О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле
Целью данной работы является исследование сложившейся практики применения терминов «головная волна», «боковая волна», «ползущая волна», которая на данный момент является достаточно неоднозначной и противоречивой....
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Назва видання: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167584 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле / Е.А. Давыдов, В.П. Дядин, А.Л. Шекеро // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 14-26. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167584 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1675842025-02-09T14:05:24Z О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле Про термінологічні особливості в позначеннях ультразвукових хвиль, що утворюються при першому критичному куті On terminological peculiarities of designation of ultrasonic waves formed at the first critical angle Давыдов, Е.А. Дядин, В.П. Шекеро, А.Л. Научно-технический раздел Целью данной работы является исследование сложившейся практики применения терминов «головная волна», «боковая волна», «ползущая волна», которая на данный момент является достаточно неоднозначной и противоречивой. Метою даної роботи є дослідження практики застосування термінів «головна хвиля», «бічна хвиля», «повзуча хвиля», яка на даний момент є досить неоднозначною і суперечливою. The objective of this work is studying the established practice of application of «head wave», «side wave», «creeping wave», which at present is quite ambiguous and contradictory. 2018 Article О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле / Е.А. Давыдов, В.П. Дядин, А.Л. Шекеро // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 14-26. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0235-3474 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.03.0 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167584 621.519 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Давыдов, Е.А. Дядин, В.П. Шекеро, А.Л. О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Целью данной работы является исследование сложившейся практики применения терминов «головная волна», «боковая волна», «ползущая волна», которая на данный момент является достаточно неоднозначной и противоречивой. |
| format |
Article |
| author |
Давыдов, Е.А. Дядин, В.П. Шекеро, А.Л. |
| author_facet |
Давыдов, Е.А. Дядин, В.П. Шекеро, А.Л. |
| author_sort |
Давыдов, Е.А. |
| title |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| title_short |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| title_full |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| title_fullStr |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| title_full_unstemmed |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| title_sort |
о терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2018 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167584 |
| citation_txt |
О терминологических особенностях в обозначении ультразвукових волн, образующихся при первом критическом угле / Е.А. Давыдов, В.П. Дядин, А.Л. Шекеро // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 14-26. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT davydovea oterminologičeskihosobennostâhvoboznačeniiulʹtrazvukovihvolnobrazuûŝihsâpripervomkritičeskomugle AT dâdinvp oterminologičeskihosobennostâhvoboznačeniiulʹtrazvukovihvolnobrazuûŝihsâpripervomkritičeskomugle AT šekeroal oterminologičeskihosobennostâhvoboznačeniiulʹtrazvukovihvolnobrazuûŝihsâpripervomkritičeskomugle AT davydovea protermínologíčníosoblivostívpoznačennâhulʹtrazvukovihhvilʹŝoutvorûûtʹsâpriperšomukritičnomukutí AT dâdinvp protermínologíčníosoblivostívpoznačennâhulʹtrazvukovihhvilʹŝoutvorûûtʹsâpriperšomukritičnomukutí AT šekeroal protermínologíčníosoblivostívpoznačennâhulʹtrazvukovihhvilʹŝoutvorûûtʹsâpriperšomukritičnomukutí AT davydovea onterminologicalpeculiaritiesofdesignationofultrasonicwavesformedatthefirstcriticalangle AT dâdinvp onterminologicalpeculiaritiesofdesignationofultrasonicwavesformedatthefirstcriticalangle AT šekeroal onterminologicalpeculiaritiesofdesignationofultrasonicwavesformedatthefirstcriticalangle |
| first_indexed |
2025-11-26T15:32:41Z |
| last_indexed |
2025-11-26T15:32:41Z |
| _version_ |
1849867548217049088 |
| fulltext |
14 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
УДК 621.519 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.03.02
о термИнолоГИчесКИХ осоБенностяХ
в оБозначенИИ УльтразвУКовыХ волн,
оБразУЮщИХся прИ первом КрИтИчесКом УГле
е. А. дАвыдов, в. П. дЯдИН, А. Л. шекеро
Иэс им. е. о. патона нан Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Целью данной работы является исследование сложившейся практики применения терминов «головная волна», «боковая
волна», «ползущая волна», которая на данный момент является достаточно неоднозначной и противоречивой. Библиогр.
21, табл. 2, рис. 3.
К л ю ч е в ы е с л о в а : акустическая волна, головная волна, боковая волна, ползущая волна, скользящая волна, ульт-
развуковой контроль
в последнее время при чтении литературы по
ультразвуковому контролю (УзК) специалисты ча-
сто сталкиваются с нечеткой или двусмысленной
терминологией в обозначении акустических волн,
образующихся при первом критическом угле: голов-
ная, боковая, ползущая. ранее в широкой практике
отечественного УзК использовался только термин
«головная волна» и, несмотря на уже существовав-
шее различие в определении головной волны в УзК
и сейсморазведке (акустике), это не причиняло су-
щественных неудобств. в настоящее время в УзК
появились новые методы: TOFD, метод конверта-
ционных (трансформированных) волн и др. в этих
методах используются различные типы волн и, по-
этому из-за их терминологической неоднозначно-
сти усложняется понимание текстов. Казалось бы,
разобраться в этих трех терминах не так и сложно.
Достаточно для прояснения сути вопроса внима-
тельно ознакомиться с определениями этих волн в
каком-нибудь «толкователе», например, техническом
словаре, энциклопедии и пр. однако такой формаль-
ный подход мало что проясняет, т. к. проблема и
проистекает из терминологической неоднозначно-
сти в самой литературе. проиллюстрируем сказан-
ное конкретными материалами из нормативной и
специальной литературы.
1. Гост 16821-91 сейсморазведка. термины и
определения[1]:
«Волна головная – сейсмическая волна, возбу-
ждаемая в геологической среде, покрывающей
преломляющую границу, при распространении
вдоль нее скользящей волны. Скользящая волна –
сейсмическая волна, образующаяся на преломляю-
щей границе при подходе к ней падающей волны
под критическим углом. Преломленная (сейсми-
ческая) волна; проходящая волна – сейсмическая
волна, преломившаяся на границе раздела двух ге-
ологических сред».
2. Контроль неразрушающий акустический.
термины и определения. справочник. Ю. в. лан-
ге, в. а. воронков. [2] (то же самое в книге - се-
рия 28. неразрушающий контроль. выпуск 4. си-
стема неразрушающего контроля. виды (методы)
и технология неразрушающего контроля. терми-
ны и определения. справочное пособие [3]):
«4.3.2.21. Головная волна (Head wave,
creeping wave):
1. Волна, распространяющаяся вдоль свобод-
ной поверхности твердого тела со скоростью
объемной продольной волны, но отличающаяся от
последней более быстрым уменьшением амплиту-
ды вследствие непрерывного переизлучения в сре-
ду в виде поперечной волны. В сейсмоакустике и
в зарубежной литературе ее называют ползущей
волной.
2. Волна, возбуждаемая при первом критиче-
ском угле падения и распространяющаяся вдоль
поверхности как продольная волна. Ее распро-
странение не зависит от состояния поверхно-
сти, причем ультразвуковой луч не повторяет
волнистость последней.
4.3.2.22. Боковая волна (Lateral wave) – попе-
речная волна, переизлучаемая в среду распростра-
няющейся вдоль поверхности головной волной. Бо-
ковая поперечная волна распространяется под
третьим критическим углом».
3. Гост р Исо 5577-2009 неразрушающий
контроль – Ультразвуковой контроль – словарь
терминов [4]:
«2.2.3 Головная волна (creeping wave): Про-
дольная волна, распространяющаяся вдоль по-
верхности среды».
4. 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 [5]:
«Головная волна. Решение задачи о возбуж-
дении упругих волн на ограниченном участке по-© е. а. Давыдов, в. п. Дядин, а. л. шекеро, 2018
15ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
верхности твердого тела [14] показывает, что
вдоль поверхности распространяется волна со
скоростью, практически равной скорости про-
дольной волны. В [14] эту волну называют квази-
однородной, поскольку амплитуда вдоль фронта
этой волны изменяется медленно. В отечествен-
ной дефектоскопической литературе ее называ-
ют головной (в дальнейшем используется это на-
звание), а в иностранной – ползущей».
5. Бреховских л. м. волны в слоистых сре-
дах [6].
на стр. 181: «В сейсмике боковую волну назы-
вают обычно головной».
6. ISO 5577:2017 неразрушающий контроль
– Ультразвуковой контроль – словарь терминов
(Non-destructive testing — Ultrasonic testing —
Vocabulary) [7]:
«2.3.5 Ползущая волна – волна, генерируемая
при первом критическом угле и распространяю-
щаяся вдоль поверхности как продольная волна
(creeping wave –wave generated at the first critical
angle of incidence and propagated along the surface
as a longitudinal wave)».
7. ISO 22825:2012. неразрушающий контроль
сварных швов. Ультразвуковой контроль. Кон-
троль сварных швов в аустенитных сталях и спла-
вах на основе никеля (Non-destructive testing of
welds —Ultrasonic testing — Testing of welds in
austenitic steels and nickel-based alloys) [8]:
«А.5 Способ ползущих волн. Ползущие волны
распространяются вблизи поверхности сканиро-
вания и генерируются преобразователями, пред-
назначенными для излучения волн сжатия с угла-
ми ввода, близкими к 90°. Ползущие волны имеют
скорость звука равную скорости волн сжатия, и
распространяются на глубину равную приблизи-
тельно одной длине волны от поверхности скани-
рования. Ползущие волны не огибают криволиней-
ные поверхности. (Creeping waves propagate close
to the scanning surface, and are generated by probes
designed for compression waves with beam angles
close to 90°. Creeping waves have sound velocities
equal to those of сompression waves and propagate
at a depth of approximately one wavelength below
the scanning surface. Creeping waves do not follow
curved surfaces)… Ползущие волны непрерыв-
но генерируют сдвиговые волны (также назы-
ваемые головными волнами), что является след-
ствием взаимодействия с поверхностью [рис. A.5
а)]. Эти головные волны способны генерировать
вторичную ползущую волну на донной поверхно-
сти, которая может быть использована для об-
наружения поверхностных или подповерхност-
ных дефектов на донной поверхности [рис. A.5
b)]. (Creeping waves continuously generate shear
waves (also called head waves), as a consequence
of interaction with the surface [Figure A.5 a)].
These head waves are able to generate a secondary
creeping wave at the back wall, which can be used
to detect surface or near-surface defects at the back
wall [Figure A.5 b)]).»
8. Дефектоскопия, № 9, 2004 [9], стр. 31:
«Учитывая особенности акустического поля
излучателя с углом падения, равным первому кри-
тическому углу, как-то: наличие неоднородной про-
дольно-поверхностной и подповерхностной волн,
образование боковых волн в контролируемой и
прилегающих средах, быстрое ослабление неодно-
родной продольно-поверхностной волны с рассто-
янием, а также то, что продольные волны рас-
пространяются с максимальной скоростью звука,
всей совокупности этих волн присвоили специфи-
ческий для УЗ дефектоскопии материалов термин
«головные волны», по аналогии с головными волна-
ми в сейсомоакустике. Этот термин подчеркива-
ет, что импульсы рассматриваемой головной вол-
ны распространяются с максимальной скоростью
и первыми достигают приемника, что во многих
случаях весьма благоприятно для интерпретации
сигналов и расшифровки результатов контроля…
ISO 22825:2012, рис. A.5 а) Возбуждение ползущих волн.
(Generation of creeping waves): 1 – продольные волны
(compression waves); 2 – поперечные волны (shear waves); 3 –
первичная ползущая волна (primary creeping wave)»
Дефектоскопия, № 9, 2004, стр. 31, рис. 1. Распространение
головной волны
16 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
9. ДстУ ENV 583-6:2005 неруйнівний кон-
троль. Ультразвуковий контроль. частина 6: Диф-
ракційно-часовий метод для виявлення і визначен-
ня розмірів несуцільностей [10]: «
10. ДстУ CEN/TS 14751:2008 зварювання. ви-
користання дифракційно-часового методу (TOFD)
для контролю зварних швів [11]:
«безперервна головна хвиля (амплітуда в діапа-
зоні від 40 до 80 % висоти FSH);
– чотири індикації від пазів на різних глибинах;
– рівна індикація донного відбиття;
– конвертовані за модою сигнали від пазів і
донної поверхні»
11. Из книги «Introduction to Phased Array
Ultrasonic Technology Applications» (введение в
применения технологии ультразвуковых фазиро-
ванных решеток) компании «оlympus» [12]:
«При TOFD используют волны четырех типов:
– продольная подповерхностная волна (lateral
wave). Подповерхностные продольные волны, рас-
пространяющиеся вдоль поверхности по крат-
чайшему пути от излучающего преобразователя
к приемному.
– донный сигнал. Продольная волна, отразив-
шаяся зеркально от донной поверхности.
– отраженный сигнал. Продольная волна, от-
раженная зеркально плоским дефектом.
– дифрагированный сигнал. Волна со сфериче-
ским фронтом, рассеянная на краю дефекта. При
этом генерируются как продольные, так и попе-
речные волны, но в методе TOFD обычно исполь-
зуют продольные.
Прим. пер.: разница между понятиями «lateral
wave» и упоминавшейся ранее «creeping wave»
неясна. Косвенно их свойства указывают на то,
что обе эти волны продольные и распростра-
няются вдоль поверхности почти горизонталь-
но. Представляется наиболее вероятным, что
оба типа волн близки по смыслу к отечествен-
ному термину «головная волна». При этом поня-
тие «lateral» авторы данной книги используют
только при работе с методом TOFD, а понятие
«creeping» – во всех остальных случаях.
Если это мнение переводчика ошибочно, большая
просьба разъяснить истинное положение дел.»
необходимо обратить внимание, что пере-
вод книги выполнил высококвалифицированный
Дефектоскопия, №9, 2004, стр. 31, рис. 3. Поле головной
волны в контролируемой среде»
ДстУ ENV 583-6:2005, рис. 2. основна схема методу TOFD:
1 – випромінювач; 2 – приймач; d – несуцільність; а – поверх-
нева хвиля; в – верхній кінчик; с – кут введення; е – нижній
кінчик; f – відбиття від донної поверхні
ДстУ ENV 583-6:2005, рис. 3. схематичний а-скан штучно
створених несуцільностей: Х – амплітуда; Y – час; а – поверх-
нева хвиля; b – верхній кінчик; d – луна-сигнал від донної по-
верхні; с – нижній кінчик»
ДСТУ CEN/TS 14751:2008, рис. B.1 – Задовільне
TOFD-зображення
17ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
специалист по ультразвуковому контролю канд.
техн. наук с. в. реука.
Даже беглый анализ текстов представленных
здесь фрагментов 1-11 показывает, что ясного и
однозначного соответствия между терминами и
определениями типов волн нет. например, трак-
товки головных волн в работах [5] (фрагмент 4) и
[9] (фрагмент 8), авторы которых имеют совмест-
ные публикации, посвященные рассмотрению
особенностей распространения ультразвуковых
полей преобразователя вблизи первого критиче-
ского угла, существенно разнятся
между собой.
1. Анализ существующей
терминологии
Для некоторой определенности
попробуем систематизировать все
указанные типы волн и сопоста-
вить их между собой. возьмем за
основу определение волн из фраг-
мента 7 и сопоставим по физиче-
ским характеристикам волны из
других фрагментов (табл. 1).
Итак, если внимательно проана-
лизировать изложенную информа-
цию, то мы неизбежно приходим
к неутешительному выводу, что
никакой однозначности в рассма-
триваемых материалах нет: один
и тот же тип волны называется по
разному и, наоборот, одно и то же
название волны обозначает разные
типы волн. смысловое содержа-
ние терминов также требует неко-
торого уточнения. так, в работе [9]
(фрагмент 8) разъясняется, что под
головными волнами в УзК пони-
мается некая совокупность волн, каждая из кото-
рых была известна и определена ранее. поэтому
определение головной волны в работе [9] не экви-
валентно определению ползущей волны (creeping
wave) как, например, это изложено в работах [2,
4, 7]. в работе [2, 3] головная и ползущая волна
являются синонимами, а из работ [1, 6, 8] следу-
ет, что головная волна (head wave) является вол-
ной совершенно иного типа, чем ползущая вол-
на (creeping wave) определенная в работах [2, 3].
Т а б л и ц а 1 . соответствие между типами волн по фрагментам 1-11
номер
фраг-
мента
термин волны из фрагмента
Физическое соответствие между описанием волн
из фрагментов 1-11 и волнами из фрагмента 7
обозначение волны из фрагмента 7
продоль-
ная волна
(compression
wave)
поперечная волна под
критическим углом
(head wave) или боко-
вая (lateral wave)
продольная
волна под кри-
тическим углом
(creeping wave)
1 волна головная – × –
скользящая волна – – ×
2 Головная волна (head wave, creeping wave) – – ×
Боковая волна (lateral wave) – × –
3 Головная волна (creeping wave) – – ×
4 Головная волна (квазиоднородная, ползущая) – – ×
5 Боковая волна (то же, что и головная волна) – × –
6 ползущая волна (creeping wave) – – ×
8 Головные волны × × ×
9 поверхностная волна – – ×
10 Головная волна – – ×
11 Lateral wave (продольная подповерхностная волна) – – ×
Книга «Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications» [12],
рис.2.40. принцип метода TOFD и полярность наблюдаемых сигналов»
18 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
не все понятно и с боковой волной (lateral wave).
приведенное по этому поводу замечание пере-
водчика и редактора работы [12] (фрагмент 11)
как нельзя лучше это подтверждает. например,
боковая волна на рис. а.5а фрагмента 7, на рис.
1 фрагмента 8 и боковая волна на рис. 2.40 фраг-
мента 11 имеют разный физический смысл. Кроме
того, в работе [2] боковая волна определяется как
волна сдвиговая, а исходя из рис. 1 в работе [9]
она представлена не только поперечной но и про-
дольной модами.
Конечно, все эти нестыковки не носят принци-
пиального характера. Физические свойства аку-
стических волн хорошо изучены и обычно до-
статочно подробно рассматриваются в учебниках
по акустике. поэтому тем обиднее, что в области
ультразвукового контроля наблюдается ярко выра-
женная не только терминологическая, но иногда
и смысловая путаница. очевидно, что причиной
этой путаницы является недостаточное понима-
ние различий в природе волн.
Для более полного и связного изложения крат-
ко рассмотрим, как физически образуются все три
указанные волны и как они соотносятся между
собой.
2. Трансформация волн при падении на гра-
ницу раздела
Имеется две граничащих между собой твер-
дых среды (рис. 1). в некой точке A первой среды
находится точечный источник волн напряжения.
в общем, это может быть источник объемных и
(или) сдвиговых волн, однако для простоты из-
ложения будем полагать, что в точке А находится
источник продольных сферических волн. резуль-
татом распространения волн от источника А будет
следующая волновая картина.
от точки A волны распространяются по сфе-
рическим фронтам. Фронт волны, дошедший до
границы раздела возбудит волны в первой и во
второй средах (рис. 1). образование или транс-
формация волн описывается законом снеллиуса:
1 1 1 1 1
1 1 1
sin( ) sin( ) sin( )L L L L T
L L TC C C
= =
β β β
(волны в среде 1),
1 1 2 1 2
1 2 2
sin( ) sin( ) sin( )L L L L T
L L TC C C
= =
β α α
(волны в среде 2),
здесь βL1 – угол падения первичной волны от источ-
ника А на поверхность раздела сред; βL1L1 – угол
отражения продольной волны от границы раздела
сред, βL1L1 = βL1; βL1T1 – угол отражения попереч-
ной волны от границы раздела сред; αL1T2 – угол
преломления продольной волны во второй среде;
αL1T2 – угол преломления поперечной волны во
второй среде; βL1L2кр – первый критический угол;
βL1T2кр – второй критический угол; CL1 – скорость
продольной волны в первой среде; CL2, CT2 – со-
ответственно скорости продольной и поперечной
волны во второй среде.
Критические углы определяются по формулам:
1
1 2
2
sin( ) ,
êð
L
L L
L
C
Cβ =
1
1 2
2
sin( ) .
êð
L
L T
T
C
Cβ =
Для того, чтобы дальнейшее рассмотрение
имело смысловое продолжение предположим, что
соотношения скоростей в средах подчиняются ус-
ловию: CL2 > CT2 > CL1 > CT1. если под первой сре-
дой понимать материал призмы преобразователя
(пластик), а под второй средой объект контроля
(сталь), то указанное соотношение скоростей яв-
ляется обычным для практики УзК.
прямая волна, падающая на границу разде-
ла под критическим углом βL1T2кр (первый кри-
тический угол, точка М на границе сред), возбу-
дит во второй среде преломленную продольную
волну с углом 90°. Фронт этой волны будет пер-
пендикулярен границе раздела сред. Фактически
волна скользит по поверхности границы второй
среды, распространяясь во второй среде со ско-
ростью CL2. аналогично для точки S на границе
раздела сред, где падение происходит под крити-
ческим углом βL1T2кр (второй критический угол)
во второй среде возникнет поперечная волна с
углом 90°.Фронт этой волны также перпендикуля-
рен границе раздела и волна скользит по поверх-
Рис. 1. трансформация волн на границе раздела сред: 1кр = βL1L2кр; 2кр = βL1T2кр. в т. N приходит скользящая (ползущая) волна,
которая возникла в т. М (первый критический угол) и через некоторое время достигла т. N
19ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
ности границы второй среды, распространяясь в
ней со скоростью CT2. У этих волн есть общее на-
звание – скользящие (ползущие) волны. по зако-
ну Гюйгенса скользящие волны вызовут в первой
среде волны, фронты которых будут являться пря-
мыми линиями. Именно эти волны называются
боковыми волнами. на рис. 1 показаны точки М
и S, в которых возникают скользящие волны, при
распространении которых вдоль границы образу-
ются боковые волны в первой и второй средах. в
первой среде возникнет четыре боковых волны –
поперечная и продольная боковые волны, обра-
зованные продольной скользящей волной (пер-
вый критический угол, точка М) и поперечная и
продольная боковые волны, образованные попе-
речной скользящей волной (второй критический
Т а б л и ц а 2 . варианты образования боковых волн
типы рассматриваемых
волн и их трансформация
стилистическое изображение пути от
а к с. в случаях когда во второй среде
образуется ползущая продольная волна,
то она порождает боковую волну под
третьим критическим углом
Критический угол па-
дения волны в первой
среде
Критический угол входа
волны в первую среду
L1L2L1
1
1 2
2
sin( )
êð
L
L L
L
C
Cβ =
1
1 2 1
2
sin( )
êð
L
L L L
L
C
Cβ =
L1L2T1 1
1 2 1
2
sin( )
êð
T
L L T
L
C
Cβ =
L1T2L1
1
1 2
2
sin( )
êð
L
L T
T
C
Cβ =
1
1 2 1
2
sin( )
êð
L
L T L
T
C
Cβ =
L1T2T1 1
1 2 1
2
sin( )
êð
T
L T T
T
C
Cβ =
T1T2T1
1
1 2
2
sin( )
êð
T
T T
T
C
Cβ =
1
1 2 1
2
sin( )
êð
T
T T T
T
C
Cβ =
T1T2L1 1
1 2 1
2
sin( )
êð
L
T T L
T
C
Cβ =
T1L2L1
1
1 2
2
sin( )
êð
T
T L
L
C
Cβ =
1
1 2 1
2
sin( )
êð
L
T L L
L
C
Cβ =
T1L2T1 1
1 2 1
2
sin( )
êð
T
T L T
L
C
Cβ =
20 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
угол, точка S). Кроме формы колебания, эти вол-
ны будут отличаться межу собой углами распро-
странения, которые будут соответствовать закону
снеллиуса. во второй среде, в соответствии с за-
данным выше соотношением скоростей, сможет
образоваться только одна боковая поперечная вол-
на как следствие продольной скользящей волны,
образованной в точке М. поперечная скользящая
волна не может создавать боковых волн во второй
среде. это можно понять из физического принци-
па распространения волн или, формально, из зако-
на снеллиуса.
в точке N показана скользящая волна, которая
возникла в точке М (первый критический угол) и
через некоторое время достигла точки N.
Из рис. 1 можно понять, что в относительно
удаленную точку с первой придет сигнал от воз-
мущения по пути А-M-N-C, а не прямая волна по
кратчайшему геометрическому пути А-C. это про-
исходит по той причине, что большую часть пути
возмущение во второй среде распространяется со
скоростью большей, чем скорость возмущения в
первой среде по прямой от точки А до С. следу-
ет также обратить внимание, что возмущение (или
сигнал) из точки А прежде чем попасть в точку С
по пути А-M-N-C должно совершить несколько
волновых трансформаций.
поэтому здесь возникает вопрос как назвать
этот пришедший в точку С сигнал, т. е. с каким
типом волны его связать. например, для сигна-
ла по прямой А-С все достаточно просто и одно-
значно – это сигнал продольной объемной вол-
ны, которая распространяется в первой среде без
трансформаций. в то время, как для сигнала по
пути А-M-N-C есть варианты. этот сигнал мож-
но назвать следствием прихода боковой волны,
что формально является правильным, т. к. имен-
но боковая волна приходит в точку наблюдения
С. а можно сделать упор на скользящей (ползу-
щей) волне, т. к. благодаря именно этой волне сиг-
нал достигает точки С первым, обгоняя прямую
волну, которая распространяется по кратчайшему
пути. Кроме того, боковая волна является произ-
водной от скользящей.
с точки зрения УзК первая среда – это при-
зма преобразователя. поскольку призма не име-
ет каких-либо особенностей для распростране-
ния волн или, точнее, все особенности призмы
имеют конструктивный характер и сделаны так,
чтобы минимизировать непредсказуемое влияние
на распространение волн в ней, то, обычно рас-
пространение волн в призме не рассматривают.
К примеру, обычной практикой УзК является ра-
бота за первым критическим углом, т. е. предпо-
лагается, что в металле объекта контроля всегда
распространяется поперечная волна, а в призме –
продольная. поэтому при анализе схем контроля
все пришедшие сигналы интерпретируются как
сигналы поперечных волн, которые приходят к
преобразователю и дальше их путь в преобразова-
теле из-за тривиальности не рассматривают. при
анализе удобно считать, что наблюдаемые сигна-
лы принадлежат волне дошедшей от источника до
преобразователя, а не до пъезопластины. транс-
формацию поперечных волн в продольные, проис-
ходящую в призме, опускают, как само собой раз-
умеющееся. в какой-то степени это логично для
УзК, поскольку все интересующие особенности
волна приобретает во второй среде при прохож-
дении по объекту контроля и активно взаимодей-
ствуя с ним.
поэтому сигнал, прошедший по пути A-M-N-C,
можно назвать сигналом от боковой волны (lateral
wave) как это исторически принято в методе
TOFD, а можно «исключить» призмы преобразо-
вателей из рассмотрения, сосредоточить внимание
только на волнах в объекте контроля и тогда при-
шедший по пути А-M-N-C сигнал будет следстви-
ем волны скользящей по границе раздела, которая
носит название ползущей волны (сreeping wave).
по этим причинам сигнал возмущения, при-
шедший по пути A-M-N-C, в разных источниках
называют по-разному: иногда lateral wave (волна
пришедшая на пьзопластину), а иногда сreeping
wave (волна пришедшая к преобразователю).
Как же все-таки будет правильно? скорее все-
го, такой вопрос можно отнести к разряду ритори-
ческих. Когда в методе TOFD говорят про сигнал
«lateral wave», то имеют ввиду волну, пришед-
шую к пьзопластине, и при этом опускают, что пе-
ред этим часть пути сигнал прошел как «сreeping
wave» (одно есть следствие другого). если же го-
ворят про сигнал «сreeping wave», то подразуме-
вают волну, пришедшую к преобразователю, и
опускают процесс трансформации волны на гра-
нице объект контроля-призма. наверное имеют
право на существование оба эти подхода. однако
будет неправильным называть термином «lateral
wave», волну показанную на рис. 2.40 из фрагмен-
та 11, на котором изображена продольная скользя-
щая волна или, что то же, «сreeping wave». такой
же завуалированный элемент неоднозначности
присутствует во фрагментах 9 и 10. на рис. 3
фрагмента 9 сигнал «а» называют поверхност-
ной волной, а на рис. в.1 из фрагмента 10 тот же
сигнал назван «lateral wave» (боковая волна), т. е.
имеют ввиду сигнал пришедший к пьезопластине.
если рассматривать работы [10 и 11] как докумен-
ты не связанные между собой, то вопросов не воз-
никает. однако с учетом того, что эти нД связаны
ссылками и должны являть общую систему, то по-
лучается эклектический подход к изложению свя-
занных текстов, что необходимо исключать, т. е.
требования к четкости и однозначности исполь-
21ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
зуемых терминов надо прослеживать и соблюдать
более жестко.
Итак, в процессе распространения возмущения
от точки А (рис. 1), возникают две ползущие вол-
ны, которые порождают пять боковых волн: две
продольные боковые и две поперечные боковые
в первой среде и одну попречную боковою волну
во второй среде. Как уже отмечалось, эти волны
возникают при критических углах. распростране-
ние боковых волн в первой среде происходит под
углами:
βL1L2кр – первый критический угол, когда прямая
продольная волна трансформируется в продольную
ползущую волну во второй среде; βL1T2кр – второй
критический угол, когда прямая продольная волна
трансформируется в поперечную ползущую волну
во второй cреде.
во второй среде боковая волна образуется от
продольной ползущей и распространяется под
третьим критическим углом
2
3
2
arcsin .
êð
T
L
C
Cα =
если источник А будет излучать поперечные
волны, то также возникнут ползущие волны и, со-
ответственно, будут возбуждаться боковые. в та-
блице 2 рассмотрены все возможные варианты об-
разования боковых волн.
3. особенности использования терминов
«головная волна» и «боковая волна» в УЗ кон-
троле и сейсмоакустике
термин «головная волна» исторически закре-
пился в сейсморазведке [1] и по сути является си-
нонимом термина «боковая волна». объясняется
это тем, что в сейсморазведке при использовании
метода преломленных волн боковая волна при не-
котором удалении точки наблюдения от источни-
ка волн всегда приходит первой, обгоняя прямую
волну. на рис. 2 представлены годографы различ-
ных волн (см.[13], стр. 76). Как следует из рис. 2,
начиная с некоторого расстояния, определяемого
точкой пересечения кривых 1 и 2, боковая волна
будет всегда регистрироваться первой, чем и объ-
ясняется присвоенный ей термин «головная вол-
на». Хотя изначально головные волны назывались
минтроповскими по имени немецкого геофизи-
ка людгера минтропа (Ludger Mintrop), который
является основоположником метода сейсмораз-
ведки – метода преломленных волн. в настоящее
время в сейсморазведке минтроповские волны на-
зывают головными, что характеризует их особен-
ности в методе преломленных волн.
в УзК головные волны в своем классическом
понимании используются в методе TOFD. од-
нако исторически так сложилось, что в методе
TOFD головные волны называют боковыми вол-
нами (lateral wave), что, как уже отмечалось, по
существу одно и то же. И скорее всего это пра-
вильно, так как термин головная волна имеет
хоть и широкое распространение в сейсмораз-
ведке (сейсмоакустике), но в целом имеет «реги-
ональное» происхождение. Хотя для схем TOFD
сигнал, обозначенный как «lateral wave» (рис.
в.1 из фрагмента 10, рис. 2.40 из фрагмента 11,
рис. 3 из фрагмента 9), можно назвать сигналом
головной волны по тем же самым соображени-
ям, по которым в сейсморазведке боковую волну
назвали головной: сигнал боковой волны в схе-
ме TOFD всегда будет первым сигналом из всех
возможных, и если бы преобразователи в методе
TOFD имели общую призму, то распространение
волн полностью соответствовало бы рис. 1. с дру-
гой стороны, нужно понимать, что в УзК схемы
типа приведенных на рис. 1 обычно не использу-
ются, сигнал из точки А не может попасть в точку
С непосредственно по прямой А-С из-за фрагмен-
тарности среды 1. Кроме того, задачи и соответ-
ственно этому схемные решения в УзК не име-
ют прямых аналогий с сейсморазведкой. поэтому
термин «головная волна» в УзК не имеет такого
содержательного значения, как в сейсморазвед-
ке, и используется в УзК по большей части фор-
мально (например, в стандарте [8]). чем же можно
объяснить использование термина «головная вол-
на» (head wave) для боковой волны во второй сре-
де (в объекте контроля) в стандарте [8]? на наш
взгляд – исключительно формальной эквивалент-
ностью терминов «головная волна» и «боковая
волна». в определении головной волны по стан-
дарту сейсморазведки [1] (фрагмент 1) ничего не
говорится о первичности регистрации этой вол-
ны, а только о способе ее возникновения, поэтому
Рис. 2. сравнительное положение годографов сейсмических
волн: 1 – прямой; 2 – головной; 3 – отраженной; 4 – релеев-
ского типа
22 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
имеем два названия одной и той же волны, экви-
валентных по определению.
об особенностях термина «головная волна» в
УзК уже немного упоминалось выше. тот факт,
что термин «головная волна» в УзК и в сейсмо-
разведке существенно отличаются между собой,
конечно ясности не добавляет, но такая термино-
логическая трансформация относительно часто
происходит с терминологическими заимствова-
ниями и переносом их в специализированные об-
ласти деятельности. в УзК все несколько слож-
нее. так получилось, что здесь термин «головная
волна» одновременно означает два разных явле-
ния. например, в специализированном издании
[2] (фрагмент 2) и в работе [5] (фрагмент 4) под
головной волной понимают ползущую волну из
рис. 1 (creeping wave), в то время как в работе [9]
(фрагмент 8) под головными волнами понимает-
ся не элементарная волна, а целая совокупность
волн. Фактически речь идет о поле ультразвуко-
вого преобразователя в районе первого критиче-
ского угла.
таким образом, в области ультразвукового кон-
троля существует не только терминологическая,
но и смысловая путаница в отношении термина
«головная волна». ситуация еще более усугубля-
ется, когда во время перевода пытаются адаптиро-
вать иностранный термин «head wave» переводом
типа: «квазиоднородная», «неоднородная», «про-
дольно-поверхностная», «подповерхностная». но
даже в том случае, когда перевод звучит, как «го-
ловная волна» всегда возникает вопрос, а какая
это головная волна: как она понимается в стандар-
те [1] или как в работе [2]?
4. Проблемы терминологической неодно-
значности в Нд по ультразвуковому контролю
в принципе любую волну из трех (head wave,
creeping wave, lateral wave) можно назвать голов-
ной и это будет соответствовать какому-либо дей-
ствующему нД или определению в специальной
литературе по методам УзК, но в то же время ни
одна из этих трех волн не является головной вол-
ной в смысле стандарта [1].
с введением в действие в Украине междуна-
родных стандартов по УзК указанная путаница
только усугубляется и расширяется. это можно
легко обнаружить на информационных сайтах по
нК в интернете. авторы статьи с некоторым удив-
лением обнаружили ряд новых, креативных опре-
делений термина «головная волна» или «головные
волны». Безусловно все понимают, что к досто-
верности информации в интернете следует отно-
ситься с определенной осторожностью, но тем не
менее это очень доступная и часто полезная ин-
формационная среда, чтобы от нее отказываться.
вот, например, учебный курс лекций по УзК
[14] от известных авторов вызывает определен-
ные вопросы в части изложения понятия голов-
ных волн (параграф «3.4. Головные волны»). Для
предметного обсуждения кратко изложим содер-
жание данного параграфа:
«В реальных условиях УЗ контроля наклонным
преобразователем фронт УЗ волны излучающего
пьезоэлемента имеет неплоскую форму. От из-
лучателя, ось которого ориентирована под 1-м
критическим углом к границе раздела, на грани-
цу падают также продольные волны с углами не-
сколько меньше и несколько больше 1-го критиче-
ского. При этом в стали возбуждается несколько
типов УЗ волн. Вдоль поверхности распростра-
няется неоднородная продольно-поверхностная
волна. Эту волну, состоящую из поверхностной и
объемной компонент, называют также вытека-
ющей или ползучей…
Кроме вытекающей, возбуждается также го-
ловная волна, получившая широкое применение в
практике УЗ контроля. Головной называют про-
дольно-подповерхностную волну, возбуждаемую
при падении УЗ пучка на границу раздела под
углом, близким к первому критическому. Скорость
этой волны равна скорости продольной волны.
Своего амплитудного значения головная волна
достигает под поверхностью вдоль луча с углом
ввода 78°. Головная волна, как и вытекающая,
порождает боковые поперечные волны под тре-
тьим критическим углом к границе раздела…»
Из приведенного текста следует, что вытека-
ющая (ползущая) волна и головная волна – это
две разные волны. в вышеприведенном фрагмен-
те 4 из книги [5], напротив, прямо говорится, что
это одна и та же волна: «В советской дефекто-
скопической литературе ее называют головной
(в дальнейшем используется это название), а в
иностранной – ползущей».
наиболее простое принципиальное описание
волн, образующихся при первом критическом
угле, дано в работе [8] (см. фрагмент 7). Фактиче-
ски то же изложено в работе [9] (см. фрагмент 8).
Действительно, если установить следующую од-
нозначность между обозначениями рис. A.5 а)
из стандарта [8] и рис. 1 из работы [9]: 1 – про-
дольные волны (compression waves) ↔ подповерх-
ностная; 2 – поперечные волны (shear waves) ↔
боковая поперечная; 3 – первичная ползущая вол-
на (primary creeping wave) ↔ продольно-поверх-
ностная, то никаких различий в описании волн,
образующихся при первом критическом угле, нет.
при этом в работе [9] предложено интерферен-
цию всех трех волн назвать термином «головные
волны».
при анализе акустического поля мы можем
искусственно выделять какие-то области вну-
три него в силу их значимости или ничтожности
для данного рассмотрения, но делать это можно
23ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
в конкретных случаях, специально оговаривая
и определяя такие возможности. на наш взгляд
выделить в акустическом поле преобразователя
отдельно продольную волну, отдельно продоль-
но-подповерхностную, отдельно продольно-по-
верхностную с какими-то четкими границами не-
возможно. такое разделение носит качественный
характер и по большей части являет собой пример
ложного наукообразия. например, авторы работы
[15] ограничились тем, что назвали волну, обра-
зованную при первом критическом угле, продоль-
ной подповерхностной волной, но никак не огра-
ничили область этой волны. по крайней мере, в
работе исследовалось поведение волны на глуби-
нах от нуля вплоть до противоположной поверх-
ности и даже переотражения от нее.
Безусловно структура акустического поля
вблизи критических углов носит крайне слож-
ный характер и, очевидно, введя какие-то кри-
терии можно выделить зоны с особенностями,
установить количественные механизмы влия-
ния зон друг на друга, учесть перетоки энергии
между ними и пр. раскрытие подобных механиз-
мов может и должно быть предметом самостоя-
тельных исследований, но это совсем не значит,
что необходимо разделять поле на несколько со-
ставляющих, никак не определяя разграничения
между ними и по этой же причине путать одно с
другим. например, определение продольно-под-
поверхностной волны в работе [15] по смыс-
лу включает в себя продольно-поверхностную и
продольно-подповерхностную согласно работе
[9] (фрагмент 8). на наш взгляд, все особенно-
сти акустического поля при первом критическом
угле можно описать в рамках существующей тер-
минологии не вовлекая в процесс дополнитель-
ные понятия, которые к тому же не имеют ясно-
го определения. в общем, стремление к простоте
тоже является научным принципом, известным
как принцип «бритвы оккама», одна из форму-
лировок которого – «не следует привлекать но-
вые сущности без крайней на то необходимости».
Поэтому для качественного описания поля пре-
образователя вблизи критических углов впол-
не достаточно известных терминов: продольная
волна, ползущая волна (скользящая продольная
волна, вытекающая волна, creeping wave), боко-
вая волна (головная волна, head wave). все эти
термины известны, определены и, обычно, понят-
ны большинству специалистов. К примеру, такое
лаконичное изложение с понятной терминологи-
ей сделано в работе [8] (фрагмент 7). а вот опре-
деление границы или разницы между продольной
поверхностной волной и продольной подповерх-
ностной может быть совсем непростой задачей.
Использование уже известных терминов не
ограничивает и не упрощает возможность опи-
сывать различные физические модели. напри-
мер, известно, что сигналы боковых волн имеют
несколько иную форму, чем первоначальный им-
пульс, т. е. импульс боковой волны отличается по
форме от импульса волны, падающей на границу
раздела сред. при больших расстояниях между точ-
кой наблюдения и источником возмущения сигнал
боковой волны будет связан с сигналом падающей
волны (первоначальной) соотношением [16]:
0
( ) ( ) ,
áîê
f f t dt
τ
τ = ∫
где f(t) – мпульс падающей волны.
по этой причине спектр боковой волны имеет
меньшую ширину и больший видимый период. это
явление известно всем специалистам, занимающим-
ся методом TOFD, которые всегда наблюдают раз-
ницу в частоте первого сигнала (lateral wave) и все-
ми последующими и это различие не постоянно, а
зависит от параметров тракта. продольные волны,
которые не распространяются вдоль границы, не
обладают столь явным свойством изменения фор-
мы сигнала, но это не исключает переходной зоны
с углами продольных волн близкими к 90°, где из-
за дифракции мы сможем наблюдать это явление в
несколько менее выраженной форме, чем в скользя-
щей волне. И качественно понятно, что чем больше
угол отличается от значения 90°, тем хуже будет на-
блюдаться явление изменения формы импульса. при
этом не обязательно вводить новую волну для объ-
яснения или описания данного явления или припи-
сывать это явление исключительно ползущей волне.
лучше раскрывать механизмы, которые приводят к
подобным явлениям.
5. Так что же такое «головная волна»?
в УзК больше известен метод головных волн,
чем сама головная волна. метод головных волн
входит в ряд широко известных нормативных
документов:
• в нД [17] описана методика УзК подповерх-
ностной части сварных соединений головными
волнами;
• в нД [18] изложена методика контроля аусте-
нитной наплавки головными волнами;
• в нД [19] также приводится методика контро-
ля аустенитной наплавки головными волнами.
в работе [20] (стр. 34) дается объяснение вы-
бора термина «головная волна» для исполь-
зования в УзК: «Скорость продольных волн
больше скорости волн других типов, поэтому
неоднородная продольная волна обеспечивает
максимальную скорость переноса сигнала вдоль
поверхности твердого тела. По аналогии с сей-
смоакустикой назовем эту волну головной».
на самом же деле какой-то понятной анало-
гии с сейсмоакустикой не наблюдается. скорее
наоборот. в сейсмоакустике головной называют
24 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
боковую волну, а она вдоль поверхности не рас-
пространяется. на рис. 3 условно изображены
схемы метода преломленных волн в сейсмораз-
ведке и схема выявления подповерхностных не-
сплошностей в УзК. в сейсмоакустике головная
волна являет собой акустический эффект, благода-
ря чему она и обгоняет прямую волну, при этом
сам факт наличия головной волны является важ-
ным: второй среды может не быть, а когда она
есть, то появляется головная волна, которая по-
зволяет установить глубину залегания границы и
ее протяженность. в УзК в методе головных волн
уже по определению используют самые быстрые
(продольные) волны во второй среде. при нали-
чии отражателя они же первыми вернутся к пре-
образователю и в этом нет никакой особенности.
например, в толщинометрии используются про-
дольные волны, и именно они всегда вызывают
первый сигнал на а-скане. но ведь из этого оче-
видного факта совсем не следует аналогия с го-
ловными волнами в сейсмоакустике.
авторы той же работы [20] привели еще одно
обоснование выбора термина «головная волна»:
«Может возникнуть вопрос о том, достаточ-
но ли велико своеобразие волн рассматриваемо-
го типа по сравнению с продольными волнами,
чтобы назвать их специфическим термином «го-
ловные». На наш взгляд, такие особенности за-
ключаются в закономерном распределении ам-
плитуды напряжений под поверхностью тела,
большой ширине диаграмм направленности как в
плоскости падения, так и в плоскости поверхно-
сти изделия, возникновении боковых волн и т. д.
Совокупность этих признаков делает полезным
присвоение этим волнам специального названия».
очевидно, что приведенные соображения ни-
как не связаны с семантикой слова «головная»
или «головные». возможно специальный тер-
мин для обозначения особенностей акустическо-
го поля преобразователя вблизи поверхности объ-
екта контроля нужен и полезен, но так ли нужно
было использовать уже известный термин, кото-
рый, изначально имеет иное значение. в результа-
те мы имеем не только терминологическую пута-
ницу, но и смысловую.
Заключение
на наш взгляд было бы правильным устранить
указанную путаницу, применяя уже устоявшиеся
и не вызывающие сомнения определения:
• головной волны в работах [1, 6, 21]. при этом
термины «боковая волна» и «головная волна» счи-
таются равными друг другу, по крайней мере, фи-
зически. в УзК более правильно использовать
термин «боковая волна», т. к. термин «головная
волна» имеет явное смысловое содержание в сей-
сморазведке, а в УзК – это просто заимствование;
• ползущей волны (скользящей, вытекающей) в
работах [1, 7, 8].
в отношении употребления термина «головная
волна» в смысле [9] необходимо специально об этом
упоминать. это необходимо по той причине, что
термин «головная волна» в смысле [9] не эквивален-
тен термину головная волна из [1,2,3,5,6]. поэтому
упоминание о какой именно головной волне идет
речь позволит избежать двусмысленности, чтение
текста станет боле легким и потребует меньше вре-
мени на осмысление. в уже имеющейся нД старать-
ся понимать по контексту, о какой волне идет речь,
например, если в тексте речь идет о контроле подпо-
верхностных трещин (поднаплавочных), то, скорее
всего, под термином «головная волна» имеют ввиду
волну со свойствами в смысле [9]. в новых текстах
следует обязательно отслеживать смысловое разли-
чие термина «головная волна» и устранять потен-
циальную двусмысленность дополнительным разъ-
яснением. например, в [4] термин «creeping wave»
переведен не дословно, а с учетом принятой в рус-
скоязычной специальной литературе терминологии
УзК, а именно назван головной волной и, в резуль-
тате, приведенное определение не только не согла-
суется с понятием головной волны в смысле [9], и,
конечно, не согласуется с общеупотребительным
определением головной или боковой (head wave,
lateral wave) волны.
с точки зрения физического содержания тер-
мина головная волна в определении работы [9]
для практических специалистов ультразвуково-
го контроля можно посоветовать следующее. на
наш взгляд при работе с методом головных волн
под термином «головная волна» следует пони-
Рис. 3. сравнение распространения волн: а – в сейсморазведке в методе преломленных волн; б – в УзК в методе головных
волн (отражение от приповерхностной несплошности)
25ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
мать акустическое поле преобразователя вблизи
первого критического угла. Физически это аку-
стическое поле можно трактовать как некое сум-
марное поле или интерференцию различных волн,
определенных в работах [8, 9]. особенности этого
поля лучше всего изучать экспериментально, что
в той или иной мере все равно необходимо делать
при настройке оборудования для выявления око-
лоповерхностных несплошностей. Для тех же, кто
не ищет легких путей и не ограничивается при-
митивными моделями, можно посоветовать уже
классические работы по исследованию поля пье-
зоэлектрического преобразователя с углом вво-
да, равным или близким к первому критическому
углу [6, 9, 15, 20, 21] и др.
Для удобства, однозначности и терминологи-
ческой чистоты можно предложить заменить тер-
мин «головная волна» как он трактуется в работе
[9] каким-либо иным более адекватным названи-
ем, а уже хорошо известный в УзК метод головных
волн переименовать по имени разработчика и попу-
ляризатора этого метода – разыграева н. п.: метод
разыграева, волны разыграева. Для этого есть все
предпосылки. метод головных волн известен уже бо-
лее сорока лет и является востребованным и достаточ-
но популярным, присутствует во многих нормативных
документах по УзК, большинство специалистов знают
и суть метода и его разработчика. поэтому, это будет, с
одной стороны, заслуженно, а с другой, рационально
для поддержания терминологической строгости.
список литературы
1. Гост 16821-91 Сейсморазведка. Термины и определе-
ния.
2. ланге Ю. в., воронков в. а. (2003) Контроль неразру-
шающий акустический. Термины и определения. Спра-
вочник. москва
3. (2003) Система неразрушающего контроля. Виды (мето-
ды) и технология неразрушающего контроля. Термины и
определения. справочное пособие. серия 28. неразруша-
ющий контроль. выпуск 4. москва, Государственное уни-
тарное предприятие «научно-технический центр.
4. Гост р Исо 5577-2009 Неразрушающий контроль. Уль-
тразвуковой контроль. Словарь терминов.
5. ермолов И. н., алешин н. п., потапов а. И. (1991) Не-
разрушающий контроль. в 5 кн. Кн. 2. акустические ме-
тоды контроля: практ. пос. сухоруков в. в. (ред.). мо-
сква, высшая школа.
6. Бреховских л. м. (1973) Волны в слоистых средах. мо-
сква, наука.
7. ISO 5577:2017 Non-destructive testing — Ultrasonic testing
— Vocabulary.
8. ISO 22825:2012. Non-destructive testing of welds —
Ultrasonic testing — Testing of welds in austenitic steels and
nickel-based alloys.
9. разыграев н. п. (2004) Ультразвуковая дефектоскопия
головными волнами – физические предпосылки и прак-
тическое применение. Дефектоскопия, 9, 27–37.
10. ДстУ ENV 583-6:2005 Неруйнівний контроль. Ультраз-
вуковий контроль. Частина 6: Дифракційно-часовий ме-
тод для виявлення і визначення розмірів несуцільностей.
11. ДстУ CEN/TS 14751:2008. Зварювання. Використан-
ня дифракційно-часового методу (TOFD) для контролю
зварних швів.
12. (2007) Introduction to Phased Array Ultrasonic Technolo-
gy Applications: R/D Tech guideline. (URL: https://www.
olympus-ims.com/vi/books/pa/pa-intro/; https://www.olym-
pus-ims.com/ru/resources/738-search-resourcecontenttype.
Brochures_738-search-submit.1.
13. Бондарев в. И. (2007) Сейсморазведка. Учебник для ву-
зов. екатеринбург, Изд-во УГГУ.
14. алешин н. п., ремизов а. л., Дерябин а. а. (2015) Курс
лекций по контролю качества сварных соединений. мо-
сква, Изд-во мГтУ им. н. э. Баумана.
15. Басацкая л. в., вопилкин а. Х., ермолов И. н. и др.
(1978) К вопросу о распространении ультразвуковых
продольных волн вблизи поверхности твердого тела.
Акустический журнал, 24, 1, 15–20.
16. Хмелевской в. К., Горбачев Ю. И., Калинин а. в. (2004)
Геофизические методы исследований. Учебное посо-
бие для геологических специальностей вузов. петропав-
ловск-Камчатский, Изд-во КГпУ.
17. рД 34.17.302-97 (оп 501 ЦД-97). Котлы паровые и во-
догрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды.
Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуко-
вой контроль. Основные положения.
18. пнаэ Г-7-030-91. Унифицированные методики кон-
троля основных материалов (полуфабрикатов),
сварных соединений и наплавки оборудования и тру-
бопроводов атомных энергетических установок. Уль-
тразвуковой контроль. Часть II. Контроль сварных
соединений и наплавки.
19. соУ наеК 032:2014 «Техническое обслуживание и ре-
монт. Контроль неразрушающий ультразвуковой. Ме-
тодика контроля сварных соединений и наплавок».
20. ермолов И. н., разыграев н. п., щербинский в. Г. (1978)
Использование акустических волн головного типа для
ультразвукового контроля. Дефектоскопия, 1, 33–40.
21. ландау л. Д., лифшиц е. м. (2001) Теоретическая фи-
зика: Учеб. пособ. для вузов. в 10 т. т. 6. Гидродинамика.
москва, ФИзматлИт.
References
1. GOST 16821-91: Exploration seismology. Terms and defini-
tions [in Russian].
2. Lange, Yu.V., Voronkov, V.A. (2003) Nondestructive acous-
tic testing. Terms and definitions. In: Refer. book. Moscow
[in Russian].
3. (2003) Nondestructive testing system. Kinds (methods) and
technology of nondestructive testing. Terms and definitions.
In: Refer. book. Series 28: Nondestructive testing. Issue 4.
Moscow, State Unitary Enterprise “Scientific and Technical
Centre [in Russian].
4. GOST R ISO 5577-2009: Nondestructive testing. Ultrasonic
testing. Vocabulary of terms [in Russian].
5. Ermolov, I.N., Alyoshin, N.P., Potapov, A.I. (1991) Nonde-
structive testing. In: 5 books. Book 2: Acoustic methods of
testing. In: Manual. Ed. by V.V. Sukhorukov. Moscow: Vy-
schaya Shkola [in Russian].
6. Brekhovsky, L.M. (1973) Waves in stratified media. Mos-
cow, Nauka [in Russian].
7. ISO 5577:2017: Non-destructive testing — Ultrasonic test-
ing — Vocabulary.
8. ISO 22825:2012: Non-destructive testing of welds —Ultra-
sonic testing — Testing of welds in austenitic steels and nick-
el-based alloys.
9. Razygraev, N.P. (2004) Ultrasonic flaw detection by head
waves: Physical prerequisites and practical application. De-
fectoskopiya, 9, 27–37 [in Russian].
10. DSTU ENV 583-6:2005: Non-destructive testing. Ultrasonic
examination. Time-of-flight diffraction technique as a method
for detection and sizing of discontinuities [in Russian].
11. DSTU CEN/TS 14751:2008. Welding. Use of time-of-flight dif-
fraction method (TOFD) for examination of welds [in Russian].
12. (2007) Introduction to phased array ultrasonic technolo-
gy applications: R/D Tech guideline. (URL: https://www.
olympus-ims.com/vi/books/pa/pa-intro/; https://www.olym-
pus-ims.com/ru/resources/738-search-resourcecontenttype.
Brochures_738-search-submit.1.
13. Bondarev, V.I. (2007) Exploration seismology. In: Manual
for students of higher education institutes. Ekaterinburg, Izd-
vo UGTU [in Russian].
26 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3
А - А
14. Alyoshin, N.P., Remizov, A.L., Deryabin, A.A. (2015) A
course of lectures on quality control of welded joints. Mos-
cow, Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana [in Russian].
15. Basatskaya, L.V., Vopilkin, A.Kh., Ermolov, I.N. et al.
(1978) On propagation of ultrasonic longitudinal waves near
the surface of the solid. Akusticheskij Zhurnal, 24(1), 15–20
[in Russian].
16. Khmelevsky, V.K., Gorbachev, Yu.I., Kalinin, A.V. (2004)
Geophysical methods of investigation. In: Manual for ge-
ology specialties of higher education institutes. Petropav-
lovsk-Kamchatsky, Izd-vo KGPU [in Russian].
17. RD 34.17.302-97 (OP 501 TsD-97): Steam and water-heating boil-
ers. Steam and hot water pipelines, vessels. Welded joints. Quality
control. Ultrasonic testing. Main principles [in Russian].
18. PNAEG -7-030-91: Unified procedures for control of the
main materials (semi-finished products), welded joints and
deposits in equipment and piping of nuclear power plants.
Ultrasonic testing. Pt 2: Control of welded joints and depos-
its [in Russian].
19. SOU NAEK 032:2014: Maintenance and repair. Ultrason-
ic nondestructive testing. Procedure of testing welded joints
and deposits [in Russian].
20. Ermolov, I.N., Razygraev, N.P., Shcherbinsky, V.G. (1978)
Application of acoustic waves of head type for ultrasonic
testing. Defektoskopiya, 1, 33–40 [in Russian].
21. Landau, L.D., Lifshits, E.M. (2001) Theoretical physics. In:
Manual for students of higher education institutes. In: 10 Vol.
Vol. 6: Hydrodynamics. Moscow, FIZMATLIT [in Russian].
про термІнолоГІчнІ осоБлИвостІ в позначен-
няХ УльтразвУКовИХ ХвИль, що УтворЮЮться
прИ першомУ КрИтИчномУ КУтІ
є. о. ДавИДов, в. п. ДяДІн, а. л. шеКеро
Іез ім. є. о. патона нан України. 03150, м. Київ, вул. Кази-
мира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
метою даної роботи є дослідження практики застосування
термінів «головна хвиля», «бічна хвиля», «повзуча хвиля»,
яка на даний момент є досить неоднозначною і суперечливою.
Бібліогр. 21, табл. 2, рис. 3.
Ключові слова: акустична хвиля, головна хвиля, бічна хвиля,
повзуча хвиля, ковзна хвиля, ультразвуковий контроль
ON TERMINOLOGICAL PECULIARITIES OF
DESIGNATION OF ULTRASONIC WAVES FORMED AT
THE FIRST CRITICAL ANGLE
E. A. DAVYDOV, V. P. DYADIN, A. L. SHEKERO
E.O.Paton Electric Welding Institute of NASU,
11 Kazimir Malevich str., Kiev-150, 03680,
E-mail: office@paton.kiev.ua
The objective of this work is studying the established practice of
application of «head wave», «side wave», «creeping wave», which at
present is quite ambiguous and contradictory. 21 Ref., 2 Tables, 3 Fig.
Keywords: acoustic wave, head wave, side wave, creeping wave,
sliding wave
Поступила в редакцию
14.06.2018
новІ КнИГИ
Божидарнік В.В., Скальський В.Р., Матвіїв Ю.Я.
діагностування руйнування скловолоконних
композитів методом акустичної емісії. – К.: на-
укова думка, 2013. – 256 с.
Скальський В.Р., Божидарнік В.В., Станкевич
О.М. Акустико-емісійне діагностування типів
макроруйнування конструкційних матеріалів. –
К.: наукова думка, 2014. – 264 с.
Скальський В.Р., Божидарнік В.В., Долінська І.Я.
основи механіки руйнування для зварюваль-
ників: навч. посіб. – луцьк, 2014. – 356 с.
Назарчук З.Т., Скальський В.Р., Почапський Є.П.
Технології відбору та опрацювання низькое-
нергетичних діагностичних сигналів. – К.: на-
укова думка, 2014. – 304 с.
Скальський В.Р., Ярема Р.Я. Методи роз-
рахунку ресурсу, відновлення і відбракування
кілець буксового підшипника локомотивів. –
львів, 2015. – 288 с.
Метод акустичної емісії в дослідженні стоматоло-
гічних полімерів / В.Р. Скальський, В.Ф. Макєєв,
О.М. Станкевич, О.С. Кирманов, Б.П. Клим. – львів:
Кварт, 2015. – 150 с.
Назарчук З.Т., Неклюдов І.М., Скальський В.Р.
Метод акустичної емісії в діагностуванні кор-
пусів реакторів атомних електростанцій. – К.:
наукова думка, 2016. – 306 с.
Технічна діагностика матеріалів і конструкцій:
у 8-ми т. Том 1. експлуатаційна деградація кон-
струкційних матеріалів / Є.І. Крижанівський, О.П.
Осташ, Г.М. Никифорчин, О.З. Студент, П.В. Ясній;
за заг. ред. з.т. назарчука. – львів: простір-м, 2016.
– 360 с.
Nazarchuk Z., Skalskyi V., Serhiyenko O. Acous-
tic emission. Methodology and Application. –
Springer International Publishing AG, 2017. – XIV,
283 p.
Технічна диагностика матеріалів і конструк-
цій: у 8-ми томах. Том. 3
Моніторинг напруженого стану елементів
конструкцій з використанням електромагніт-
них хвиль оптичного діапазону. / Л. М. Лоба-
нов, Л. І. Муравський, В. А. Півторак, Т.І. Вороняк.–
львів: «простір-м», 2017. – 340 с.
В. В. Кныш, С. А. Соловей. Повышение долго-
вечности сварных соединений с усталостны-
ми повреждениями. – Киев, КпИ им. Игоря
сикорского, 2017. – 315 с. твердый переплет,
150×225 мм.
|