автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Развитие методов акустического неразрушающего контроля и создание устройств на базе информационных технологий с антенными системами и малоапертурными преобразователями

Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «Спектр»

На правах рукописи УДК 620.179.16

Самокрутов Андрей Анатольевич

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И СОЗДАНИЕ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ С АНТЕННЫМИ СИСТЕМАМИ И МАЛОАПЕРТУРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2003

Работа выполнена в ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «СПЕКТР»

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Государственный научный центр Научно-производственное объединение Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)

Защита состоится 26 ноября 2003 года в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д.520.010.01

ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

по адресу: г. Москва, ул. Усачева, д. 35, строение 1

Доктор технических наук, профессор

Ермолов

Игорь Николаевич Королев

Михаил Викторович Гурвич

Анатолий Константинович

Доктор технических наук, с.н.с.

Доктор технических наук, профессор

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

Автореферат разослан Ой октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Б.В. Туробов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Обеспечение безопасной эксплуатации техногенных объектов является сложной и важной проблемой в промышленности нашей страны. Значительный вклад в решение этой проблемы вносят технологии и средства неразру-шающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД), основанные на различных физических принципах взаимодействия полей и веществ.

Одним из самых широко распространенных видов контроля является акустический (ультразвуковой), основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля (ОК).

К положительным отличительным свойствам ультразвукового (УЗ) вида контроля можно отнести: возможность контроля при одностороннем доступе к ОК; относительно высокую дефектоскопическую чувствительность; возможность дефектоскопии многих материалов в широком диапазоне толщин; малые массогабаритные характеристики аппаратуры и низкое энергопотребление; санитарную и экологическую безопасность; относительно невысокую стоимость процедур контроля.

В то же время используемым сегодня средствам и методам УЗ контроля присущи определенные недостатки: непрямой характер методов определения размеров дефектов; относительная сложность выполнения процедур контроля и интерпретации результатов; высокая степень влияния человеческого фактора; относительно невысокая производительность.

Необходимость решения проблемы максимального продления сроков безаварийной работы основных производственных ресурсов привела к активизации использования в промышленности средств и методов УЗ НК как наиболее экономичных и эффективных. Сформировалась объективная потребность как в расширении внедрения типовых, так и в развитии новых средств и методов УЗ НК.

Это потребовало решения самостоятельной научно-технической проблемы по развитию существующих и разработке новых методов и средств акустического НК, обеспечивающих повышение производительности и упрощение методологии процедур контроля, решение новых задач НК и расширение области применения метода при улучшении метрологических и эргономических характеристик аппаратуры.

В рамках данной диссертации обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований автора, выполненных в ЗАО «МНПО «СПЕКТР», ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» и ООО «Акустические Контрольные Системы» в период с 1987 по 2003 год. Результаты получены в процессе выполнения научно-исследовательских работ, проводившихся на основе решений правительства и правительственных комиссий, указаний ГКНТ, Госплана, и в рамках инициативных НИОКР, выполненных на основании внутренних самофинансируемых планов исследований. Цель работы

Целью работы является комплексное исследование процессов возбуждения и приема продольных, поперечных и нормальных волн д случаях исполь-

; НОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА 1

! _ \

зования малоапертурных преобразователей (МАП) и образуемых на их основе антенных решеток (АР), направленное на создание новых и развитие известных методов и средств НК, обеспечивающих повышение объективизации результатов ультразвукового контроля, упрощение процедур и технологии контроля, улучшение метрологических характеристик аппаратуры, повышение производительности метода, уменьшение влияния человеческого фактора при условии удешевления процедур разработки и производства новых средств НК.

Для решения научно-технической проблемы потребовалось:

1) теоретически и экспериментально исследовать акустические поля, формируемые в твердом полупространстве малоапертурными источниками нормальной и касательной сил, с целью определения условий эффективности излучения продольных и поперечных волн;

2) экспериментально исследовать свойства эхосигналов продольных и поперечных волн, получаемых с помощью МАП в различных материалах;

3) на базе полученных теоретических и экспериментальных результатов сформулировать требования к многоэлементным антенным системам различного назначения и экспериментально оценить их дефектоскопические возможности;

4) с использованием методов системного анализа и информационного подхода разработать принципы построения аппаратных средств ручного УЗ НК с различными уровнями функциональных возможностей;

5) на основе найденных решений разработать и обеспечить широкое внедрение в промышленность комплексов аппаратных средств УЗ контроля различного назначения, а именно:

- ряда универсальных одноканальных средств для ручного акустического контроля типовых ОК с повышенным потенциалом по преобразованию информации на базе цифровых технологий;

- ряда универсальных и специализированных многоканальных средств ручного контроля на базе многоэлементных антенных систем, в том числе с когерентной обработкой сигналов, применительно к задачам НК металлических конструкций и сварных швов, рельсов, бетона и композиционных материалов.

Методы исследований

Теоретические исследования осуществлялись с привлечением методов математического анализа, интегрального исчисления, корреляционного анализа. Математическое моделирование проводилось на базе вычислительных средств общего применения с использованием математических пакетов МаШСас! и МаЛЬаЬ. Экспериментальные исследования проводились с использованием установки, обеспечивающей регистрацию УЗ сигналов, их оцифровку и передачу в компьютер для дальнейшего документирования и обработки. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов решения обратных задач, когерентного накопления, корреляционного и статистического анализа. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований обеспечивалось через использование сертифицированных и поверенных образцов, мер, а также метрологически поверен-

ной аппаратуры.

Научная новизна

1. Развита согласующаяся с экспериментом теория, описывающая трехмерные акустические поля продольных и поперечных волн в твердом полупространстве, формируемые малоапертурными преобразователями.

2. Установлено, что МАП с сухим точечным контактом (СТК) и МАП с жидкостным контактом обеспечивают в твердых средах большую эффективность излучения и приема поперечных волн по сравнению с продольными волнами.

3. Установлена целесообразность и экспериментально оценена эффективность использования поперечных волн для эхоконтроля бетонных конструкций. Предложен способ и показана эффективность построения дефектоскопической и томографической аппаратуры для бетонных ОК с использованием АР на базе преобразователей с СТК с касательными колебаниями протектора относительно поверхности ОК.

4. Предложен способ томографического контроля сварных швов в реальном масштабе времени с использованием продольных и поперечных волн, формируемых одной АР, совместно с когерентной обработкой эхосигна-лов. Определены теоретически и подтверждены практически условия эффективности работы на продольных и поперечных волнах для АР, построенной на базе МАП прямоугольной апертуры с жидкостным контактом.

5. Предложен способ и показана эффективность эхометода контроля протяженных конструкций (рельсов и трубопроводов) с использованием низших мод поперечных волн, формируемых линейными АР, построенными на базе преобразователей с СТК с касательными колебаниями протектора.

6. Предложен и экспериментально подтвержден способ измерения толщины на основе корреляционной обработки многократных отражений, обеспечивающий снижение до 10 раз нижней границы метрологического диапазона толщиномеров, использующих совмещенные пьезопреобразователи или ЭМА преобразователи.

7. Разработана концепция информационного подхода при анализе процедур НК и ТД и на данной основе сформулированы принципы построения средств НК с использованием технологии полного цифрового тракта (ПЦТ), разработаны типовые аппаратные платформы и новые средства Ж на базе МАП и АР (новые технические решения защищены патентами РФ).

Защищаемые положения

1. Теоретическое исследование трехмерных полей малоапертурных преобразователей с жидкостным и сухим точечным контактами.

2. Принципы построения акустических систем на основе антенных решеток и малоапертурных преобразователей с жидкостным и сухим точечным контактами для контроля структурно-неоднородных сред, волноводных объектов и сварных швов.

3. Новые способы обработки сигналов и формирования результатов измере-

ний, обеспечивающие расширение диапазона измерений толщины и улучшение метрологических характеристик толщиномеров.

4. Новые технические решения при создании средств УЗ НК на основе полного цифрового тракта.

5. Концепция информационного подхода к НК и ТД. Апробация полученных результатов

Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на 6 российских научно-технических семинарах и конференциях, 5 международных конференциях и симпозиумах. По результатам выполненных исследований опубликовано более 40 работ, в том числе 2 монографии, приоритет предлагаемых решений подтвержден 9 авторскими свидетельствами и патентами.

Практическая значимость

Предложенные подходы и решения реализованы в серийно выпускаемой аппаратуре. Разработано и организовано производство 17 типов ультразвуковой аппаратуры: толщиномеры - 8, дефектоскопы - 5, томографы - 3, измерители физико-механических характеристик - 1. Совокупный производственный выпуск приборов составил более 2000 ед. в объеме около 4 млн. долл. США. Приборы в настоящее время эксплуатируются в нефтегазовой, энергетической, машиностроительной, строительной, транспортной и других отраслях промышленности. Ряд приборов регулярно поставляется на экспорт в промышленно развитые страны. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (202 наименования). Объем диссертации составляет 220 страниц, включая 101 рисунок и 18 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении сформулированы цель работы и проблема, подлежащая решению. Показана ее актуальность. Сформулированы достоинства и недостатки существующих методов и средств УЗ НК. Показана необходимость развития средств ручного УЗ НК, вытекающая из объективно существующей потребности в применении аппаратуры и методов УЗ НК в условиях эксплуатационного и технологического контроля.

Глава 1 посвящена анализу особенностей акустического вида НК, рассмотрению современного состояния методов и средств НК, определению тенденций и перспективных направлений в данном виде контроля.

В разделе «исходные данные» анализируются исторические аспекты развития УЗ метода, приводятся ключевые изобретения и события, их авторы, которые определили современный уровень средств и методов НК. Отмечается большой вклад, который внесли в развитие этого метода российские ученые С.Я. Соколов, Д.С. Шрайбер, И.Н. Ермолов, В.Г. Щербинский, А.С.Матвеев, А.К. Гурвич, Ю.В. Ланге, Н.П. Алешин, А.Х. Вопилкин, Н.В. Химченко, В.К. Качанов, Г.А. Буденков, В.Т. Бобров, Ю.М. Шкарлет, М.В. Королев, В.Г. Шевалдыкин и др.

Применительно к задачам промышленного НК наиболее освоенным технически и методологически является диапазон частот УЗ колебаний от 0,5 до 10 МГц, наиболее подходящий для металлов, однако развиваются методы и средства НК, использующие диапазон УЗ колебаний ниже 1 МГц.

Вопросами разработки, производства и внедрения средств УЗ НК сегодня занимаются более 60 компаний в 20 странах мира. Наиболее массовыми средствами УЗ НК являются средства ручного контроля - ручные эхоим-пульсные дефектоскопы и толщиномеры широкого применения. Они выпускаются более чем 25 компаниями во всем мире, а общее число моделей порядка сотни.

В разделе «Вопросы теории методов УЗ НК» выполняется анализ двух направлений: работы, связанные с описаниями физики возбуждения и распространения упругих волн, и работы, посвященные вопросам обработки сигналов и реконструкции образов внутренней структуры ОК.

Свойства упругих колебаний в твердой среде существенно отличаются от с их свойств в жидкой или газообразной средах, которые обладают лишь упругостью объема. При воздействии колебательной силы на границе твердого изотропного полупространства в упругом теле возникают колебания, обусловленные наличием двух механизмов: деформации сжатия и сдвига, что приводит к возникновению и распространению в полупространстве нескольких типов волн: продольных, поперечных, поверхностных. Для случаев возбуждения и распространения УЗ колебаний в ограниченном пространстве (пластины, стержни или изделия более сложной формы) дополнительно могут возникать нормальные волны.

При анализе полей пьезоэлементов антенных решеток и преобразователей с СТК, апертура которых равна или меньше длины волны (малоапертур-ные преобразователи), необходимо описание многомодового трехмерного поля упругих напряжений, возбуждаемого нормальной или касательной силой, действующей на границе полупространства, что в доступной литературе не раскрыто в требуемом объеме.

Другим объектом теоретических исследований являются вопросы теории и методов обработки эхосигналов, направленные на улучшение метрологических и дефектоскопических параметров приборов.

В области обработки УЗ сигналов известны работы по повышению отношения сигнал/помеха и увеличению энергетического потенциала аппаратуры через использование следующих методов: усреднения по времени и пространству; оптимальной фильтрации; применения сложных сигналов (М-последовательности, коды Баркера и т.п.); разделения сигналов и помех с помощью кепстральной обработки и методов нелинейной фильтрации; вейв-летного преобразования; применения метода расщепления спектров. Однако предельные возможности обработки сигналов для одноканальных систем ограничено количеством первичной измерительной информации, содержащейся в одиночной реализации эхосигнала.

В зависимости от задачи НК используются прямые, наклонные, совмещенные, раздельно-совмещенные, хордовые, иммерсионные, фокусирующие и прочие разновидности исполнений преобразователей. Широчайшее приме-

нение нашли преобразователи, формирующие наклонный луч поперечной БУ-волны в диапазоне углов ввода от 37 до 75°. Их работа основана на эффекте преломления и трансформации наклонной продольной волны в поперечную на границе раздела двух сред с различными скоростями УЗ. К недостаткам классических пьезопреобразователей (ПЭП) можно отнести невозможность получения оптимальной диаграммы направленности и оперативного управления углом ввода.

Принципиально новым шагом в области преобразователей с жидкостным акустическим контактом является использование многоэлементных преобразователей или антенных решеток, которые состоят из двумерного или одномерного (линейчатого) набора независимых малоапертурных преобразователей. Важнейшим свойством многоэлементных преобразователей при решении задач НК является возможность электронного управления углом ввода, положением точки фокусировки и типом волн через использование для каждого элемента индивидуальной задержки при возбуждении и приеме акустических сигналов.

К недостаткам известных АР и факторам, ограничивающим их применение, можно отнести нереализованность непосредственного возбуждения и приема БН- и БУ-волн, необходимость применения многоканальной аппаратуры для работы с АР, их дороговизну и монопольное положение производителя.

Широкое внедрение ЭМА преобразователей и аппаратуры на их основе затрудняется сложностью создания магнитных полей высокой интенсивности (более 1 Тл), что является необходимым условием возбуждения и приема УЗ колебаний; большим усилием отрыва преобразователя при ручном контроле ферромагнитных ОК; сильной зависимостью эффективности возбуждения УЗ в ферромагнитных ОК от свойств материала.

В разделе «Аппаратура акустического контроля» анализируются характеристики и возможности современных УЗ толщиномеров и дефектоскопов.

Современные толщиномеры и дефектоскопы построены на базе микропроцессоров, которые наряду с управлением прибором решают задачи обработки и отображения эхосигналов, измерения амплитуд сигналов и координат дефектов, хранения результатов и передачи их на компьютер. Выпускаемые дефектоскопы предоставляют близкий набор возможностей и технических параметров.

Новым уровнем развития аппаратуры УЗ контроля является создание эхотомографов для промышленного применения, обеспечивающих в реальном масштабе времени формирование образа внутренней структуры ОК без применения дополнительных приспособлений для перемещений или определения координат преобразователя.

Известны образцы портативных томографических устройств для контроля металлов, в которых используются многоэлементные АР, позволяющие осуществлять линейное, секторное сканирование и динамическую фокусировку луча по глубине. Результатом измерений является изображение в виде А- или В-скана.

Получили развитие методы и средства волноводного контроля длинно-

мерных объектов: проволок, стержней, труб, пластин, листов, рельсов и т.п. Их основой является волноводный эффект распространения УЗ на значительные расстояния в направлении протяженности ОК за счет многократных переотражений от границ ОК в других направлениях. Дефекты регистрируются за счет изменения площади сечения волновода.

В выводах главы 1 формулируются направления развития метода и актуальные задачи, решаемые в данной работе.

Глава 2 посвящена вопросам теоретических исследований свойств МАП и антенных систем. Преобразователь, имеющий минимальный линейный размер апертуры, равный или меньший длины продольной волны в ОК на его рабочей частоте, следует рассматривать как МАП. Отличительным свойством МАП является одновременное формирование нескольких типов упругих волн (продольных, поперечных, поверхностных волн Рэлея и т.п.), соизмеримых между собой по амплитуде, вследствие чего требуется их комплексное рассмотрение.

Необходимость изучения свойств МАП обусловлена тем, что в ряде случаев преобразовательные системы средств НК представляют собой одиночные МАП или набор МАП. Согласно принципу суперпозиции любой преобразователь с жидкостным типом контакта можно представить в виде набора точечных источников нормальной силы, действующих в пределах апертуры преобразователя на поверхности полупространства. Различные типы преобразователей (прямые, наклонные, фокусированные и пр.) моделируются соответствующими амплитудными и фазовыми распределениями сил в пределах апертуры. Для случаев преобразователей с СТК и ЭМА преобразователей сила может иметь касательный или нормальный вектор по отношению к поверхности полупространства.

Преобразователи с СТК, разработанные в МНПО «Спектр» в рамках направления по развитию средств контроля бетона структурно-неоднородных сред с грубой поверхностью, являются типовыми МАП. Они обеспечивают формирование и прием поперечных 5, продольных Ь и поверхностных Я типов волн.

Другим случаем МАП, имеющим очевидное практическое значение, является элемент АР для контроля металлов. Обычно АР состоят из набора МАП прямоугольной формы, имеющих размер в плоскости управления УЗ лучом меньше половины длины.

Рассмотрение любого произвольного преобразователя в виде суперпозиции МАП позволяет расширить понимание физических процессов в УЗ контроле не только для случаев дискретных антенных систем, но и для классических ПЭП.

В работе выполнен теоретический расчет смещений продольных и поперечных волн (рис. 1), возбуждаемых в произвольной точке полупространства для нескольких типов МАП: преобразователя с СТК с вектором смещения протектора, перпендикулярным к поверхности ОК, преобразователя с СТК с вектором смещения протектора, касательным к поверхности ОК, и для прямоугольного пьезоэлемента с нормально действующей силой. Расчеты вы-

полнены для двумерной модели, а затем осуществлен переход к объемной модели с использованием метода Смирнова - Соболева.

M{R,Q,<р) у т

Рис. 1. Схема для расчета поля от источника нормальной или касательной гармонической силы

Для случая точечного источника нормальной силы были получены следующие выражения продольных I и поперечных т компонент смещения: ^^^швсозе ,п20) и1=и,^

R втб

Г W(k, sin9)

к\2sinGcos20

J к?-к2 s in2e

-, W =-W

' z r

T sin0

(i)

ц2я sin0) Л cosG

В сферических координатах смещение в радиальном направлении пк (продольных волн):

и' = ui =ul sine + и' cose»

(2)

F, le2 rncfi pik'R

я к, cose 2 _2 2 2 e-,

ц 2 я sin9) ' ' R

в тангенциальном направлении и0 (поперечных волн): w = и; ={/; cosd - и; sin« «

„ - *t32singcosg ^кг_к2 {й2в .

ц2я JF(A:Tsin0) ^ ' Л

Для случая точечного источника касательной силы были получены следующие выражения компонент смещения:

(3)

FTx к] Ism1 всоъв i 2 2 . 2 e'*'R , .cosв U> WQc,sind) ^-k' Sm 0 U- = 5

сл. ^K"**»»" ^ =-£/'"* (4)

r /л2л W(kt sin<9) R r cos0

В сферических координатах смещение продольных волн в радиальном направлении ñR:

U'=U'K = U'rsinQ + U', cosG«

^coscp ^2sm9c0s9^-^sin-e (5)

jj.2 7i fT(Jfc,sin9) ^ ' R

поперечных волн в тангенциальном направлении й„ (без учета смещения поляризации SH):

V = UI =£/; cos в - U] sinf »

~ h±. coso к* C0S(2g) С05в С'М • (6)

~ ц2тг fF()tTsin0) /г

Для двумерной задачи с поляризацией SH амплитуда смещения продольной волны (длина вектора, определяемая как квадратный корень из суммы квадратов проекций) определяется полученной выше на основе формул (2) величиной U' =U'R. Для поперечной волны

ГП /„,2 ртх 2л 2 СОв* (20) . 2

Для источника нормальной силы прямоугольной апертуры на поверхности полупространства были получены следующие выражения компонент смещения продольных и поперечных волн в сферических координатах:

* г 2п\1 "р ПЦк^шв)

х Fn (k¡ a sind соБф) Fn (к, Ъ sinö sincp)

е'М (8)

_

т „ т Я kl J к? - kl sin20 -2sm0cos9

и:=- с/; cose - и: sine « s„„ —--х

9 2 2п\1 "" ^Tsin0)

е.м (9)

х Fn (£т а sinBcosq))/^ (£т b sinOsincp)-.

R

Полученные выражения позволили выполнить анализ свойств МАП и антенных систем.

В следующем разделе решались вопросы оптимизации параметров АР

на основе МАП. Для матричных АР на базе МАП с СТК с использованием полученных выражений в диапазоне частот от 10 до 100 кГц (актуально для контроля бетона и композиционных материалов) выполнены исследования трехмерных образов диаграмм направленностей (ДН) для продольной и поперечной волн при использовании МАП с СТК с касательными (рис. 2) и нормальными (рис. 3) колебаниями протектора. Использование МАП с СТК с касательными колебаниями протектора открывает новые возможности для НК, так как обеспечивает формирование и прием поперечных волн в неметаллических ОК без использования контактных жидкостей.

а) б)

Рис. 2. Трехмерная ДН МАП с СТК с нормальными колебаниями протектора: а - для продольной волны; б - для поперечной волны

а) б)

Рис. 3. Трехмерная ДН МАП с СТК с касательными колебаниями протектора: а — для продольной волны; б - для поперечной волны

Рассмотрены вопросы выбора шага и количества элементов АР. Общее количество элементов и конфигурация АР определяются исходя из требуемого поперечного разрешения и выигрыша по соотношению сигналов к некоррелированным помехам с радиусом корреляции г cor ■ Поперечное разрешение антенной системы, сфокусированной в точку, не зависит от способа создания такой фокусировки и определяется углом 0, под которым видна апертура А системы из точки геометрического фокуса:

—

0 А-

(Ю)

Для апертуры А при диаметре фокального пятна с!/, при расстоянии от края апертуры до точки фокуса г0 количество элементов АР составит:

п =

й / Гсог

(П)

При решении задач НК длинномерных объектов, таких как трубопроводы, рельсы, листы проката, целесообразно создание АР на базе МАП с СТК, фазированных вдоль поверхности (рис.4). При использовании МАП с СТК с касательным направлением колебаний протектора для 6=90° выражение (7) преобразуется в функцию направленности от угла Ф :

иг =

гтх ■ е -БШф

¡к, Я

(12)

2 яц Я

При ф = 90°, т.е. в направлении оси у, происходит максимальное излучение 5Я-волны, а при изменении угла Ф от 90 до 0° ее уровень падает по синусоидальному закону.

Линейная эквидистантная цепочка из и элементов образует аддитивную антенну. Условием фазировки подобной АР для импульсных сигналов будет являться обеспечение временной задержки сигналов Л при излучении и приеме на один элемент: Д/

Рис.4. Использование вН-волн для волноводного контроля

где с, - скорость попе-

речных волн.

Выражение для ДН линейной непрерывной антенны, имеющей длину базы В, в дальней зоне имеет вид

вш | — |зт(ф)

.ъ)

и (<?)=-

—зт(ф) А,,

(13)

где Хх - длина поперечной волны; ф - угол между осью антенны и интересующим направлением на поверхности полупространства.

Далее рассматриваются вопросы оптимизации параметров линейной АР

2Ь,

-И

А/

2а н

С 4 ШУ//Л

для контроля металлов (рис. 5), построенной на основе линейчатого набора однотипных прямоугольных МАП.

На основании полученных выражений (8), (9) были выполнены расчеты характеристик поля для упругих параметров, соответствующих стали, и для размеров элемента 2а = 0,2 мм и 26 = 15 мм при основной час-Рис. 5. Линейная АР тоте/= 2,5 МГц.

Для определения оптимального размера элемента а в плоскости фокусировки согласно выражению (9) на рис.6 приведен двумерный график зависимости модуля нормированного значения поперечной волны как функции двух переменных: а и угла направления распространения 0- при (р=0. Установлено, что при значении 2а не более 0,6 мм падение уровня поперечной волны не превысит 6 дБ. Наличие протектора ухудшает соотношение уровней продольных и поперечных волн, его оптимальную толщину р следует определить экспериментальным путем.

На рис. 7 приведен графический образ зависимости модулей поперечных смещений как функции параметров Ъ и ф при значении 0 = 50°, соответствующем направлению максимума диаграммы. На основании данной зависимости и исходя из методологических соображений можно принять значение параметра 2 Ъ для элемента АР равным 15 мм.

Оценку параметров разрешения можно провести с использованием выражения (10) для ближней зоны либо выражения (13) для дальней зоны.

Для решения обратной задачи реконструкции внутренней структуры ОК при использовании АР целесообразно применение алгоритма БАРТ-С. Его физический смысл состоит в когерентном накоплении сигналов, соответст-

Рис. 6. Зависимость модуля нормированного значения поперечной волны - как функции переменных ширины элемента 2а и угла направления распространения 9 при ф = 0

Рис. 7. График зависимости поперечных смещений как функции параметров 26 и ф при значении 9 = 50°

вующих определенным областям пространства (метод временных доменов), при условии наличия набора некоррелированных реализаций эхосигналов.

В случае двумерной матричной АР для точки ^ с координатами в полупространстве X/, уу, вычисляется величина нормированного коэффициента отражения:

1

3 т 1т

Ё 2 Жп,г,•)£/,., и +

]=о ,=о V

\П

+

ЬП

У

(14)

где / - номер передающего элемента;} - номер приемного элемента; Л(г,>гу)~ весовой коэффициент, учитывающий влияние ДН передающего и приемного элементов; и (') - временная эхоимпульсная реализация для соответствующей пары преобразователей; ¿0 - время постоянной аппаратной задержки в тракте; г,, Г] - расстояния от передающего и приемного элементов до точки фокусировки; с - скорость УЗ-волн; М = ¡т ]т - общее число использованных реализаций эхосигналов.

При трехмерной реконструкции области полупространства, ограниченной значениями Хт , Ут , 2т , обобщенное выражение для вычисления набора коэффициента отражения (трехмерного образа) может быть записано

как:

М

>т Ут Хт у=0 1=0 у=0 х=0 2=0

.(15)

Шаг реконструкции не должен превышать величину Я/4 для исключения случаев пропуска дефектов, отсюда число наборов операций при реализации данного алгоритма составит:

и0Р=м-

64

Хт Ут ^т

= 64МУ

й

(16)

где V— объем контролируемой области.

Набор операций означает группу вычислений для одной точки пространства и от одной реализации. При контроле бетона АР, состоящей из 36 МАП (/„ = 36;ут = 36), работающей на частоте/= 50 кГц, при реконструируемом объеме, равном 1 м3, и использовании поперечных волн (скорость в бетоне 2700 м/с) количество операций составит Ыор = 526-10б, что приемлемо с методологической точки зрения при контроле бетонных конструкций.

Для контроля сварных швов стальных изделий используется одномерная АР и производится построение одного сечения (В-скана). В этом случае выражение для расчета производительности преобразуется к виду:

#„ = 16Ж

&

(17)

где 5- площадь сечения реконструкции.

Число элементов в АР - 32 (/„ = 32;у„, = 32); рабочая частота/= 2,5 МГц, площадь реконструкции 1000 мм2, скорость поперечных волн 3250 м/с. Число операций составит И„Р — 9,7-106. Для обеспечения томографии сварных швов в реальном масштабе времени требуется за 1 с сформировать не менее 5 изображений, что с учетом малых габаритных размеров и энергопотребления средств ручного контроля реализуемо с использованием специализированных вычислителей.

Глава 3 посвящена экспериментальным исследованиям МАП и антенных систем, обеспечивающих решение задач эхоконтроля бетонных конструкций, волноводного контроля рельсов, томографии металлических ОК, повышения метрологических характеристик толщиномеров.

Исследование различных методов и типов преобразователей обусловило необходимость получения и регистрации ультразвуковых сигналов в диапазоне частот от 10 кГц до 20 МГц, кроме того ряд экспериментальных исследований должен был проводиться не только в условиях лаборатории, но и на реальных объектах, например при контроле рельсов или строительных конструкций. Поэтому использовались стационарные и мобильные варианты аппаратуры.

Для проведения исследований в лабораторных условиях использовался набор средств измерений и метрологических образцов, образующих измерительную установку (рис. 8) и имеющих действующее свидетельство о поверке.

Основными характеристиками МАП с СТК являются центральная частота, ширина спектра, коэффициент двойного электроакустического преобразования (КДЭП), реверберационно-шумовая характеристика (РШХ), ДН. Для оценки реальных характеристик преобразователей с СТК были выполнены экспериментальные измерения параметров и ДН с учетом импульсного режима работы преобразователей. На рис. 9 приведены форма эхосигнала и спектральная характеристика преобразователя типа ТЭ20 (производство фирмы «АКС», Россия) с касательными колебаниями протектора.

ной установки:

1 - объект контроля; 2 -преобразователь; 3 -генератор зондирующих сигналов; 4- приемник; 5 - входной усилитель; 6 - быстродействующий ключ; 7- буферный каскад; 8 - цифровой осциллограф; 9 - компьютер; 10 - задающий генератор; 11,12,13 - блоки питания

80 100 Время, мкс

Как видно из результатов измерений, спектр имеет максимум на частоте 55 кГц и ширину спектральной характеристики 65 кГц на уровне -6 дБ, что соответствует относительной полосе пропускания 118 %. Аналогичные характеристики имеют МАП с СТК с нормальными (тип LD20) колебаниями протектора, что обусловлено их сходной конструкцией и высокоэффективным демпфированием. Коэффициент двойного электроакустического преобразования МАП с СТК типа TD20 составляет -70 дБ. Этот параметр на 30 ... 50 дБ меньше, чем у преобразователей с жидкостным контактом.

На рис. 10 приведена экспериментально полученная РШХ преобразователя с СТК TD20. За 0 дБ принят уровень зондирующего сигнала. Сопоставив значения КДЭП и РШХ, можно оценить, что протяженность мертвой зоны МАП с СТК TD20 составляет порядка 100 мкс, что затрудняет его использование в совмещенном режиме при эхометоде контроля в диапазоне толщин менее 300 мм.

50 100 Частот, кГц

Рис. 9. Частотные свойства преобразователя с СТК

Время, мкс

Рис. 10. РШХ преобразователя с СТК

Капролон, поверхностное прозвучивание База 100 мм

Рис. 11. Возбуждение поверхностных волн преобразователем с СТК с касательным колебанием протектора

Анализируя выражение (7), можно сделать вывод, что в направлении действия вектора силы МАП будет формировать продольную подповерхностную (иногда используется термин «головную») волну и волну Рэлея, а в направлении, перпендикулярном к вектору силы, будет формироваться БН-волна. Подтверждением этих выво-капролоне, приведенные на

дов явились результаты экспериментов на рис. 11. Эти свойства преобразователя с СТК с касательными колебаниями протектора можно использовать для измерения скорости распространения продольных и поперечных волн при одностороннем доступе к ОК. Кроме того, возможность формирования БН-волны целесообразно использовать при создании антенных систем для волноводного контроля.

Результаты измерений ДН МАП с СТК типов ТБ20 и 1Т)20, соответственно с касательными и нормальными колебаниями протектора, приведены на рис. 12. Измерения проводились на бетонной полусфере с радиусом 0,32 м, выполненной на основе цемента марки 400 и гранитного наполнителя крупностью не более 8 мм. Экспериментально полученные результаты совпадают с теоретическими выводами с точностью до 25 %.

«о *

а) б) в)

Рис. 12. ДН преобразователей с СТК:

а- с нормальными колебаниями протектора; б- с касательными колебаниями протектора, сечение вдоль вектора смещения; е - с касательными колебаниями протектора, сечение, перпендикулярное к вектору колебаний; 1 - продольные; 2 - поперечные волны

Анализ абсолютных уровней сигналов, полученных с помощью МАП с СТК двух типов в твердом ОК, показывает на 10 дБ большую эффективность возбуждения и приема поперечных волн по сравнению с продольными, если используются МАП с касательными колебаниями протектора.

Для оценки отношения полезных сигналов к помехам при эхоконтроле бетона были выполнены измерения уровней донных сигналов и структурного шума, поверхностных волн Я, Ь тл 5Я-типов (бетон марки 400 с гранитным наполнителем крупности 15 мм) для МАП с СТК типов ТР20 и 1ЛЭ20. Результаты измерений приведены на рис. 13,14. Сигналы поверхностных волн регистрировались непосредственно при установке МАП на поверхности ОК на различных базах. Уровень донных сигналов оценивался через амплитуду сигналов, полученных методом сквозного прозвучивания для различного набора толщин. Эффективное значение структурного шума ош получено расчетным путем при статистической обработке массива некоррелированных реализаций.

Сравнивая полученные для эхометода результаты, можно отметить, что

V | | | ; |

Продольные эопны с/*ей контакт

1 -

V 0

1 !

V :

г — -я

А в — г 1

- -

воемя мне

Рис. 13. Соотношения уровней сигналов и помех при эхоконтроле бетона МАП с СТК с нормальными колебаниями протектора: а - структурный шум; б- помеха от Л-волны; в -помеха от ¿-волны; г - донный сигнал

относительно уровня структурных помех уровень донного сигнала поперечной волны (см. рис. 14) на 10 ... 12 дБ выше, чем продольной волны (см. рис. 13). Этот факт можно объяснить тем, что, как показали вышеприведенные теоретические и экспериментальные исследования свойств МАП с СТК, поперечная волна возбуждается эффективней продольной, а уровень структурных помех не зависит от направления вектора возбуждающей силы, так как он обусловлен механизмом многократных переотражений и трансформаций УЗ колебаний.

На основании экспериментов по оценке уровней помех и сигналов можно сделать вывод о том, что для эхоконтроля бетона более предпочтительным является использование поперечных волн, формируемых МАП с СТК с касательными колебаниями протектора. При этом среднее отношение уровня донного сигнала к уровню помех может составлять от 0 до -10 дБ, а для продольных волн это соотношение на 10 ... 12 дБ хуже.

Для количественной оценки свойств структурной помехи был использован термин «радиус корреляции», определяемый как размер минимальной круговой области на поверхности полупространства, внутри которой коэффициент взаимной корреляции между эхореализацией структурного шума, принятой из любой точки внутри области, и эхореализацией в центре не опускается ниже величины 0,25. Результаты экспериментальных измерений пространственной корреляции структурных помех для бетона марки 400 приведены на рис. 15. Значения радиуса корреляции для использованных бетонов составило не более 20 мм.

Время мкс

Рис. 14. Соотношения уровней сигналов и помех при эхоконтроле бетона МАП с СТК с касательными колебаниями протектора: а - структурный шум; б - помеха от Л-волны; в - помеха от ¿'//-волны; г — помеха от ¿-волны; д — донный сигнал

V 1

чч

4\ !

-150 мкс -400 мкс

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ДХ.ИМ

Рис. 15. Зависимость коэффициента корреляции структурных помех как функции расстояния между двумя приемными МАП

С использованием полученных теоретических и экспериментальных результатов были выработаны требования к антенным системам, предназначенным для толщинометрии и томографии бетона.

Для толщинометрии широко распространенных бетонов (марок 200 - 400) I достаточным является использование АР, состоящей из 24 МАП с СТК с касательными колебаниями протектора (аналогичны по электроакустическим свойствам МАП типа ТВ20). Эти преобразователи скомпонованы по 12 элементов в передающую и приемную группы и выполнены в одном корпусе. Шаг между МАП выбран равным 20 мм. Внешний вид данной АР и донные эхосигналы, полученные с ее помощью на бетонном образце толщиной 400 мм, приведены на рис. 16. Верхний эхосигнал, где наблюдается донный импульс, получен в области монолитного бетона, а нижний - при наличии под АР цилиндрического пустотелого канала диаметром 30 мм. Погрешность измерения толщины бетонных конструкций при использовании метода поверхностного прозвучивания для уточнения скорости УЗ в месте измерения составила 7 % при вероятности ошибки порядка 0,97.

Для томографии бетонных конструкций разработана АР, состоящая из 36 МАП с СТК, организованных в квадратную матрицу размером 6x6. Использовались элементы с касательными колебаниями протектора и рабочей частотой 55 кГц. Каждый из элементов снабжен собственным усилителем и генератором и имеет независимый прижим к поверхности ОК. Управляющая схема обеспечивает возможность независимого использования каждого элемента как в качестве передающего, так и приемного. Одновременно может работать только одна пара элементов. Полученные сигналы оцифровываются

С использованием АР и обработки данных по алгоритму БАРТ-С экспериментально получены томограммы типа В, демонстрирующие возможности эхо-метода при контроле бетонных конструкций. Использовался бетонный образец марки 400 с наполнителем средней крупности 15 мм толщиной 400 мм. На рис. 17, а цифрами отмечены: 1 - образ сферы диаметром 100 мм; 2 - образ

Рис. 16.24-элементная АР на базе МАП с СТК для толщинометрии бетона и вид эхосигналов, полученных с ее помощью

и передаются на универсальный компьютер

а) б)

Рис. 17. Томограммы бетонного образца с моделями дефектов, полученные с помощью АР из 36 элементов

сферы диаметром 50 мм; 3 - образ дна. Случай реконструкции поперечного сечения воздушных каналов приведен на рис. 17, б. На рис. 17, б цифрами отмечены: 1 - канал диаметром 30 мм на глубине 250 мм; 2 - канал 12 мм на глубине 230 мм; 3 - канал 12 мм на глубине 350 мм за каналом 2; 4 - образ дна. Для случая 3 (см. рис. 17, б) соотношение сигнал/помеха составило не менее 10 дБ.

Выполненные экспериментальные исследования показали возможность и целесообразность использования АР на базе МАП с СТК для решения задач контроля бетона марок 200 - 400 в диапазоне толщин от 50 до 500 мм и поиска дефектов типа «канал» диаметром от 10 мм. При этом более эффективным по критериям чувствительности и разрешения оказалось использование поперечных волн, возбуждаемых и принимаемых преобразователями с СТК с касательными колебаниями протектора.

В следующем разделе рассматриваются результаты экспериментальных исследований волноводного метода дефектоскопии (ВМД) для контроля рельсов. Головка, шейка и подошва рельса ведут себя как три независимых волновода. Основные низшие типы волн, распространяющиеся в них, - продольная (симметричная), изгибная по толщине (антисимметричная) и поперечная БН с вектором смещений, параллельным плоскостям шейки.

Измерения скорости распространения УЗ-волн выполнены методом сквозного прозвучивания. Использовалась пара МАП с СТК ТТ)20 при ориентации вектора колебаний протектора перпендикулярно к оси рельса. При прозвучивании рельса на базах 1500 мм и более скорость составила 3090 ± 10 м/с, что ниже скорости поперечной волны и обусловлено влиянием волноводного распространения УЗ сигнала в рельсе в виде одного из низших типов волн. Результаты измерения спектра показали, что временной интервал порядка 200 мкс от момента прихода сигнала характеризуется преобладающим спектром от 15 до 50 кГц.

Для оценки дефектоскопических возможностей ВМД было выполнено физическое моделирование преобразователями типа ТБ20 линейной фазированной АР из 8 элементов. Эксперименты выполнялись на рельсе длиной 2590 мм, имеющем искусственный дефект в виде поперечного пропила головки рельса размером 25 х 25 мм (15 % от площади поперечного сечения головки) на расстоянии от торца рельса 1000 мм. Расстояние от крайнего элемента АР до торца рельса составило 2000 мм. Результаты эксперимента пока-

вам Время сн

Рис. 18. Фильтрованная реализация: а - сигналов в рельсе длиной 2590 мм с пропилом, расположенным на половинном расстоянии между моделируемой решеткой и торцом рельса; б — эта же реализация с большим в 10 раз масштабом по вертикальной оси

зали (рис. 18), что пиковое значение амплитуды сигнала от дефекта (максимум на 720 мкс) превышает эффективное значение уровня шума на 15 дБ, а по отношению к амплитуде от торца рельса она в 5 - 7 раз меньше, что позволяет сделать вывод о том, что методами волноводной дефектоскопии рельсов можно обнаруживать дефекты типа поперечных трещин в головке рельса с площадью поперечного сечения от 15 % площади головки и выше.

Для оценки предельных возможностей по дальности ВМД рельсов фазированной АР из 8 элементов с СТК были выполнены эксперименты по обнаружению эхосигналов от торцов на рельсах длиной до 25 м. Результаты исследований приведены на рис. 19. Спектр полезных сигналов занимает полосу частот от 10 до 25 кГц. Отношения пиковых значений эхосигналов от торцов рельса к эффективным значениям шума, предшествующего эхо-сигналам в этих реализациях, превышают 30 дБ. Эквивалентные скорости УЗ волн, вычисленные по времени задержки эхосигналов, получились равными 2924, 2933, 2912 и 2907 м/с для дальностей соответственно 5, 10,15 и 20 м. Разброс скоростей незначителен, что позволяет принять для дальнейших исследований и контроля рельсов среднее значение скорости УЗ волн равным 2920 м/с.

По итогам выполненных экспериментов были сопоставлены уровни сигналов, отраженных от торца рельса, как функции расстояния. Результат приведен на рис. 20 в виде интерполированной зависимости уровня сигнала от расстояния до торца рельса.

В результате выполненных экспериментов можно сделать вывод о том, что ВМД рельсов можно реализовать на базе линейных АР, состоящих из МАП с СТК с касательными колебаниями протектора. Число элементов АР должно составлять от 8 до 12. Рабочие частоты должны лежать в диапазоне от 15 до 40 кГц. Скорость распространения оптимальной моды колебаний для головки рельса следует принять равной 2920 м/с. Мертвая зона не превышает 500 мм. АР обеспечивает обнаружение дефектов с поперечным сечением не менее 15 % относительно площади сечения контролируемой части рельса на расстояниях до 20 м с соотношением сигнал/помеха не хуже 10 дБ. За счет использования

рельсе длиной 25 м после обработки полосовыми фильтрами. Расстояния до торца рельса: а-5 м; б- 10 м; в - 15 м;г-20 м

О 5 10 15 Давность, м 25

Рис. 20. Зависимость амплитуды эхо-сигнала от торца рельса от расстояния между АР и торцом рельса

синтезированной фокусировки возможно переключение направления чувствительности АР на противоположное. Это обеспечит двунаправленный обзор от места установки АР и, соответственно, увеличение производительности контроля рельсов по сравнению с жидкостными ПЭП.

В следующем разделе рассматриваются результаты экспериментальных исследований, направленных на оптимизацию параметров высокочастотных АР для контроля сварных швов. Исследовался макет АР со следующими параметрами (см. рис. 5): 2а = 0,6 мм, А/ = 1,25 мм, 2Ь = 15 мм, число элементов 18, протектор из керамики типа 22ХС толщиной р = 0,8 мм. Все элементы демпфированы. Измерения проведены с элементом № 7. Параметры всех элементов идентичны. Вид эхосигна-ла МАП и его спектр, полученные на образце из стали 20, приведены на рис. 21.

Как видно из результатов измерений, спектр имеет максимум на частоте 1,8 МГц и ширину спектральной характеристики 1,0 МГц на уровне 6 дБ, что соответствует относительной полосе пропускания 55 %.

Измерение ДН продольной и поперечной волн выполнялось с помощью набора из шести специально изготовленных стальных образцов боковыми отверстиями диаметром 6 мм, расположенными на одинаковом расстоянии, но под разными углами относительно точки установки МАП.

Результаты измерений приведены на рис. 22, где 1 - ДН продольной волны, 2 - ДН поперечной волны. Анализ результатов данного эксперимента показал, что одиночный мало-апертурный элемент размером 0,6 х 15 мм формирует импульсы двух типов волн - продольные и поперечные, что подтверждает вывод о возможности формирования SF-волн АР без помощи наклонной призмы. Соотношение их уровней с точностью до 30 % совпадает с полученными расчетными результатами. Для рассмотренных условий соотношение SIL (поперечной по отношению к продольной) максимальных амплитуд волн составило 0,5. Ширина

/ / j

/- — 1 ч 1 !

и.

Время, мкс Частота МГц

Рис. 21. Вид эхосигнала и его спектр для элемента № 7 высокочастотной АР с жидкостным контактом

7

jTTifrf#I

"i! L.L-U-*-ri 1

=»ч \ \ N * >>i .V3

Л \Л /.Г'+Л1

W4

*ч У* > ä Vvx ■- - ^' \ W '.=>

Рис. 22. ДН для продольной и поперечной волн одиночного высокочастотного МАП АР с жидкостным контактом

лепестков ДН совпадает с расчетными величинами.

Для сравнительной оценки эффективности формирования поперечной волны элементами АР различных конструкций были выполнены экспериментальные исследования по схеме, приведенной на рис. 23. Тестируемый элемент АР, работающий в совмещенном эхоимпульсном режиме, помещался в центр стандартного образца типа СО-3. После возбуждения пьезоэлемента электрическим импульсом в объеме образца формируются и распространяются продольные L и поперечные 5-волны. Импульсы продольной и попе- , речной волн имеют разное время прихода и регистрируются раздельно, что позволяет достоверно измерить их амплитуду. Использование цилиндрической отражающей поверхности позволяет отстроиться от влияния частотных j зависимостей коэффициентов отражений, характерных для цилиндрических отверстий или других типов отражателей, и обеспечить объективное сравнение МАП, имеющих различные рабочие частоты.

Пример эхосигнала, полученного в эксперименте для одиночного элемента АР, описанной в данном разделе, приведен на рис. 24. На осциллограмме четко выделяются эхосигналы продольной и поперечной волн, между которыми имеется сигнал, возникающий из-за переотражений продольной волны от боковых граней образца типа СО-3. Измерялся размах (сумма амплитуд второй и третьей полуволн) соответствующих эхосигналов и вычислялось их отношение, обозначаемое как SIL.

Для четырех различных вариантов конструкции элементов АР были выполнены измерения соотношений амплитуд импульсов продольной и поперечной волн. Исследовались элементы АР, описанной выше (№ 1); одиночный МАП на базе тонкой (0,4 мм) пьезопластины из пьезокерамики типа ЦТС-19, рабочей частью которой является ее ребро (№ 2); набор из несколь- ,

ких пьезопластин (аналогичных № 2), зазоры между которыми заполнены демпфером (№ 3); линейка элементов, имеющих общий электрод и являющихся частью пьезокомпозитной пластины с протектором (№ 4). Для вариантов № 2 и № 3 протектор отсутствовал, активной рабочей частью МАП являлась торцевая поверхность ребра пьезопластины. МАП характеризовался

ста излучения поперечных волн различных вариантов МАП АР с жидкостным контактом

II- L i ~ 1, . s

•v liif fi'fi-

ff < ■

1

Рис. 24. Вид эхосигнала одиночного высокочастотного МАП АР с жидкостным контактом на образце типа

СО-3

центральной рабочей частотой /, апертурой в плоскости фокусировки 2а, шагом установки в АР А/, толщиной р минералокерамического протектора (с/. = 10 ООО м/с). Рассчитывался волновой размер апертуры 2а/\ относительно поперечной волны.

Анализ результатов эксперимента показывает, что наиболее эффективно поперечные волны возбуждаются при использовании демпфированного элемента с торцевым расположением активной части, причем наличие демпфера в зазорах между МАП на 50 % улучшает соотношение SIL. При прочих близких параметрах использование протектора ухудшает соотношение SIL на 3 ... 6 дБ (№ 4). Однако с учетом износоустойчивости и технологичности производства АР целесообразно ориентироваться на АР, построенную на базе пьезокомпозитной керамики.

Экспериментальная проверка работоспособности линейной АР для решения задачи томографии металлов при использовании продольных и поперечных волн была выполнена с использованием макета АР ^ ф № 1. С помощью данной

Рис. 25. Синтез томограмм по алгоритму SAFT-C на решетки на образце типа образце типа СО-2 в области отверстия 06 мм СО-2 был получен набор

эхоимпульсных реализаций, из которых двумя вариантами метода SAFT-C были синтезированы томограммы поперечного сечения образца в области отверстия 06 мм, расположенного на глубине 44 мм. В первом случае член выражения (15) был принят за единицу, при этом на томограмме (рис. 25, а) наблюдаются как образ отверстия, сформированный с помощью поперечных волн (справа), так и образ дна от продольной волны (слева, оба обведены пунктиром). Во втором случае использовалась аппроксимация ДН A(ri>rj) = sin(20) в плоскости реконструкции, результат приведен на рис. 25, б, где наблюдается только образ отверстия 06 мм, а образ дна отсутствует.

В результате выполненных экспериментальных исследований показана целесообразность использования АР на основе МАП с жидкостным контактом, которые обеспечивают двухмодовый режим работы при контроле металлических конструкций и сварных швов, что актуально. Для создания АР оптимальным является использование пьезокомпозитной керамики, имеющей шаг элементов 0,8 мм при ширине элементов не более 0,4 мм. Толщина протектора не должна превышать 0,5 мм.

Другой актуальной задачей является улучшение метрологических параметров толщиномеров (расширение диапазона измерений, повышение точности измерений, минимизация числа факторов, влияющих на погрешность измерений), что потребовало выполнения экспериментальных исследо-

ваний.

Перспективным направлением в эхоимпульсной толщинометрии является использование прямых совмещенных (ПС) преобразователей, обладающих линейной метрологической характеристикой, минимальным числом факторов возникновения погрешностей и повышенным ресурсом по сравнению с широко распространенными в настоящее время раздельно-совмещенными преобразователями. Однако наличие мертвой зоны, обусловленной РШХ ПС преобразователя, не позволяет измерять толщины менее 5 ... 10 мм, что требуется в большинстве практических задач. Это относится не только к средствам толщинометрии с совмещенными пьезопреобразователями, но и к ЭМА толщиномерам.

На рис. 26 приведены результаты измерений РШХ и уровней донных сигналов с учетом многократных отражений для: стальной пластины толщиной 1 мм (1); стальной трубы диаметром 36 мм, толщиной 3,2 мм (2); трубы из коррозионно-стойкой стали диаметром 22 мм, толщиной 1,1 мм (3), для использованного в качестве эталонного сильнодемпфированного ПС ПЭП типа CF0503HR с частотой 5 МГц (производства компании «Valpey Fisher», США). Из полученных данных видно, что эхосигналы многократных переотражений от поверхностей OK имеют более протяженную характеристику во времени, чем реверберационный шум преобразователя, и в момент времени 3 мкс их уровень превышает помехи соответственно на 18,12 и 6 дБ.

Выполненные исследования показали эффективность решения задачи измерения малых толщин при использовании ПС ПЭП с помощью алгоритма определения интервала периодичности сигналов на основе вычисления автокорреляционной функции (АКФ) эхосигнала в интервале времени, где сигнал превышает уровень реверберационных помех.

Используя автокорреляционную обработку, можно отстроиться от тепловых и реверберационных шумов, определить период повторения многократных эхосигналов и рассчитать толщину ОК.

Для исследования метрологических характеристик предложенного способа измерения толщины был снят массив данных с использованием поверенных стандартных образцов сплава типа АМГ-6 комплекта КМТ 92р-2571-00 с использованием сильнодемпфированного малошумящего ПС ПЭП S3567 (производства фирмы «АКС», Россия).

Рис. 26. Приведенные к амплитуде зондирующего импульса временные зависимости уровней многократно отраженных сигналов

Толщина, мм

£

Измерения толщины выполнялись в диапазоне от 0,8 до 20 мм. Полученные данные приведены в форме графика на рис. 27. По результатам исследований абсолютная погрешность измерений при использовании ПС ПЭП совместно с алгоритмом АКФ в диапазоне толщин от 0,8 до 20 мм составила не более 13 мкм, что в 3,8 раза лучше по сравнению с раздельно-совмещенным преобразователем П112-10,0-6/2 при использовании К-коррекции в толщиномере типа А1209.

Важным достоинством предложенного метода обработки акустических сигналов явилось также то, что он с успехом может применяться для решения задачи толщинометрии с использованием бесконтактного ЭМА преобразователя, который штатно не позволяет измерять толщины менее 2 мм. Выполненные исследования показали эффективность использования обработки сигналов от ЭМА преобразователя, что позволило расширить диапазон измерения в сторону малых толщин до 0,3 мм.

Рис. 27. Результаты исследований отклонений измеренных значений от толщин образцов из сплава типа АМГ-6 комплекта КМТ 92р-2571-00 при использовании ПС ПЭП S3567 и алгоритма АКФ

Глава 4 посвящена системному анализу и рассмотрению вопросов оптимального построения ряда аппаратных средств УЗ НК на базе информационных технологий с антенными системами и МАП, результатов их внедрения в промышленность.

На основе анализа и обобщения существующих терминов и понятий сформулировано следующее определение взаимосвязи процедур диагностики и неразрушающего контроля: «Диагностика - это комплекс процедур, включающих в себя получение методами НК метрологической информации о дефектах и параметрах ОК и выполняемых с целью определения срока и условий безаварийного функционирования ОК и его остаточного ресурса». Конечным результатом технической диагностики является определение остаточного ресурса или риска дальнейшей эксплуатации ОК. Взаимосвязь основных процедур, выполняемых в процессе диагностики, приведена на рис. 28 в форме функциональной схемы.

Далее обосновывается концепция информационного подхода к рассмотрению процедур диагностики, большинство из которых вне зависимости от физической природы используемого метода можно свести к обобщенной функциональной схеме, приведенной на рис. 29. При рассмотрении задач НК и ТД как информационного процесса и абстрагировании от используемых физических методов НК можно выделить три следующих характерных этапа: 1) получение первичной измерительной информации с помощью преобра-

зователей и приведение ее к форме, пригодной для дальнейшей интерпретации;

2) преобразование первичной измерительной информации в метрологически обеспеченный результат измерений (информация о дефектах или параметрах ОК);

3) формирование решения о сроке безаварийной штатной эксплуатации ОК (остаточном ресурсе) на основе результатов измерений совместно с дополнительной информацией о параметрах ОК.

Нормативные

Выполнение документы по

процедур НК * < проведению НК

.1

Нормативные к документы по оценке ресурса ОК

Рис. 28. Основные процедуры диагностики и их взаимосвязь

>Ъчало~прО1£ду0ьг

Формирование . детерминированного" воздействия ~~

»»сет контроля

Регистра^ реаедаг - <Ж ^

Акустический метод ПК

Генератор элекгртескт импульсов льеэопреобраюватепь. акустический контакт

Металлы, пластики, композиты

Акуспнеам* контакт, пьезолреобраэователь, усилитель

ИНФОРМАЦИОННЫМ ПРОЦЕСС

I ЭТАП

Получение первичной измерительной информации

ШММиЗв""""

Фильтра^, нормировка, оцифровка

Измерители амплитуды, времени, фазы, частоты, вычислительные

средства, виэуапизаторы

Нормативные документа, экспертные системы, расчетные процедуры

11 ЭТАП

Обработка информации и формирование результата измерений

III ЭТАП

Формирование

решения о ресурсе объекта

Рис 29. Функциональная схема процедур диагностики как информационного процесса

С использованием информационного подхода применительно к вопросам развития средств и методов НК, сделаны следующие выводы.

• Средства УЗ НК, основанные на эхоимпульсном методе, должны функционально состоять из блока формирования в аналоговой форме первичной измерительной информации, блока преобразования ее в цифровую форму и блока формирования и представления результатов измерений.

• Преобразование оцифрованной первичной информации в результат измерений целесообразно выполнять на базе программируемых цифровых систем, что обеспечит минимизацию затрат при разработке и производстве средств НК и гибкость при реализации различных методов обработки информации.

• Отличия в информационной сложности и в требуемых аппаратных ресурсах для решения задач толщинометрии, дефектоскопии и томографии требуют создания нескольких типов унифицированных аппаратных платформ.

• Перспективные средства НК должны оснащаться элементами, формирующими оценку остаточного ресурса типовых ОК при условии принятия окончательного решения человеком, имеющим соответствующий банк знаний.

Рассмотрены принципы построения и разработки мобильных аппаратных средств УЗ НК. Сформулировано понятие полного цифрового тракта (ПЦТ) и обоснована целесообразность построения приборов, реализующих эхоимпульсный метод НК на базе ПЦТ. Под этим понимается, что средствами аналоговой электроники решаются задачи согласования сигналов, возбуждающих преобразователь, с инициирующими сигналами, а также усиления поступающих с преобразователя электрических сигналов до необходимых уровней. Все остальные задачи (формирование инициирующих сигналов, аналого-цифровое преобразование, обработка, индикация и визуализация результатов) осуществляются цифровыми средствами. За счет использования ПЦТ достигаются: высокая линейность измерений; полноценная цифровая фильтрация и обработка сигналов; предоставление дополнительных возможностей для дефектоскопического анализа; упрощение схемотехники приборов повышение стабильности и надежности работы аппаратуры.

Сформулированы общие типовые требования по устойчивости к внешним воздействиям, предъявляемые к средствам ручного контроля. Рассмотрены варианты исполнения основных конструктивных и схемотехнических элементов, обеспечивающих построение аппаратуры различного уровня информационной сложности (от простых однокнопочных толщиномеров до томографических систем) с применением идеологии ПЦТ. Обосновано использование пленочных клавиатур, светодиодных, жидкокристаллических и электролюминесцентных индикаторов, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), 16- разрядных микроконтроллеров, 10 - 12-разрядных АЦП, управляемых аттенюаторов.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований с использованием идеологии ПЦТ разработаны и выпускаются несколько типов приборов различного уровня сложности. Среди них УЗ толщиномеры для контроля металлов и пластиков, превосходящие существующие аналоги по ряду технических и метрологических характеристик:

А1207, А1207С - толщиномеры для эпизодических оперативных измерений толщин металлов и пластиков, малогабаритные, с высокими чувствительностью и линейностью, простым интерфейсом, с ограниченными функциональными возможностями, максимально дешевые (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.01.00 № 10674 от 15.08.01, per. №. 21702-01);

А1208 - универсальный толщиномер широкого применения для массовых измерений с расширенным метрологическим диапазоном и износоустойчивым ПС ПЭП для металлических ОК с грубыми поверхностями, классического исполнения, без памяти данных и для использования в диапазоне тем-

ператур от -30 до +55 °С (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 13600 от ЗОЛ 1.02, per. № 23900-02);

А1209 - универсальный толщиномер широкого применения для массовых измерений с документированием результатов (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 50070/1 от 18.10.01, per. № 17409-98);

А1270, А1271 - ЭМА толщиномеры для контроля алюминиевых и стальных изделий.

Функциональная схема, по которой построены приборы, приведена на рис. 30. Аналоговыми элементами в приборах являются управляемый усилитель, формирователь зондирующих импульсов и преобразователь напряжений. Функции схемы управления и К-коррекции реализует микропроцессор, а на ПЛИС возложены функции обработки цифрового потока (компарации, изменения интервала, формирования стробов и задержек, вычисления АКФ) в реальном масштабе времени. Оцифровка эхосигнала осуществляется АЦП с тактовой частотой 50 МГц. Операции пороговой обработки, измерения и вычисления интервала времени, компенсации задержки, вычисления толщины с учетом скорости, блокировки сигналов вне метрологического интервала осуществляются в цифровом виде, что обеспечивает минимизацию аппаратных погрешностей и устраняет зависимость параметров прибора от температуры и других внешних факторов. Внешний вид разработанных и выпускаемых в настоящее время УЗ толщиномеров приведен на рис. 31, а их технические характеристики в сводной табл. 1.

Существует ряд задач по толщинометрии, для решения которых недостаточно метрологических возможностей описанных универсальных УЗ толщиномеров. Одной из них является 100%-ный технологический контроль толщины кромок турбинных лопаток в диапазоне от 0,4 до 5 мм при радиусе кривизны поверхности до 10 мм и требуемой точности измерений не хуже 0,05 мм. Результаты измерений используются как для отбраковки, так и для коррекции технологического процесса, требуется также их документирование.

Для решения описанной задачи был разработан и выпущен УЗ толщиномер А1212Т. Он состоит из электронного блока с графическим жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой, к которому подключают специализированный раздельно-совмещенный УЗ преобразователь с рабочей частотой 10 МГц (рис. 31, г). Рабочая поверхность преобразователя выпуклая с радиу-

11

- »[ АКФ [-Х Рт [4^

СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ

t Г ЬОО М ц 1 > ' •12Р

I ЭСПЗУ | | КЛАВИАТУРА | | ИНДИКАТОР

I >3 06

ФИ • формователь импульсов

У -*сил*т«лв

АЦП -аналого-иифромй преобразователь.

№ - стробируемый кмпярагар

Рг -регистр

Г .генератор

ЭСПЗУ - элестоостиовемое ПЗУ

АКФ • аллэрзтный блок вычисления АКФ

Рис. 30. Функциональная схема толщиномеров

сом 10 мм и имеет размеры 7x3 мм. Толщиномер обеспечивает измерение толщин стенок лопаток в диапазоне от 0,4 до 5 мм с точностью до 0,01 мм.

4

д)

Рис. 31. Внешний вид УЗ толщиномеров:

а - А1207, А1207С; 6-А1208; в - А1209; г - А1212Т; д - А1270; е - А1271

Актуальной задачей для аэрокосмической промышленности является выполнение массового ручного производственного контроля толщины алюминиевых конструкций без использования контактных жидкостей. Для ее решения разработан ручной ЭМА толщиномер А1270 (рис. 31, д). Прибор обеспечивает измерение толщины изделий из сплавов алюминия в диапазоне от 0,5 до 100 мм эхометодом с использованием поперечных волн и алгоритма АКФ. Отечественных и импортных аналогов прибор не имеет. ЭМА преобразователь толщиномера выполнен с использованием энергонезависимых по-

стоянных магнитов на основе сплава неодим-железо-бор (Ш-Ре-В), что обеспечило низкое энергопотребление и портативность.

Таблица 1

Технические характеристики УЗ толщиномеров широкого применения

Параметры А1207 А1207С А1208 А1209

Диапазон измеряемых толщин (по стали), мм 0,7...35 10 ...250 0,8 ... 300 0,8 ...300

Погрешность измерений, мм ± 0,5 % X (+0,1) ± 0,5 % X (+0,1) ± 0,5 % X (+0,1) ± 0,5 % X (+0,1/0,01)

Переключаемая разрешающая способность, мм 0,1 0,1 0,1 0,1; 0,01

Минимальный радиус кривизны измеряемых поверхностей, мм 10 40 3 3

Диапазон рабочих температур, °С -30...+60 -30 ...+60 -30 ...+60 -20 ...+50

Диапазон перенастройки скорости ультразвука, м/с 1000 ... 9000 1000 ...9000 1000 ... 9999 1000 ...9999

Дискретность перенастройки скорости ультразвука, м/с 10 10 1 1

Типы используемых преобразователей Встроенный раздельно-совмещенный Встроенный совмещенный Совмещенный, раздельно-совмещенный Раздельно-совмещенный

Рабочая частота преобразователя, МГц 10 2,5 или 5 2,5; 5; 10 2,5; 5; 10

Тип дисплея Светодиодный 4-разрядный 7-сегментный Светодиодный 4-разрядный 7-сегментный Светодиодный 5-разрядный 7-сегментный ЖКИ графический со светодиодной подсветкой

Питание Встроенный NiMH аккумулятор Встроенный NiMH аккумулятор Два элемента типа АА Alkaline Три элемента типа АА Alkaline

Габаритные размеры, мм 140 х 25 х 16 140 х 25 х 16 120 х 65 х 25 127 х 66 х 30

Масса электронного блока с элементами питания, г 55 55 155 345

Задача создания малогабаритных ЭМА приборов для толщинометрии стальных конструкций, работающих без подготовки поверхности ОК, также является актуальной. Решение данной проблемы возможно при использовании в магнитной системе импульсного подмагничивания, формируемого на период излучения акустического импульса и приема эхосигнала, составляющий порядка 50 мкс для интервалов расстояний до 50 мм, и использовании поперечных волн. На основе этого принципа был разработан ЭМА толщиномер А1271 (рис. 31, е). Измерения то)й1н«ЛИШй«ЯМ»(Н*Я Р использованием

I БИБЛИОТЕКА | С.Петербург 1 09 300 акт

порогового и АКФ методов. В преобразователе размещены узлы формирования зондирующего и подмагничивающего импульсов, предусилитель, измерительная и подмагничивающая катушки. Сила притяжения преобразователя к поверхности ферромагнитного ОК не превышает 5 Н, что безопасно для применения и не вызывает методологических и эргономических проблем при измерениях. Основные технические характеристики ЭМА толщиномеров А1270 и А1271 приведены в табл. 2.

Таблица 2

Основные технические характеристики ЭМА толщиномеров

Параметры А1270 А1271

Диапазон измеряемых толщин, мм 0,5 ... 100 0,5 ... 50

Дискретность отсчета толщины, мм 0,01 0,01

Диапазон перестройки скорости ультразвука, м/с 1000 ...9999 1000 ...9999

Дискретность перестройки скорости, м/с 1 1

Типы используемых преобразователей ЭМА с постоянным магнитом с радиальной и линейной поляризацией ЭМА с импульсным подмагничиваем

Частота смены показаний в режиме измерений, Гц 4 1

Частота смены показаний в режиме поиска минимума, Гц 20 -

Продолжительность работы с автономным питанием, ч 10 8

Диапазон рабочих температур, "С -10 ...+50 -30...+50

Габаритные размеры электронного блока, мм 245 х 120 х 40 170*80*40

Масса с элементами питания, г 650 500

Масса преобразователя, г 150 100

Разработан и производится ряд малогабаритных УЗ дефектоскопов и томографов общего назначения, обладающих улучшенными метрологическими, дефектоскопическими и эргономическими характеристиками. Они спроектированы для эксплуатации как в условиях помещений, так и на открытом воздухе в широком диапазоне температур, механических воздействий, осадков и других внешних факторов и предназначены для работы с использованием известных методик на основе УЗ эхометода НК. В этот ряд входят следующие типы приборов общего назначения:

А1212 - малогабаритный универсальный УЗ дефектоскоп;

А1212 МАСТЕР - малогабаритный универсальный УЗ дефектоскоп с расширенными дефектоскопическими возможностями и улучшенными метрологическими и эргономическими характеристиками;

А1214 ЭКСПЕРТ - универсальный УЗ дефектоскоп с расширенными дефектоскопическими возможностями и улучшенными метрологическими и эргономическими характеристиками, с расширенным до -30 °С температурным диапазоном;

А1214 ЭКСПЕРТ+ - универсальный УЗ дефектоскоп с томографическим режимом работы при использовании линейной АР.

Структурная схема приборов построена по принципу полного цифрового тракта, однако цифровые схемы прибора А1212 выполнены на основе дискретных микросхем без использования ПЛИС. Приборы А1212 МАСТЕР и А1214 ЭКСПЕРТ имеют идентичные структурную (рис. 32 без выделения) и электрическую принципиальную схемы. Основные технические характеристики дефектоскопов приведены в табл. 3. Внешние виды УЗ дефектоскопов даны на рис. 33.

Рис. 32. Функциональная схема УЗ дефектоскопов А1212, А1212 МАСТЕР, А1214 ЭКСПЕРТ, А1214 ЭКСРЕТ+

Томографические узлы прибора А1214 ЭКСПЕРТ+ (на схеме рис. 32 выделены) дополняют функциональные узлы типового дефектоскопа и не препятствуют работе прибора как классического эхоимпульсного дефектоскопа. Его характеристики в данном режиме соответствуют типовому дефектоскопу. При работе прибора в томографическом режиме совместно с АР он обеспечивает визуализацию сечения конструкции в виде 5-развертки с параметрами, приведенными в табл. 4. Конструктивно томограф аналогичен дефектоскопу А1214 ЭКСПЕРТ, выполнен в том же корпусе, имеет одинаковые с ним клавиатуру и печатную плату. В варианте дефектоскопа на печатную

плату не устанавливаются компоненты, относящиеся к спецпроцессору.

Технические характеристики и метрологические параметры приборов серии А1212 подтверждены испытаниями, на основании которых он был внесен в Государственный реестр средств измерений и получил сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 6257/1 от 18.10.01, per. № 18353-99.

в) г)

Рис. 33. Внешний вид УЗ дефектоскопов:

а-А1212; б) А1212 МАСТЕР; в - А1214 ЭКСПЕРТ и А1214 ЭКСПЕРТ+; г - АР для томографа А1214 ЭКСПЕРТ+

Технические характеристики УЗ дефектоскопов

Параметры А1212 А1212 МАСТЕР А1214 ЭКСПЕРТ

Полоса частот приемного тракта, МГц 1 ... 15 0,5 ...25 0,5 ... 25

Максимальная толщина контролируемых материалов эхо-методом (по стали), мм 2200 3000 3000

Абсолютная чувствительность, дБ, не менее 105 110 110

Диапазон измерений интервалов времени, мкс 0,1 ... 750 0,1 ... 1300 0,1 ... 1300

Устанавливаемые длительности разверток, мкс 7,5 ... 750 5,0 ... 1300 5,0 ... 1300

Пределы регулировки задержки разверток, мкс 0,0 ...25,5 0,0 ...99,9 0,0-99,9

Число стробов 1 2 2

Диапазон настройки на скорость ультразвука в материале, м/с 1000 ... 9999 1000... 15000 1000... 15000

Форма импульса возбуждения УЗ преобразователя 1 период меандра Меандр, 0,5... 10 периодов Меандр, 0,5 ... 10 периодов

Шаг регулировки длительности импульса возбуждения, не 20 10 10

Амплитуда (половина размаха) импульса возбуждения, В 25, 100 20, 100,200 20, 100,200

Частота повторения зондирующих импульсов, Гц 5 ...20 5 ...200 5 ...200

Эффективное значение собственного шума, приведенного ко входу приемного тракта в полосе 0,5 ... 25,0 МГц, мкВ 30 ±20% 25 ±20% 25 ±20%

Диапазон перестройки аттенюатора, дБ 0... 80с шагом 1 0... 80 с шагом 1 0... 80с шагом 1

Абсолютная погрешность ступеней аттенюатора, дБ, не более ±0,1 ±0,1 ±0,1

Динамический диапазон цифровой ВРЧ, дБ 20 30 30

Библиотека настроек, конфигураций 16 100 100

Память данных (А-скан и все параметры) 200 1000 1000

Интерфейс связи с компьютером IRDA USB ЩВ

Питание прибора 4 АА Аккумулятор/ сетевое/ 6АА Аккумулятор/ сетевое

Тип дисплей / разрешение, точек / подсветка ЖК 128 х 128 ЖК 320 х 240 ЭЛ 320 х 240

Средний ток потребления при работе, мА 60 150 500

Средняя продолжительность непрерывной работы (с подсветкой), ч 50(20) 12(8) 6

Масса электронного блока с аккумулятором, г 800 650 1950

Габаритные размеры электронного блока, мм 235 х 98 х 33 240 х 120x45 240x120x45

Диапазон рабочих температур, °С -15 ... + 45 -20 ...+50 -20 ...+50

!

i

Основные технические характеристики УЗ дефектоскопа — томографа А1214 ЭКСПЕРТ+ для томографического режима работы

Параметры Значение

Полоса частот приемного тракта, МГц 0,5 ... 10

Максимальная толщина контролируемых материалов эхо-томографическим методом, мм 256 (по стали)

Диапазон настройки на скорость УЗ в материале, м/с 1000 ... 9999

Тип используемой АР 24-элементная, апертура 20 х 15 мм

Размер одного элемента, мм 0,4 х 15

Центральная рабочая частота, МГц 2,5

Тип используемых волн Продольные, поперечные

Частота обновления кадров В-сканов, Гц 5 ... 10

Способ представления результатов измерений В-скан, 256 х 128 точек

Шаг реконструкции по изображению, мм 0,25; 0,5; 1,0

Питание прибора Аккумулятор 12 В / сетевое

Масса электронного блока с аккумулятором, г 1950

Габаритные размеры электронного блока, мм 240 х 120 х 45

Масса АР, г 150

Габаритные размеры АР, мм 40 х 40 х 60

Одним из основных результатов проведенных исследований явилось создание ряда уникальных средств контроля бетонных и железобетонных конструкций при одностороннем доступе к ОК. Их работа основывается на эхоимпульсном методе с использованием АР, построенной на основе МАП, и применением алгоритмов когерентной пространственно-временной обработки.

К данным средствам контроля относятся следующие приборы: УЗ толщиномер для бетона и железобетона УТ201 (рис. 34) и УЗ томограф УИ201 (рис. 35), позволившие получать изображения сечений внутренней структуры бетона. Эти приборы были рассчитаны на работу с жидкостным контактом АР с бетоном, что явилось одним из основных факторов, препятствующих их широкому внедрению.

Рис. 34. УЗ толщиномер УТ201 для контроля бетона и железобетона и АР, входящая в его состав

Рис. 35. УЗ томограф УИ201 для контроля бетона и железобетона и АР, входящая в его состав

Для мобильного и оперативного контроля объектов из бетона и железобетона разработано новое поколение аппаратуры с использованием преобразователей с СТК и технологии ПЦТ и алгоритмов когерентной обработки -дефектоскоп А1220, томограф А1230 и УЗ измеритель скорости УК1401. С помощью комплекса этих приборов решаются задачи оценки прочности и остаточного ресурса конструкций, поиска трещин и внутренних дефектов конструкций при одностороннем доступе к ОК при толщинах до 1 м. Приборы имеют сертификаты Госстандарта РФ, защищены соответствующими патентами и не имеют отечественных и зарубежных аналогов.

Дефектоскоп А1220 состоит из электронного блока с графическим экраном и матричного антенного устройства (рис. 36). Он предназначен для поиска инородных включений, пустот и трещин внутри изделий и конструкций из железобетона, асфальта, камня, пластмасс и подобных им материалов при одностороннем доступе к ОК. Прибор позволяет выполнять измерения толщины, исследования внутренней структуры и оценки несущей способности бетонных ОК как при использовании эхо-метода, так и методами сквозного прозвучивания. Технические характеристики и метрологические параметры прибора А1220 подтверждены испытаниями, на основании которых он был внесен в Государственный реестр средств измерений и получил сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 8625/1 от 18.10.01, per. № 20148-00.

Рис. 36. УЗ дефектоскоп для контроля бетона и железобетона и АР с СТК, входящая в его состав

Для повышения обна-ружительных возможностей и производительности контроля бетона УЗ эхомето-дом был разработан и выпущен УЗ томограф А123 О (рис. 37) на базе 36-элементной АР с преобра- •

зователями с СТК с поперечными колебаниями протектора. Он предназначен для визуализации внутренней структуры монолитных железобетонных изделий и конструкций (плит, блоков, стенок труб, перекрытий и стен зданий, колонн, облицовок туннелей и т. д.) при одностороннем доступе к ОК. Томограф позволяет обнаруживать инородные включения и пустоты размером от 10 мм диаметром на глубинах до 1 м с точностью не хуже 10 %. Прибор основан на импульсном эхометоде УЗ контроля с синтезированной фокусируемой апертурой и когерентной обработкой сигналов. Основные технические характеристики приборов А1220 и А1230 приведены в табл. 5.

Таблица 5

Основные технические характеристики приборов А1220 и А1230 для контроля бетона и железобетона

Параметры А1220 А1230

Диапазоны глубин просмотра в бетоне, мм 0 ... 350; 0 ... 750; 0 ... 500; 0 ... 1500

Диапазон настройки на скорость УЗ в материале, м/с 1000 ... 9999 1000 ... 9999

Тип используемой АР РС, 24-элементная, СТК6x4 РС, 36-элементная, СТК 6x6

Центральная рабочая частота, кГц 55 55

Диаметр минимального обнаруживаемого сферического дефекта / на глубине, мм 50/250 30/500

Погрешность измерений глубины в диапазоне до 500 мм, % ±10 ±10

Тип используемых волн Поперечные Поперечные

Масса АР, кг 0,76 5,9

Габаритные размеры АР, мм 145 х 90 х 75 145 х 90 х 75

Рис. 37. УЗ томограф А1230 для контроля бетонных конструкций с 36-элементной АР на базе МАП с СТК и мобильного компьютера

Рис. 38. УЗ тестер УК1401 для измерения времени и скорости УЗ волн методом поверхностного прозвучи-вания

Для решения задачи измерения скорости продольных и поперечных УЗ волн методом поверхностного прозвучивания при фиксированной базе прозвучивания предназначен УЗ тестер УК1401 (рис. 38). Его отличительной особенностью является использование в качестве преобразователей элементов с СТК с касательными колебаниями протектора, что обеспечивает по сравнению с аналогами более эффективное формирование продольной моды подповерхностной волны. Это позволило выполнить прибор малогабаритным и обеспечить точность измерения скорости УЗ в интервале величин от 1500 до 9990 м/с с погрешностью не хуже 2 %. Прибор обеспечивает документирование 4000 результатов измерений и возможность их передачи через ИК порт на внешний компьютер в формате программы обработки электронных таблиц Microsoft Office Excel.

Технические характеристики и метрологические параметры прибора УК 1401 подтверждены испытаниями, на основании которых он был внесен в Государственный реестр средств измерений и получил сертификат Госстандарта РФ RU.C.34.002.A № 10778 от 18.10.01, per. № 21840-01.

Исходя из результатов исследований волноводного метода контроля рельсов и возможностей конструктивной и аппаратной платформы МАСТЕР был разработан низкочастотный УЗ дефектоскоп для контроля рельсов волноводным методом, получивший наименование АКР 1224. Конструктивно прибор состоит из электронного блока и АР на основе преобразователей с СТК с касательными колебаниями протектора (рис. 39), вектор колебаний которых ориентирован перпендикулярно к оси рельса. Дефектоскоп АКР 1224 обеспечивает обнаружение дефектов (типа поперечных трещин) в головке, шейке и подошве рельсов на расстоянии до 15 м в обе стороны от точки установки. Центральная рабочая частота составляет 40 кГц.

Результаты выпуска и внедрения разработанных средств УЗ НК

Практические результаты разработки и выпуска средств УЗ НК за более чем 10-летней период работы в обобщенном виде представлены в табл. 6. В ней приведен перечень основных разработанных, выпускаемых и перспективных приборов, отмечены их основные отличительные особенности, приведены данные по срокам и количеству выпущенных изделий.

Рис. 39. Схематические изображения активных элементов АР прибора АКР 1224

Основные приборы, разработанные на базе информационных технологий с антенными системами и МАП

№ Тип прибора Назначение Отличительные особенности Год разработки Общий выпуск, шт.

1 А1207 Измерение толщин стенок металлических и пластиковых труб, котлов, сосудов, обшивок с шероховатостью поверхностей до Иг 160. Миниатюрный, моноблочного исполнения, простой в управлении, работоспособен до -30 °С, светодиодный дисплей. 2001 400

2 А1207С Аналогичный А1207, но используется совмещенный преобразователь. 2001 50

3 А1208 Один совмещенный преобразователь от 0,8 до 300 мм, реализован АКФ алгоритм, работоспособен до -30 °С 2002 200

4 А1209 ЖК дисплей, память на 8000 измерений, связь с компьютером. 1998 500

5 А1212Т Измерение малых (от 0,4 мм) толщин на кромках лопаток турбин. Специализированный толщиномер с .4-сканом, измерение с точностью до 0,01 мм. Снят с производства. 1999 5

6 А1270 ЭМА толщино-метрия при производственном и эксплуатационном контроле. Обеспечивает толщинометрию и дефектоскопию алюминиевых деталей и узлов. Используется АКФ алгоритм. 2002 5

7 А1271 Обеспечивает толщинометрию стальных конструкций. Используется преобразователь с импульсным подмагничиванием и АКФ алгоритм. 2003 Опытный образец

8 А1212 УЗ высокочастотный ручной дефектоскоп широкого применения. Малогабаритный, малопотребляющий, ЖК экран, простой интерфейс, исполнение по 1Р65. 1998 450

9 А1212 МАСТЕР УЗ широкополосный ручной дефектоскоп широкого применения. Малогабаритный, малопотребляющий, ЖК экран, простой интерфейс, исполнение по 1Р65, широкие возможности на уровне лучших мировых образцов. 2002 150

10 А1214 ЭКСПЕРТ УЗ широкополосный ручной дефектоскоп широкого применения. Классического исполнения, ЭЛ экран, простой интерфейс, исполнение по 1Р65, широкие возможности на уровне лучших мировых образцов. 2003 10

11 А1214 ЭКСПЕРТ+ УЗ высокочастотный дефектоскоп-томограф широкого применения. Обеспечивает работу как в режиме дефектоскопа, так и в режиме томографа с линейной 24-элементной АР и алгоритмом БАРТ-С. 2003 Опытный образец

№ Тип прибора Назначение Отличительные особенности Год разработки Общий выпуск, шт.

12 УИ201 УЗ томограф для контроля бетона. Построен с использованием АР 4x11 элементов с жидкостным акустическим контактом. Снят с производства 1990 3

13 УТ201 УЗ толщиномер для контроля бетона. Построен с использованием АР 2x4 элемента с жидкостным акустическим контактом. Снят с производства. 1990 35

14 А1220 УЗ дефектоскоп для контроля бетона. Используется АР 4x6 с СТК, отображение результатов в форме А- и 5-развертки, при использовании внешнего компьютера формирует ЗЭ образ внутренней структуры ОК. 1998 30

15 А1230 УЗ томограф для контроля бетона. Используется АР 6x6 с СТК, обработка по алгоритму 5АГТ-С, отображение результатов в форме А- и В-развертки и ЗО образ внутренней структуры ОК. 1996 3

16 УК1401 Измерение скорости УЗ методом поверхностного прозвучива-ния. Используются МАП с СТК. Моноблочное исполнение, высокая точность измерений, память на 4000 измерений. Широко используется на железных дорогах и в строительстве для оперативного контроля прочности бетонных ОК. 1994 500

17 АКР 1224 Дефектоскоп рельсов на базе волноводного метода. Используется АР 1 х 8 с СТК, обработка по алгоритму БАРТ-С, отображение результатов в форме А развертки. 2003 Опытный образец

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены асимптотические выражения, описывающие компоненты смещения продольных и поперечных волн в произвольной точке твердого полупространства для случаев действия на границе полупространства точечного источника нормальной или касательной гармонической силы или источника нормальной гармонической силы с прямоугольной апертурой. Выполнены экспериментальные исследования, подтвердившие корректность аналитических выражений. Установлено, что малоапертурные преобразователи обеспечивают в твердых средах большую эффективность излучения и приема поперечных волн по сравнению с продольными волнами.

2. Предложены и исследованы способы эффективного возбуждения и приема продольных и поперечных волн с применением малоапертурных преобразователей с сухим точечным контактом.

3. Установлено, что при эхоконтроле бетона использование поперечных волн позволяет получить в среднем на 10 дБ лучшее отношение сигнал/шум по сравнению с продольными волнами. Показано, что при контроле бетонных конструкций использование матричных антенных реше-

ток на базе преобразователей с сухим точечным контактом обеспечивает измерение толщины эхометодом в диапазоне от 50 до 500 мм с погрешностью не хуже 7 % при вероятности ошибки порядка 0,97. При использовании матричной 36-элементной антенной решетки и когерентной пространственно-временной обработке эхосигналов по алгоритму БАИТ-С обеспечивается обнаружение в бетонной конструкции воздушных каналов диаметром от 10 мм на глубинах до 500 мм.

4. Предложен способ томографического контроля сварных швов в реальном масштабе времени с использованием продольных и поперечных волн, формируемых одной антенной решеткой, совместно с когерентной обработкой эхосигналов. Определены теоретически и подтверждены практически условия эффективности работы на продольных и поперечных волнах для малоапертурного прямоугольного пьезоэлемента при условии жидкостного акустического контакта. Предложена конструкция линейной антенной решетки на основе композиционной пьезокерамики, которая позволяет использовать двухмодовый режим работы при контроле металлических конструкций и сварных швов и обеспечивает при использовании алгоритма БАРТ-С формирование В-сканов и обнаружение в образце типа СО-2 отверстия диаметром 6 мм при отношении сиг-

5. йрйщсмсёй ^исследован эхометод контроля рельсов с использованием низших волноводных мод поперечных волн, формируемых и регистрируемых линейными антенными решетками, выполненными на основе преобразователей с сухим точечным контактом с касательными колебаниями протектора. Установлено, что при использовании 8-элементной антенны обеспечивается обнаружение дефектов с относительной площадью поперечного сечения от 15 % на расстояниях от 0,5 до 25 м при работе в диапазоне частот от 20 до 100 кГц. При использовании синтезированной фокусировки возможно переключение направления чувствительности на противоположное, что обеспечивает двунаправленный обзор и дополнительное увеличение производительности контроля рельсов по сравнению с жидкостными преобразователями.

6. Предложен и исследован способ корреляционной обработки ревербери-рующих эхосигналов. Показано, что использование алгоритмов на основе вычисления АКФ для обработки эхосигналов, формируемых прямыми совмещенными ПЭП или ЭМА преобразователями, обеспечивает расширение метрологического диапазона до 10 раз в область малых толщин (от 5 до 0,5 мм). При этом обеспечивается абсолютная погрешность измерений не хуже 0,015 мм в диапазоне от 0,5 до 25 мм, что перекрывает возможности известных аналогов.

7. На базе полученных теоретических и экспериментальных результатов с целью совершенствования и развития средств и методов толщинометрии, дефектоскопии и томографии металла и бетона, волноводного контроля рельсов сформулированы требования и разработаны многоэлементные антенные системы и малоапертурные преобразователи, выполнена оценка их параметров. Разработана методика и создана аппаратура, обеспечивающая паспортизацию преобразователей.

8. Разработана концепция информационного подхода к анализу процедур НК и ТД и на данной основе сформулированы принципы построения средств НК с использованием технологии полного цифрового тракта, разработаны типовые аппаратные платформы и новые средства НК на базе малоапер-турных преобразователей и антенных решеток, превосходящие существующие аналоги по ряду технических и метрологических характеристик.

8.1. Толщиномеры А1207, А1207С - со встроенным ПЭП (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.01.00 № 10674 от 15.08.01, per. № 21702-01), А1208 - с прямым совмещенным ПЭП (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 13600 от 30.11.02, per. № 23900-02), А1209 - с документированием результатов измерений (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 50070/1 от 10.07.98, per. № 17409-98), А1212Т-с ПЭП с повышенной локальностью, А1270, AI271 - с ЭМА преобразователями.

8.2. Дефектоскопы и томографы: А1212 - с расширенными информационными возможностями (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 6257/1 от 05.05.99, per. № 18353-99), А1212М МАСТЕР с улучшенными параметрами, AI214 ЭКСПЕРТ - с расширенным температурным диапазоном (до -30 °С), А1214 ЭКСПЕРТ+ с томографическим режимом работы при использовании линейной АР.

8.3. Низкочастотные толщиномеры, дефектоскопы и томографы для контроля бетона, не имеющие отечественных и зарубежных аналогов: УТ 201, УИ 201 - с АР с жидкостным контактом, А1220 - с 24-элементной АР с СТК (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 8625 от 31.08.00, per. № 20148-00), А1230 - на базе мобильного персонального компьютера, с 36-элементной АР с СТК, УК 1401 - с встроенными ПЭП с СТК (сертификат Госстандарта РФ RU.C.34.002.A № 10778 от 18.10.01, per. № 21840-01).

8.4. Низкочастотный дефектоскоп АКР 1224 для контроля длинномерных объектов (рельсов, штанг, прутков).

9. Совокупный производственный выпуск приборов составил более 2000 ед. в объеме около 4 млн. долл. США. УЗ приборы и преобразователи производятся серийно и поставляются промышленным предприятиям России и стран СНГ. УЗ дефектоскоп для контроля бетона А1220 также поставляется в страны Запада (Великобританию, Германию, Данию, Канаду, Францию, США, Швецию). ЭМА толщиномеры А1270 поставлены РКЗ ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и успешно используются при контроле ответственной продукции.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Самокругов A.A. Исследования методов УЗ НК на базе малоапертур-ных преобразователей и антенных систем. М.: Изд-во «Машиностроение-!», 2003 г. 120 с.

2. Самокрутов A.A. Современные методы и технические средства акусти-

ческого неразрушающего контроля. М.: Изд-во «Машиностроение-1». 2003 г. 140 с.

3. Ковалев A.B., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н. и др. Ультразвуковой контроль изделий из крупноструктурных материалов при одностороннем доступе // Приборы и системы управления. 1989. № 5. С. 9 - 10.

4. Ковалев A.B., Козлов В.Н., Самокрутов A.A. и др. Акустическая В- и С-томография крупноструктурных материалов импульсным эхометодом // Приборы и системы управления. 1989. № 7. С. 21 - 23.

5. Яковлев H.H., Самокрутов A.A., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковые низкочастотные пьезопреобразователи с низким уровнем собственных шумов // Приборы и системы управления. 1989. № 8. С. 24-27.

6. Ковалев A.B., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н. и др. Ультразвуковой прибор нового класса для контроля бетонных конструкций при одностороннем доступе // Бетон и железобетон. 1989. № 9. 3-я с. обл.

7. Шевалдыкин В.Г., Яковлев H.H., Козлов В.Н., Самокрутов A.A. Новые возможности ультразвукового контроля. Контроль и диагностика общей техники. Ч. 2. Тезисы докладов межотраслевых научных конференций, совещаний, семинаров. М.: ВНИИМИ. 1989. С. 32 — 33.

8. Ковалев A.B., Козлов В.Н., Самокрутов A.A. и др. Импульсный эхо-метод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция // Дефектоскопия. 1990. № 2. С. 29-41.

9. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Научно-технические достижения // Межотраслевой научно-технический сборник. М.: ВИМИ 1994. № 5. С. 41 - 43.

10. Самокрутов A.A. Предпосылки для контроля бетона ультразвуковыми продольными и поперечными волнами с использованием сухого точечного контакта XIV Российская конференция по НК и ТД (Москва, 25-26 июня 1996 г.): Тезисы докладов. С. 96.

11. Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов A.A. Контроль бетона ультразвуковым эхоимпульсным томографом с сухим контактом // Контроль. Диагностика. 1998. № 1. С.49 - 51.

12. Шевалдыкин В.Г., Самокрутов A.A., Козлов В.Н. Новые аппаратур-но-методические возможности ультразвукового прозвучивания композитов и пластмасс // Заводская лаборатория. 1998. № 4. С. 29 - 39.

13. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Синфазные антенные решетки в ультразвуковой дефектоскопии бетона / 15-я Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика" (Москва, 28 июня - 2 июля 1999 г.): Тезисы докладов. Т. 1. С. 305.

14. Козлов В. Н., Самокрутов А. А., Шевалдыкин В.Г. Аппаратура для ультразвукового контроля и диагностики конструкций / 15-я Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика": Тезисы докладов. М.: 1999. Т. 1. С. 345.

15. Козлов В.Н., Подольский В.И., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г.

Оценка состояния железобетонных опор контактной сети ультразвуковым прибором поверхностного прозвучивания // В мире неразрушающе-го контроля. 2000. № 1. С. 45 - 47.

16. Клюев В.В., Ковалев A.B., Самокрутов A.A. Рынок средств УЗК - современное состояние // В мире неразрушающего контроля. 2001. № 1. С. 40-45.

17. Бобров В.Т., Самокрутов A.A., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г. Возможности ультразвукового ЭМА метода для внутритрубного контроля на снарядах-дефектоскопах / 3-я международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г.): Тезисы докладов. С. 149.

18. Самокрутов A.A., Алехин С.Г., Мелешко И.А. и др. Новые УЗ приборы для контроля и диагностики металлических и неметаллических труб / 3-я международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г.): Тезисы докладов. С. 152.

19. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Разработка толщиномеров широкого применения с совмещенными ультразвуковыми преобразователями / 3-я международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г): Тезисы докладов. С. 154.

20. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г., Мелешко И.А. Корреляционный алгоритм измерения толщины при использовании совмещенных преобразователей / 3-я международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г.): тезисы докладов. С. 158.

21. Бобров В.Т., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н. ЭМА

модуль для акустоэмиссионного контроля трубопроводов / 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г.): Тезисы докладов. С. 208.

22. Самокрутов A.A., Козлов В.Н., Мелешко И.А. и др. Миниатюрный ультразвуковой толщиномер А1207 / 3-я международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21-26 марта 2001 г.): Тезисы докладов. С. 155.

23. Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н. и др. А1207 -ультразвуковой толщиномер нового поколения // В мире неразрушающего контроля. 2001 г. № 2. С. 23 - 24.

24. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхометодом: состояние и перспективы // В мире неразрушающего контроля. 2002 г. № 2. С. 6 - 10.

25. Самокрутов A.A., Бобров В.Т., Шевалдыкин В.Г. и др. ЭМА толщиномер для авиакосмической промышленности / XVI Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика" (Санкт-Петербург, 9-12 сентября 2002 г.): Доклад 2-37.

26. Козлов В.Н., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Применение корреляционных методов обработки сигналов в эхоимпульсных ультразвуковых толщиномерах // XVI Российская научно-техническая конференция

"Неразрушающий контроль и диагностика" (Санкт-Петербург, 9-12 сентября 2002 г.): Доклад 2-1.

27. Самокрутов А.А., Бобров В.Т., Шевалдыкин В.Г. и др. Применение ЭМА толщиномера А1270 для контроля проката из алюминиевых сплавов // В мире неразрушающего контроля. 2002. № 4. С. 24 - 27.

28. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н. и др. А1208 - простой и сложный ультразвуковой толщиномер // В мире неразрушающего контроля. 2003. № 2 (20). С. 38 - 42.

29. Шевалдыкин В.Г., Самокрутов А.А., Козлов В.Н. Ультразвуковые низкочастотные пьезопреобразователи с сухим точечным контактом и их применение для неразрушающего контроля // Контроль. Диагностика. 2003. № 2. С. 30 - 39.

30. Данилов В.Н., Самокрутов А.А., Люткевич A.M. Теоретические и экспериментальные исследования малоапертурных прямоугольных преобразователей // Контроль. Диагностика. 2003. № 7. С. 29 - 33.

31. Самокрутов А.А., Пастушков П.С., Люткевич А.М., Козлов В.Н. УЗ дефектоскоп А1212 МАСТЕР // В мире неразрушающего контроля. 2003. №3(21). С. 45-50.

32. Данилов В.Н., Самокрутов А.А. Моделирование работы пьезопреобра-зователей с сухим точечным контактом в режиме излучения // Дефектоскопия. 2003. № 8. С. 11 - 23.

33. Kovalev А. V., Kozlov V. N., Samokrutov A. A., Shevaldykin V. G., Yakovlev. Ultrasonic testing of the structurally ingomogeneous materials by one-sided access / Proceedings of the 13th World Conference on NonDestructive Testing. Sao Paulo, Brazil, 18-23 October 1992. Vol. 2. Pp. 911-913.

34. Kozlov V. N., Samokrutov A. A., Shevaldykin V. G. Thickness Measurements and Flaw Detection in Concrete Using Ultrasonic Echo Method // Nondestructive Testing and Evaluation. 1997. Vol. 13. Pp. 73 - 84.

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

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

37. Kovalev A.V., Shevaldykin V. G., Kozlov V. N., Samokrutov A. A., Push-kina I.Yu., Hubbard S. Instruments and Means for Reinforced Concrete Structures Inspectio / 15th World Conference on Nondestructive Testing. Roma (Italy) 15-21 October 2000.

38. Samokrutov A. A., Kozlov V. N., Shevaldykin V. G., Meleshko I. A. New approaches and equipment for ultrasonic thickness gauging with use of single crystal probes / 8th European conference for Non-Destructive Testing. Barcelona, 17-21 June, 2002.

39. Samokrutov A. A., Kozlov V. N., Shevaldykin V. G., Melesbko I. A. Ultrasonic defectoscopy of concrete by means of pulse-echo technique / 8th Euro-

pean conference for Non-Destructive Testing. Barcelona, 17-21 June, 2002.

40. Shevaldykin V.G., Samokrutov A.A., Kozlov V.N. Ultrasonic Low-Frequency Short Pulse Transducers with Dry Point Contact. Development and Application: International Symposium NDT-CE 2003-Sept 16-19. Berlin.

41. Самокрутов А.А. Устройство для возбуждения пьезопреобразователя импульсного дефектоскопа. Авт. св. № 1298654 // Бюл. изобр. 1987 г. № 11.

42. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н. Ультразвуковой низкочастотный пьезопреобразователь. Авт. св. № 1534387 // Бюл. изобр. 1990. № 1.

43. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н.

Ультразвуковой дефектоскоп. Авт. свид. № 1559280 // Бюл. изобр. 1990. № 15.

44. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая антенная решетка в виде двумерной матрицы. Патент РФ № 2080592 // Бюл. изобр. 1997. № 15.

45. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковой низкочастотный преобразователь. Патент РФ № 2082163 // Бюл. изобр. 1997. № 17.

46. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Международная заявка № PCT/RU/ 01/00209 от 29.05.2000 // Положительное заключение экспертизы.

47. Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г. и др. Ультразвуковой толщиномер (два варианта). Патент РФ на промышленный образец № 51469 // Гос. реестр пром. образцов РФ. 16.11.2002.

48. Бакунов А.С., Курозаев В.П., Мужицкий В.Ф., Самокрутов А.А. Магнитометр дефектоскопический. Патент РФ № 2193190 // Бюл. изобр. 2002. № 32.

49. Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г., Бобров В.Т. Способ измерения скорости распространения поперечных акустических волн в электропроводящих материалах при одностороннем доступе с помощью бесконтактного излучения и приема поперечных акустических волн с горизонтальной поляризацией. Патент РФ на изобретение № 2207521. Бюл. изобр. 2003. № 18.

!

л í

I,

(

I

I

!

-4

i

2.00g -Д Pi 5 7 62'57^

Введение.

Глава 1. Анализ современного состояния средств и методов УЗ НК.g 1.1. Исходные данные.

1.2. Вопросы теории методов УЗ НК.

1.3. Преобразователи и антенны.

1.4. Аппаратура акустического контроля.

1.4.1. Толщиномеры.

1.4.2. Дефектоскопы.

1.4.3. Томографические средства контроля металлов. 1.4.4. Средства волноводного контроля.

1.4.5. Специализированные системы акустического контроля

1.5. Выводы.

Глава 2. Теоретические исследования свойств малоапертурных преобразователей и антенных систем

2.1. Малоапертурные преобразователи.

2.2. Точечные источники на поверхности полупространства.*

2.2.1. Случай нормальной силы.

2.2.2. Случай касательной силы.

2.2.3. Теоретический анализ поведения модулей смещения волн для точечных источников.

2.3. Прямоугольный источник на поверхности полупространства

2.3.1. Случай нормальной силы.

2.3.2. Теоретический анализ поведения модулей смещения волн для прямоугольного источника.

2.4. Вопросы построения и оптимизации параметров АР на основе малоапертурных преобразователей.

2.4.1. Матричные АР на базе СТК.

2.4.2. Линейные АР с жидкостным контактом.

2.4.3. Обработка сигналов от АР.

2.5. Выводы.

Глава 3. Экспериментальные исследования малоапертурных преобразователей и антенных систем.

3.1. Аппаратурное и метрологическое обеспечение экспериментальных исследований.

3.2. Свойства преобразователей СТК.

3.3. Контроль бетона.

3.4. Волноводный контроль рельсов.

3.5. Высокочастотные АР для контроля сварных швов.

3.6. Исследование метрологических характеристик одноканальных систем.

3.7. Выводы.

Глава 4. Аппаратурные средства УЗ-контроля на базе информационных технологии с антенными системами и малоапертурными преобразователями

4.1. Анализ процедур Ж и ТД.

4.2. Принципы построения и разработки средств УЗ НК.

4.3. Разработка средств УЗ Ж. j 4.3.1. УЗ-толщиномеры для контроля металлов и пластиков

4.3.2. УЗ-дефектоскопы для контроля металлов.

4.3.3. УЗ-приборы для контроля бетона.

4.3.4. УЗ-дефектоскоп волноводного контроля.

4.4. Результаты выпуска и внедрения разработанных средств

УЗНК.

4.5. Выводы.

Обеспечение безопасной эксплуатации техногенных объектов является сложной и важной проблемой в промышленности и народном хозяйстве нашей страны. Значительный вклад в решение этой проблемы вносят технологии и средства неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД), основанные на различных физических принципах взаимодействия полей и веществ. Значительное развитие технологии НК получили во второй половине XX века, что обусловлено, с одной стороны, реальными потребностями в решении проблем повышения качества продукции со стороны промышленности, а с другой стороны, научно-техническим прогрессом, обеспечившим реализацию требуемых технологий контроля и выпуск приборов НК.

Одним из самых широко распространенных видов НК является акустический (ультразвуковой) контроль, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля [1—4].

За более чем 70-летний период развития, отсчитываемый от даты официальной регистрации первого патента на ультразвуковой (УЗ) способ контроля, полученного С.Я. Соколовым 2 февраля 1928 г. [5, 6], УЗ-методы и средства НК нашли применение во многих отраслях промышленности. Они широко используются при обследованиях металлических, бетонных, полимерных и композитных конструкций и изделий различного назначения [7-13].

Сочетание ряда свойств, характерных для УЗ-контроля, делает этот вид НК во многих случаях предпочтительным. К положительным свойствам можно отнести: возможность контроля при одностороннем доступе к объекту контроля (ОК), высокую дефектоскопическую чувствительность, возможность дефектоскопии материалов в широком диапазоне толщин, малые мас-согабаритные характеристики аппаратуры и низкое энергопотребление, санитарную и экологическую безопасность, относительно невысокую стоимость процедур контроля.

В то же время используемым сегодня в рамках УЗ-контроля вида НК средствам и методам присущи определенные недостатки: непрямой характер методов определения размеров дефектов, усложненные процедуры выполнения контроля, высокая степень влияния человеческого фактора, меньшая производительность по сравнению с другими видами НК.

Оживление экономики России после спада в 90-х годах XX века, а также необходимость максимального продления сроков безаварийной работы основных производственных ресурсов, привели к активизации использования в промышленности средств и методов УЗ НК как наиболее экономичных и эффективных. Сформировалась объективная потребность со стороны промышленности как в типовых, так и в новых средствах УЗ НК. Это привело к появлению самостоятельной научной, технической и экономической проблемы по развитию существующих и разработке новых средств и методов УЗ НК.

На базе системного подхода к решению данной проблемы и с учетом прогресса в физике ультразвука, радиотехнике и информационных технологиях тема данной работы была сформулирована как «Развитие методов акустического неразрушающего контроля и создание устройств на базе информационных технологий с антенными системами и малоапертурными преобразователями».

В диссертационной работе были рассмотрены и реализованы направления:

1. Создание оптимального ряда универсальных одноканальных средств для ручного акустического контроля типовых ОК с повышенным потенциалом по преобразованию информации на базе современных цифровых технологий;

2. Разработка различных типов многоэлементных антенных систем и преобразователей применительно к задачам НК металлических конструкций и сварных швов, рельсов, бетона и композитных материалов;

3. Разработка и выпуск средств ручного контроля широкого применения на базе многоэлементных антенных систем и преобразователей в сочетании с когерентной пространственной обработкой информации.

В ходе выполнения работ был сформулирован и решен ряд научных и технических задач:

4. Проведены теоретические и экспериментальные исследования трехмерного акустического поля в твердом полупространстве для источников нормальной и касательной сил с учетом возбуждения поперечной моды колебаний и с целью изучения свойств малоапер-турных элементов антенных систем;

5. Выполнены экспериментальные исследования свойств эхосигналов, получаемых с помощью одиночных малоапертурных элементов, на объектах контроля и материалах различных типов с целью развития ряда перспективных методов НК;

6. На базе полученных теоретических и экспериментальных результатов сформулированы требования к многоэлементным антенным системам различного назначения и проведены экспериментальные исследования по оценке их дефектоскопических возможностей;

7. С использованием системного анализа и информационного подхода разработана концепция, сформулированы принципы построения унифицированных аппаратных средств для ручного УЗ НК различной степени сложности;

8. На основе найденных решений разработан ряд аппаратных средств УЗ-контроля различного назначения и обеспечено их широкое внедрение в промышленность.

В данной диссертации обобщены основные научно-технические результаты работ, выполненных автором за период с 1987 по 2003 год в компаниях ЗАО «МНПО «СПЕКТР», ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» и ООО «Акустические Контрольные Системы». Эти работы проводились как в рамках тематических планов НИОКР, сформированных на основе Решений правительства и правительственных Комиссий, указаний ГКНТ, Госплана и т.п., так и в рамках инициативных НИОКР, проведенных на основании внутренних самофинансируемых планов исследований вышеназванных компаний.

Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на 6 Российских научно-технических семинарах и конференциях, 5 международных конференциях и симпозиумах. По результатам выполненных исследований опубликовано более 40 работ, в том числе 2 монографии, приоритет предлагаемых решений подтвержден 10 авторскими свидетельствами и патентами.

Предложенные подходы и решения реализованы в серийно выпускаемой аппаратуре. Разработано и внедрено 17 типов ультразвуковой аппаратуры: толщиномеры - 8, дефектоскопы - 5, томографы - 3, измерители физико-механических характеристик - 1. Совокупный объем выпуска данных приборов составил более двух тысяч изделий, которые в настоящее время эксплуатируются в нефтегазовой, энергетической, машиностроительной, строительной, транспортной и других отраслях промышленности. Ряд приборов регулярно поставляется на экспорт в промышленно развитые страны.

Выводы

Разработана концепция информационного подхода при анализе процедур НК и на данной основе выработаны требования и разработаны типовые аппаратные платформы с использованием идеологии полного цифрового тракта с МАП и АР.

Выполнены разработки и организован промышленный выпуск новых 17 типов приборов на основе ультразвукового эхоимпульсного метода с МАП и АР и улучшенными метрологическими и техническими характеристиками.

Созданы новые УЗ-приборы с МАП и АР для томографии и дефектоскопии бетона при одностороннем доступе, не имеющие отечественных и зарубежных аналогов.

Совокупный производственный выпуск приборов составил более 2000 единиц в объеме около 4 млн ам. долларов.

Заключение

В ходе выполнения работы была решена крупная проблема по развитию методов и созданию ряда новых средств неразрушающего контроля на базе информационных технологий с антенными системами и малоапертурными преобразователями, для чего был решен ряд новых научных и технических задач:

1. Получены асимптотические выражения, описывающие компоненты смещения продольных и поперечных волн в произвольной точке твердого полупространства для случаев действия на границе полупространства точечного источника нормальной или касательной гармонической силы или источника нормальной гармонической силы с прямоугольной апертурой. Выполнены экспериментальные исследования, подтвердившие корректность аналитических выражений. Установлено, что малоапер-турные преобразователи обеспечивают в твердых средах большую эффективность излучения и приема поперечных волн по сравнению с продольными волнами.

2. Предложены и исследованы способы эффективного возбуждения и приема продольных и поперечных волн с применением малоапертурных преобразователей с сухим точечным контактом.

3. Установлено, что при эхоконтроле бетона использование поперечных волн позволяет получить в среднем на 10 дБ лучшее отношение сигнал/шум по сравнению с продольными волнами. Показано, что при контроле бетонных конструкций использование матричных антенных решеток на базе преобразователей с сухим точечным контактом обеспечивает измерение толщины эхо-методом в диапазоне от 50 до 500 мм с погрешностью не хуже 7 % при вероятности ошибки порядка 0,97. При использовании матричной 36-элементной антенной решетки и когерентной пространственно временной обработке эхосигналов по алгоритму SAFT-C обеспечивается обнаружение в бетонной конструкции воздушных каналов диаметром от 10 мм на глубинах до 500 мм.

Предложен способ томографического контроля сварных швов в реальном масштабе времени с использованием продольных и поперечных волн, формируемых одной антенной решеткой, совместно с когерентной обработкой эхосигналов. Определены теоретически и подтверждены практически условия эффективности работы на продольных и поперечных волнах для малоапертурного прямоугольного пьезоэлемента при условии жидкостного акустического контакта. Предложена конструкция линейной антенной решетки на основе композитной пьезокерамики, которая позволяет использовать двухмодовый режим работы при контроле металлических конструкций и сварных швов, и обеспечивает при использовании алгоритма SAFT-C формирование В-сканов и визуализацию в образце типа СО-2 отверстия диаметром 6 мм.

Предложен и исследован эхометод контроля рельсов с использованием низших волноводных мод поперечных волн, формируемых и регистрируемых линейными антенными решетками, выполненными на основе преобразователей с сухим точечным контактом с касательными колебаниями протектора. Установлено, что при использовании 8-элементной антенны обеспечивается обнаружение дефектов с относительной площадью поперечного сечения от 15 % на расстояниях от 0,5 до 25 м при работе в диапазоне частот от 20 до 100 кГц. При использовании синтезированной фокусировки возможно переключение направления чувствительности на противоположное, что обеспечивает двунаправленный обзор и дополнительное увеличение производительности контроля рельсов по сравнению с жидкостными преобразователями.

Предложен и исследован способ корреляционной обработки ревербери-рующих эхосигналов. Показано, что использование алгоритмов на основе вычисления АКФ для обработки эхосигналов, формируемых прямыми совмещенными ПЭП- или ЭМА-преобразователями, обеспечивает расширение метрологического диапазона до 10 раз в область малых толщин от 5 до 0,5 мм). При этом обеспечивается абсолютная погрешность измерений не хуже 0,015 мм в диапазоне от 0,5 до 25 мм, что перекрывает возможности известных аналогов.

На базе полученных теоретических и экспериментальных результатов с целью совершенствования и развития средств и методов толщинометрии, дефектоскопии и томографии металла и бетона, волноводного контроля рельсов сформулированы требования и разработаны многоэлементные антенные системы и малоапертурные преобразователи, выполнена оценка их параметров. Разработана методика и создана аппаратура, обеспечивающая паспортизацию преобразователей.

Разработана концепция информационного подхода при анализе процедур НК и ТД и на данной основе сформулированы принципы построения средств НК с использованием технологии полного цифрового тракта, разработаны типовые аппаратные платформы и новые средства НК на базе малоапертурных преобразователей и антенных решеток, превосходящие существующие аналоги по ряду технических и метрологических характеристик:

8.1. Толщиномеры А1207, А1207С - с встроенным ПЭП (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.01.00 № 10674 от 15.08.01, per. № 21702-01), А1208 - с прямым совмещенным ПЭП (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 13600 от 30.11.02, per. № 23900-02), А1209 - с документированием результатов измерений (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 50070/1 от 10.07.98, per. № 17409-98), А1212Т - с ПЭП с повышенной локальностью, А1270, А1271 - с ЭМА-преобразователями.

8.2. Дефектоскопы и томографы: А1212 - с расширенными информационными возможностями (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 6257/1 от 05.05.99, per. № 18353-99), А1212М (МАСТЕР) с улучшенными параметрами, А1214 ЭКСПЕРТ - с расширенным температурным диапазоном (до -30 °С), А1214 ЭКС-ПЕРТ+ с томографическим режимом работы при использовании линейной АР.

8.3. Низкочастотные толщиномеры, дефектоскопы и томографы для контроля бетона, не имеющие отечественных и зарубежных аналогов: УТ-201, УИ-201 - с АР с жидкостным контактом, А1220 - с 24-элементной АР с СТК (сертификат Госстандарта РФ RU.C.27.004.A № 8625 от 31.08.00, per. № 20148-00), А1230 - на базе мобильного персонального компьютера, с 36-элементной АР с СТК, УК 1401 — с встроенными ПЭП с СТК (сертификат Госстандарта РФ RU.C.34.002.A № 10778 от 18.10.01, per. № 21840-01).

8.4. Низкочастотный дефектоскоп АКР 1224 для контроля длинномерных объектов (рельсов, штанг, прутков).

9. Совокупный производственный выпуск приборов составил более 2000 единиц в объеме около 4 млн ам. долларов США. УЗ-приборы и преобразователи производятся серийно и поставляются промышленным предприятиям России и стран СНГ. УЗ-дефектоскоп для контроля бетона А1220 также поставляется в промышленно развитые страны (Великобританию, Германию, Данию, Канаду, Францию, США, Швецию). Личный вклад автора заключается в выполнении теоретических и экспериментальных исследований полей малоапертурных преобразователей и обобщении результатов по данному направлению, в разработке концепции по внедрения антенных систем для решения задач дефектоскопии металлов, бетонных ОК и рельсов, исследованию и разработке антенных систем и малоапертурных преобразователей, формировании концепции информационного подхода и разработке аппаратных платформ на базе полного цифрового тракта для решения задач УЗ-толщинометрии, дефектоскопии и томографии.

1. ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения.

2. BS EN 1330-4:2000. Non-destructive testing— Terminology — Part 4: Terms used in ultrasonic testing.

3. Standard Terminology for Ultrasonic testing. Adapted from ASTM E 1316-98.

4. Glossary of terms and definitions for ultrasonic testing procedures. MIL-STD-371, 1992.

5. Соколов С.Я. Способ и устройство для испытания металлов. Патент СССР № 11371, класс 42к 29. Вестник комитета по делам изобретений. № 6 (опубл. 30.09.29).

6. Паврос С.К. Сергей Яковлевич Соколов — основоположник ультразвуковой дефектоскопии и звуковидения. — В мире НК. 2002. № 4 (12). Вкладка.

7. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Главн. ред. И.П. Голямина. М.: Советская энциклопедия», 1979. 400 е., ил.

8. Неразрушающий контроль. Россия. 1990 — 2000 гг.: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, С.В. Румянцев и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2001. 616 с. ил.

9. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 656 е., ил.

10. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. III-7 / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. 1998. 464 е., ил.

11. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролова (пред.) и др. М.: Машиностроение. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. IV-3 / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. 1998. 592 е., ил.

12. Ультразвуковой контроль материалов: Справ, изд. Й. Крауткремер, Г.Крауткремер; пер. с нем. М.: Металлургия, 1991. 752 с.

13. Birks A.S., Green R.E., Jr., Mclntire P. Nondestructive Testing Handbook. Second Edition. V.7: Ultrasonic Testing ASNT, Columbus Ohio, 1991, 893 c.

14. Измерения. Контроль. Качество. Неразрушающий контроль. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. 709 с.

15. Floyd A. Firestone US-Patent 2 280 226 "Flaw Detecting Device and Measuring Instrument" from 21st. April 1942.

16. Щербинский В.Г. УЗД вчера, сегодня, завтра. Сварные соединения. В мире НК. 2002. № 4 (18). С. 6 9.

17. Паврос С.К. УЗД вчера, сегодня, завтра. Горячекатаный листовой прокат. В мире НК. 2002. №4 (18). С. 10-11.

18. Ланге Ю.В. УЗД вчера, сегодня, завтра. Многослойные конструкции и изделия из пластиков. В мире НК. 2002. № 4 (18). С. 21 23.

19. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1991. 272 с.

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

21. Гурвич A.K. УЗД вчера, сегодня, завтра. Железнодорожные рельсы в пути. В миреНК. 2002. № 4 (18). С. 12 13.

22. Бадалян В.Г. Применение акустической голографии в дефектоскопии. Дефектоскопия, № 7, 1987. С. 39 56.

23. Вопилкин А.Х. Когерентные методы определения форм и размеров дефектов при ультразвуковом контроле металлопродукции. Международный научный форум «Ультразвуковая дефектоскопия 75». Санкт-Петербург, 4-5 февраля 2003 г.

24. Гребенников Д.В., Вопилкин А.Х., Гребенников В.В., Бадалян В.Г., Тихонов Д.С. УЗК аустенитных сварных соединений. В мире неразру-шающего контроля. 2003. № 1. С. 10-15.

25. Вопилкин А.Х. Состояние и перспективы развития экспертных систем на основе акустической голографии. XVI Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». Санкт-Петербург. 9-12 сентября 2002 г.

26. Ковалев А.В., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Яковлев Н.Н. Ультразвуковой контроль изделий из крупноструктурных материалов при одностороннем доступе. Приборы и системы управления, 1989, №5. С. 9- 10.

27. Ковалев А.В., Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г, Яковлев Н.Н. Акустическая В- и С-томография крупноструктурных материалов импульсным эхометодом. Приборы и системы управления. 1989, №7. С. 21-23.

28. Яковлев Н.Н., Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г.

29. Ультразвуковые низкочастотные пьезопреобразователи с низким уровнем собственных шумов. Приборы и системы управления, 1989, №8. С. 24-27.

30. Ковалев А.В., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Яковлев Н.Н. Ультразвуковой прибор нового класса для контроля бетонных конструкций при одностороннем доступе. Бетон и железобетон.1989, №9. С. 3 обл.

31. Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н., Козлов В.Н., Самокрутов А.А. Новые возможности ультразвукового контроля. Контроль и диагностика общей техники. Ч. 2. Тезисы докладов межотраслевых научных конференций, совещаний, семинаров. М.: ВНИИМИ, 1989. С. 32-33.

32. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н. Ультразвуковой низкочастотный пьезопреобразователь. Авт. свид. № 1534387. Бюл. изобр. 1990, № 1.

33. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н.

34. Ультразвуковой дефектоскоп. Авт. свид. № 1559280. Бюл. изобр. 1990, №15.

35. Ковалев А.В., Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н. Импульсный эхометод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция. Дефектоскопия, 1990, № 2. С. 29 41.

36. ГОСТ 12503-75. Сталь. Методы ультразвукового контроля. Общие требования.

37. ГОСТ 21397-75. Контроль неразрушающий. Комплект стандартных образцов для ультразвукового контроля полуфабрикатов и изделий из алюминиевых сплавов. Основные параметры и технические требования.

38. ГОСТ 22368-77. Контроль неразрушающий. Классификация дефектности стыковых сварных швов по результатам ультразвукового контроля.

39. ГОСТ 14782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

40. ГОСТ 23858-79. Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.

41. ГОСТ 17410-78. Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

42. ГОСТ 18576-85. Контроль неразрушающий. Рельсы железнодорожные. Методы ультразвуковые.

43. ГОСТ 21120-75. Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

44. ГОСТ 22727-88. Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля.

45. ГОСТ 28831-90. Прокат тонколистовой. Методы ультразвукового контроля.

46. ГОСТ 24507-80. Контроль неразрушающий. Поковки черных и цветныхметаллов. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

47. РД 34.17.302-97. Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды. Сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения. (ОП 501 ЦД 97). М.: НЛП «Норма», 1997.

48. РД 34 15.027-93 (РТМ-1С93). Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте оборудования электростанций. НПО ОБТ. М., 1994.

49. РД 34 17.310-96. Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте оборудования электростанций. НПО ОБТ. М., 1994.

50. РД РОСЭК 001-96. Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Основные положения.

51. Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю сварных соединений ходовых рам при обследовании башенных кранов типа КБ-403. ТИ РОСЭК-001-96.

52. И-2-МВТУ-81. Инструкция по ультразвуковому контролю сварных узлов грузоподъемного оборудования.

53. Инструкция по контролю сварных соединений штанг подвесок БелАзов ультразвуковым методом. Свердловск, 1977.

54. ОСТ 26.2044-83. Швы стыковых и угловых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля.

55. ВСН 012-88. Ч. 1. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ.

56. ОСТ 36-75-83. Сварные соединения трубопроводов. Ультразвуковой метод. Минмонтажспецстрой СССР, 1983.

57. ОСТ 108.885.01-83. Трубы для энергетического оборудования. Методика ультразвукового контроля. (Трубы по ТУ 14—3 0 460-75).

58. СТП 0112-701-81. Машины и аппараты химического машиностроения. Ультразвуковой контроль.

59. РДИ 38.18.016-94. Инструкция по ультразвуковому контролю сварных Соединений и технологического оборудования. ВНИКТИ Нефтехимо-борудование. Волгоград, 1994.

60. РД 2730.940.103-92. Котлы паровые водогрейные, трубопроводы пара и горячей воды. Сварные соединения. Контроль качества. НПОЦНИИР-МАШ. М., 1992.

61. РД 10-210-98. Методические указания по проведению технического освидетельствования металлоконструкций паровых и водогрейных котлов. Госгортехнадзор России, 1998.

62. ПН АЭ Г-7-010-89. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила приемки. М.: Энергоатомиздат, 1991.

63. Философский словарь / Под ред. И.Т. Фролова. 5-е изд. М.: Политиздат, 1987. 590 с.

64. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 1999. 36 с.

65. Дымкин Г.Я, Лохов В.П., Цомук С.Р., Шевелев А.В. УЗК колесных пар вагонов на железных дорогах России: Состояние и перспективы развития. В мире НК. 2001. № 2 (12). С. 49 52.

66. Цомук С.Р. УЗД вчера, сегодня, завтра. Колесные пары. В мире РЖ. 2002. №4 (18). С. 14-15.

67. Розина М.В. УЗД вчера, сегодня, завтра. Поковки. Трубы. В мире НК. 2002. №4 (18). С. 15-18.

68. Штенгель В.Г. УЗД вчера, сегодня, завтра. Бетон и строительные конструкции. В мире НК. 2002. № 4 (18). С. 19 20.

69. Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М.: Изд-во «Тиссо», 2003. 326 с.

70. Конструкционные материалы. Гл. ред. А.Т. Туманов. Т. 3. М.: Советская энциклопедия, 1965. 528 с.

71. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролова (пред.) и др. М.: Машиностроение. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. IV-3 / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. 1998. 592 е., ил.

72. Соснин Ф.Р. Неразрушающий контроль: Справочник. В 7 т. Под общ.ред. В.В. Клюева. Т. 1: В 2 кн.: Кн. 1: Визуальный и измерительный контроль. Кн. 2: Радиационный контроль. М.: Машиностроение, 2003. 560 е.: ил.

73. Нормативно-техническая документация. Классификация дефектов рельсов НТД/ЦП-1-93. Каталог дефектов рельсов НТД/ЦП-2-93. Признаки дефектных и остродефектных рельсов НТД/ЦП-3-93 / МПС РФ. М.: Транспорт, 1993. 64 с.

74. Зайцев К.И. Сварка и дефекты сварных соединений при сооружении газопроводов из полиэтиленовых труб. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта 2001. Тезисы докладов.

75. Интернет-сайт электронного журнала, посвященного вопросам НК: www.ndt.net

76. Бархатов В.А. Развитие методов ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений. Дефектоскопия, № 1, 2003. С. 28 55.

77. Клюев В.В., Ковалев А., Самокрутов А.А. Рынок средств УЗК — современное состояние. В мире неразрушающего контроля. 2001 № 1. С. 40-45.

78. Rayleigh L. (J.W. Strutt). On Waves Propagated along the Plane Surfaces of an Elastic Solid. Proc. London Math. Soc., 1885.

79. Lamb H. On Waves in Elastic Plate. Proc. Roy.Soc. (A), 93, 1917.

80. Bergmann L. Ultraschall, 6 Aufl. Stuttgart, Hirzel, 1954.

81. Lester W. Schmerr Jr. Fundamentals of Ultrasonic Nondestructive Evaluation. Plenum press. New York and London. 559 p.

82. Микер Т. и Мейцлер А. Волноводное распространение в протяженных цилиндрах и пластинках. В кн. Физическая акустика под ред. У. Мэзона. Том I. Часть А. Методы и приборы ультразвуковых исследований. М.: Изд-во «Мир», 1966. 592 с.

83. Miller G.F., Pursy Н. The field and radiation impedance of mechanical radiators on the free surface of a semi-infinite isotropic solid. Proc. R. Soc. London. Ser. A, 223, 1954. 521-541.

84. Cherry Jr. J. T. The azimuthal and polar radiation patterns obtained from a horizontal stress applied at the surface of an elastic half space. Bull. Seismol. Soc. Am. 52, 1962, 27-36.

85. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теория упругости. M.: «Наука», 1965. 204 с.

86. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 344 с.

87. Поручиков В.Б. Методы динамической теории упругости. М.: Наука, 1986. 328 с.

88. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978. 448 с.

89. Гринченко В.Т., Мелешко В.В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. Киев: Наукова Думка, 1981. 284 с.

90. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972. 736 с.

91. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. 872 с.

92. Фелсен Л., Маркувиц Н. Излучение и рассеяние волн. Т. 1. М.: Мир, 1978. 547 с.

93. Чабанов В.Е. Лазерный ультразвуковой контроль материалов. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1986. 232 с.

94. Комаров В.А., Мужицкий В.Ф., Гуревич С.Ю. Теория физических полей. Т.П. Акустическое поле. Челябинск Ижевск: Изд-во ЮУрГУ, 1998. 304 с.

95. Ямщиков B.C., Данилов В.Н., Шкуратник В.Л. и др. Возбуждение упругой волны в слое дисковым излучателем конечных размеров. Дефектоскопия, 1982, № 2. С. 78 84.

96. Ямщиков B.C., Данилов В.Н., Шкуратник В.Л. Особенности возбуждения и приема упругих волн в твердом слое преобразователем поршневого типа. Дефектоскопия, 1983, № 3. С. 16-23.

97. Данилов В.Н. О влиянии статического давления прямого преобразователя на направленность поля излучения. Дефектоскопия, 1986, № 5. С. 24-28.

98. Ермолов И.Н., Заборовский О.Р. Экспериментальные методы выделения структурных шумов многократного рассеяния. Дефектоскопия, №5, 1978. С. 32-36.

99. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.

100. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практ. пособие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов; Под ред. В. В. Сухорукова. М.: Высш. шк., 1991. 283 с.

101. Ушаков В.М., Данилов В.Н. Формирование диаграмм направленности преобразователей с неравномерным распределением давления по излучающей поверхности пьезопластин. Дефектоскопия, 1997, № 5. С. 14 26.

102. Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник). М.: Издано ООО НПЦ ЭХО+, 2000. 108 с.

103. Ермолов И.Н, Ермолов М.И. Ультразвуковой контроль / Учебник дляспециалистов первого и второго уровней квалификации. М.: 2001. 170 с.

104. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. 276 с.

105. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М.: Советское радио. 1970. 560 с.

106. Никитин А.А. Статистические методы выделения геофизических аномалий. М.: Недра, 1979. 280 с.

107. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: М.: Радио и связь, 1986.512 с.

108. Анализ и выделение сейсмических сигналов. Пер. с англ. / Под ред. Ч. Чжаня. М.: Мир, 1986. 240 с.

109. Качанов В.К., Пито л и н А.И., Попко В.П., Карташев В.Г., Соколов И.В., Зорин А.Ю. Приоритет российских ученых в разработке новых средств УЗК с повышенной информативностью. В мире НК. 2001. №2(12). С. 14-15.

110. Raghuveer М. Rao, Ajit S. Bopardikar. Wavelet Transforms. Introduction to Theory and Applications. Addison Wesley. 1998. 310 p.

111. Перов Д.В., Ринкевич А.Б., Смородинский Я.Г. Вейвлетная фильтрация сигналов ультразвукового дефектоскопа. Дефектоскопия, 2002, № 12. С. 3-20.

112. Ericsson L., Stepinski Т. Verification of Split Spectrum Technique for Ultrasonic Inspection of Welded Structures in Nuclear Reactors. The European Journal of Non-Destructive Testing, 1992, 2. 56 64.

113. Ермолов И.Н. Контроль аустенитных сварных соединений. В мире НК. 2003. № 1 (19). С. 4-9.

114. Kozlov V.N., Samokrutov А.А., Shevaldykin V.G. Thickness Measurements and Flaw Detection in Concrete Using Ultrasonic Echo Method. Nondestructive Testing and Evaluation, 1997. Vol. 13. Pp. 73 84.

115. ГОСТ 26266-90. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические условия.

116. ГОСТ 28702-90. Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.

117. ГОСТ 23049-84. Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Основные параметры и общие технические требования.

118. Fleury G., Gondard С. Improvements of Ultrasonic Inspections through the use of Piezo Composite Transducers. 6th European Conference on Non Destructive Testing, October 1994, Nice France.

119. Poguet J., Dumas P., Fleury G. An innovative approach to the improvement of N.D.T. performance using ultrasounds. 8th European Conference on Non Destructive Testing, June 2002, Barcelona, Spain.

120. Poguet J., Ciorau P., Fleury G. Special linear phased array probes used for ultrasonic examination of complex turbine components. 15th World Conference on NDT 15-21 October 2000 in Rome.

121. Wustenberg H., Erhard A., Schenk G. Scanning Modes at the Application of Ultrasonic Phased Array Inspection Systems. 15th World Conference on NDT 15-21 October 2000 in Rome.

122. Noel D., Moles M., Russell M. Mechanized Inspection of Girth Welds using Ultrasonic Phased Arrays. 15th World Conference on NDT 15-21 October 2000 in Rome.

123. Интернет-сайт компании «Imasonic»: www.imasonic.com

124. Ринкевич А.Б., Смородннский Я.Г. Анализ параметров и технических характеристик современных ультразвуковых дефектоскопов общего назначения. Дефектоскопия. 2002, № 9. С. 3 26.

125. Анненков А.С., Голев В.А., Назаров А.В., Петров А.Е., Полевой А.Г., Щербаков О.Н., Юдин С.И. Оперативные средства контроля трубопроводов. В мире неразрушающего контроля. 2001, № 1. С. 10—13.

126. Passi A., Passi G., Berke М., D.Kleinert W., Reinersmann J., Schlenger-man U., Volkmann K., Kritsky M., Moshkovich V. Portable Workstation for Ultrasonic Weld Inspection. 15th World Conference on NDT 15-21 October 2000 in Rome.

127. Гусаров B.P. Способы повышения информативности и достоверности автоматизированного ультразвукового контроля металлопродукции. Международный научный форум «Ультразвуковая дефектоскопия 75». Санкт-Петербург, 4-5 февраля 2003 г.

128. Вюстенберг X., Хаузер Т., Бом Р., Хинтце X. Новые подходы к УЗК железнодорожных осей преобразователями с фазированной решеткой. В мире НК. 2002. № 1 (15). С. 61 63.

129. Рокштро Б. и др. AURA система контроля колесных пар: обода, диска и сплошной /полой оси. В мире НК. 2001. № 3 (13). С. 59 - 62.

130. Интернет-сайт компании «R/D Tech»: www.rd-tech.com.

131. Mohr, W. and НцНег, P. 'On inspection of thin walled tubes for transverse and longitudinal flaws by guided ultrasonic waves', IEEE Trans Sonics and

132. Ultrasonics, 1976. Vol SU-23. P. 369 374.

133. Silk, M.G., and Bainton, K.F. The propagation in metal tubing of ultrasonic wave modes equivalent to Lamb waves, Ultrasonics, 1979. Vol 17. Pp. 11 19.

134. Alleyne, D.N. and Cawley, P. Long range propagation of Lamb waves in chemical plant pipework, Materials Evaluation, 1997. Vol 55. Pp. 504 — 508.

135. Alleyne D.N., Pavlakovic В., Lowe M.J.S., Cawley P. Rapid Long range Inspection of Chemical Plant Pipework Using Guided Waves. 15th World Conference on NDT 15-21 October 2000 in Rome.

136. Rose J.L. Ultrasonic guided waves: An introduction to the technical focus issue. Materials Evaluation. 2003. V. 61. No 1. P. 65.

137. Haiashi Т., Rose J.L. Guided wave simulation and visualization by a semianalytical finite elements method. Ibid. P. 75 79.

138. Cavley P., Lowe M.J.S., Alleyne D.N., et al. Practical long range guided wave testing: Applications to pipes and rail. Ibid. P. 66 74.

139. Sanderson R., Smith S. The application of finite element modeling to guiged ultrasonic waves in rails. Insight. 2002.V. 44. № 6. P. 359 363.

140. Qu. J., Jacobs L.J. Guided circumferential waves and their applications in characterizing cracks in annual components. Ibid. P. 85 — 93.

141. Song V. -J., Rose J.L., Whitesel H. An ultrasonic guided wave technique for damage testing in ship hull. Ibid. P. 94 98.

142. Yamasaki Т., Kawabe D., Ohtani Т., Hirao M. Flaw detection in copper tubes using torsional wave by electromagnetic acoustic transducers. J. Jap. Soc. ND Insp. 2003. V. 52. No. 2. P. 89 94.

143. Интернет-сайт компании «Guided Ultrasonics Ltd»: www.guided-ultrasonics.com.

144. Кириков A.B., Забродин A.H. Чувствительность эхо- и эхосквозного методов УЗК листового проката. В мире НК. 2001, № 3 (13). С. 32 — 34.

145. Кириков А.В., Забродин А.Н. Особенности применения ЭМАП при УЗК проката. В мире НК. 2002. № 1 (15). С. 5 8.

146. Бордовский A.M., Криволапое А.В. Анализ выявляемое™ дефектов магнитным и ультразвуковым внутритрубными дефектоскопами. В мире НК. 2000. № 1 (7). С. 10-13.

147. Бобров В. Т., Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Шевалдыкин В.Г.

148. Возможности ультразвукового ЭМА-метода для внутритрубного контроля на снарядах-дефектоскопах. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта 2001. Тезисы докладов. С. 149.

149. Интернет-сайт компании «Power Systems»: www.gepower.com.

150. Самокрутов А.А. Устройство для возбуждения пьезопреобразователя импульсного дефектоскопа. Авт. свид. № 1298654. Бюл. изобр., 1987,

151. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковой низкочастотный преобразователь. Патент РФ № 2082163. Бюлл., изобр., 1997, № 17.

152. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковой низкочастотный преобразователь. Международная заявка № PCT/RU/ 01/00209 от 29.05.2003. Положительное заключение экспертизы.

153. Шевалдыкин В.Г., Самокрутов А.А., Козлов В.Н. Ультразвуковые низкочастотные пьезопреобразователи с сухим точечным контактом и их применение для неразрушающего контроля. «Контроль. Диагностика», 2003. № 2. С. 30 39.

154. Shevaldykin V.G., Samokrutov А.А., Kozlov V.N. Ultrasonic Low-Frequency Short Pulse Transducers with Dry Point Contact. Development and Application. International Symposium NDT-CE 2003-Sept 16-19. Berlin.

155. Самокрутов А.А. Исследования методов УЗ НК на базе малоапертур-ных преобразователей и антенных систем. М.: Машиностроение-1. 2003. 120 с.

156. Данилов В.Н., Самокрутов А.А. Моделирование работы пьезопреобра-зователей с сухим точечным контактом в режиме излучения. Дефектоскопия, № 8. 2003. С. 11 23.

157. Данилов В.Н., Самокрутов А.А. Об учете влияния критического угла на параметры смещения поперечных упругих волн, возбуждаемых сосредоточенными источниками. Дефектоскопия, 2003, № 10. В печати.

158. Данилов В.Н., Самокрутов А.А., Люткевич A.M. Теоретические и экспериментальные исследования малоапертурных прямоугольных преобразователей. М.: Машиностроение. «Контроль. Диагностика», 2003. №7. С. 29-33.

159. Данилов В. Н., Ермолов И. Н., Ушаков В.М. Преобразователь с композиционной пьезопластиной. Контроль. Диагностика, 1999, № 10. С. 32-34.

160. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Научно-технические достижения. Межотраслевой научно-технический сборник. М.: ВИМИ, 1994, № 5. С. 41 43.

161. Самокрутов А.А. Предпосылки для контроля бетона ультразвуковыми продольными и поперечными волнами с использованием сухого точечного контакта. XIV Российская конференция по НК и ТД. Москва, 25-26 июня 1996. Тезисы докладов. С. 96.

162. Шевалдыкин В.Г., Самокрутов А.А., Козлов В.Н. Новые аппаратур-но-методические возможности ультразвукового прозвучивания композитов и пластмасс. М.: Заводская лаборатория. 1998, № 4. С. 29 — 39.

163. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая антенная решетка в виде двухмерной матрицы. Патент РФ № 2080592. Бюлл., изобр., 1997, № 15.

164. Кайно Г. Акустические волны: Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. Пер с англ. М.: Мир, 1990. 656 с.

165. Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. М.: Наука, 1977. 336 с.

166. Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусско-го, В.И. Правды. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2002. 944 с.

167. Интернет-журнал: www.ferra.ru.

168. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Разработка толщиномеров широкого применения с совмещенными ультразвуковыми преобразователями. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта 2001. Тезисы докладов. С. 154.

169. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Мелешко И.А.

170. Корреляционный алгоритм измерения толщины при использовании совмещенных преобразователей. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта 2001. Тезисы докладов. С. 158.

171. Samokrutov А.А., Kozlov V.N., Shevaldykin V.G., Meleshko I.A. Newapproaches and equipment for ultrasonic thickness gauging with use of single crystal probes. 8th European conference for Non-Destructive Testing. Barcelona, 17-21 June, 2002.

172. Бобров В.Т., Самокрутов А.А., Шевалдыкнн В.Г., Козлов В.Н. ЭМА-модуль для акустоэмиссионного контроля трубопроводов. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта2001. Тезисы докладов. С. 208.

173. Бакунов А.С., Курозаев В.П., Мужицкий В.Ф., Самокрутов А.А.

174. Магнитометр дефектоскопический. Патент РФ № 2193190. Бюлл. изобр.2002, № 32.

175. Интернет-сайт компании «Planar»: www.planar.com

176. Интернет-сайт компании «Microchip»: www.microchip.com

177. Интернет-сайт компании «Texas Instruments»: www.ti.com

178. Интернет-сайт компании «Xilinx»: www.xilinx.com

179. Интернет-сайт, посвященный ПЛИС «Xilinx»: www.plis.ru

180. Интернет-сайт компании «Mitsubishi Electric», раздел полупроводниковой продукции: www.mitsubishielectric.ru/ru/product/semiconductors

181. Интернет-сайт компании «Analog Devies»: www.analog.com

182. Самокрутов А.А. Современные методы и технические средства акустического неразрушающего контроля. М.: Машиностроение-1. 2003. 140 с.

183. Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Мелешко И.А., Пастушков П.С., Алехин С.Г. Миниатюрный ультразвуковой толщиномер А1207. 3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов". Москва, 21-26 марта 2001. Тезисы докладов. С. 155.

184. Самокрутов А.А., Шевалдыкнн В.Г., Козлов В.Н., Мелешко И.А., Пастушков П.С., Алехин С.Г. А1207 Ультразвуковой толщиномер нового поколения. В мире неразрушающего контроля. 2001. № 2. С. 23 — 24.

185. Самокрутов А.А., Козлов В.Н., Шевалдыкнн В.Г., Алехин С. Г., Мелешко И.А., Пастушков П.С. Ультразвуковой толщиномер (два варианта). Патент РФ на промышленный образец №51469 Гос. реестр пром. образцов РФ. 16.11.2002.

186. Самокрутов А. А., Шевалдыкнн В. Г., Козлов В. Н., Пастушков П.С., Алехин С.Г., Жуков А.В. А1208 Простой и сложный ультразвуковой толщиномер. В мире неразрушающего контроля. 2003 № 2 (20). С. 38 — 42.

187. Самокрутов А.А., Бобров В.Т., Шевалдыкнн В.Г., Козлов В.Н., Алехин С.Г., Жуков А.В. Применение ЭМА-толщиномера А1270 для контроля проката из алюминиевых сплавов. В мире неразрушающего контроля, 2002 № 4. С. 24 27.

188. Самокрутов А.А., Пастушков П.С., Люткевич A.M., Козлов В.Н. УЗдефектоскоп А1212 МАСТЕР. В мире неразрушающего контроля. 2003, №3(21). С. 45-50.

189. Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов А.А. Контроль бетона ультразвуковым эхоимпульсным томографом с сухим контактом. «Контроль. Диагностика». 1998. № 1. С. 49 51.

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

191. Козлов B.H., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Аппаратура для ультразвукового контроля и диагностики конструкций. 15-я Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». Тезисы докладов, т. 1. М.: 1999. С 345.

192. Kovalev A.V., Shevaldykin V.G., Kozlov V.N., Samokrutov A.A., Push-kina I.Yu., Hubbard S. Instruments and Means for Reinforced Concrete Structures Inspection. 15th World Conference on Nondestructive Testing. Roma (Italy) 15-21 October 2000.

193. Samokrutov A.A., Kozlov V.N., Shevaldykin V.G., Meleshko I.A. Ultrasonic defectoscopy of concrete by means of pulse-echo technique. 8th European conference for Non-Destructive Testing. Barcelona, 17 — 21 June, 2002.

194. Козлов B.H., Самокрутов A.A., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхометодом: состояние и перспективы. В мире неразрушающего контроля. 2002, № 2. С. 6 10.

195. Козлов В.Н., Подольский В.И., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г.

196. Оценка состояния железобетонных опор контактной сети ультразвуковым прибором поверхностного прозвучивания. В мире неразрушающего контроля. 2000, № 1. С. 45 47.