г. Применение пьезокерамических мозаичных преобразователей в условиях пространственно-временной обработки сигналов // Дефектоскопия. №9, 1990. с.57-64.

65. Аксенов В.П., Родин А.Б., Рябов Г.Ю., Соколов И.В. Электроакустические устройства регистрации слабых сигналов.-Тр.МЭИ,1982, вып.536,с.81—86.

66. Качанов В.К., Соколов И.В., Конов М.М., Тимофеев Д.В., Синицын A.A. Разработка ультразвукового широкополосного мозаичного низкочастотного пьезопреобразователя с ограниченной апертурой. // Дефектоскопия. 20Ю.№9. С.26-32

67. Качанов В.К., Соколов И.В., Конов М.М., Тимофеев Д.В., Синицын A.A. Пространственно-временные характеристики ультразвуковых широкополосных преобразователей. // Дефектоскопия. 2010.-№10. С. 15-25

68. М. Schickert, "AUTOMATED• ULTRASONIC SCANNING AND IMAGING SYSTEM FOR APPLICATION AT CIVIL STRUCTURES", 10th European Conference on NDT (ECNDT), Moscow.7-11.06.2010.

69. A.B. Ковалев, B.H. Козлов, A.A. Самокрутов, В.Г. Шевалдыкин, H.H. Яковлев Импульсный эхо-метод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция. // Дефектоскопия. 1990.-№2. С.29-41.