Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль
Експериментально показано значний вплив наявності заглибин поверхні елемента конструкцій на результати вимірювання розподілу швидкості поверхневих акустичних хвиль за використання п’єзоелектричних контактних перетворювачів із жорстким з’єднанням збуджуючої та реєструючої призм. Встановлено, що відхи...
Saved in:
| Published in: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167597 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль / В.Р. Скальський, О.М. Мокрий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 24-29. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859617804157714432 |
|---|---|
| author | Скальський, В.Р. Мокрий, О.М. |
| author_facet | Скальський, В.Р. Мокрий, О.М. |
| citation_txt | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль / В.Р. Скальський, О.М. Мокрий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 24-29. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Експериментально показано значний вплив наявності заглибин поверхні елемента конструкцій на результати вимірювання розподілу швидкості поверхневих акустичних хвиль за використання п’єзоелектричних контактних перетворювачів із жорстким з’єднанням збуджуючої та реєструючої призм. Встановлено, що відхилення від площини спричинює появу додаткової затримки акустичного сигналу, що може призводити до суттєвої похибки вимірювання швидкості. Стверджується, що така часова затримка спричинена проходженням акустичного сигналу через додатковий шар контактної рідини, який виникає між призмою перетворювача та поверхнею досліджуваного матеріалу.
Экспериментально показано значительное влияние наличия углублений поверхности элемента конструкций на результаты измерения распределения скорости поверхностных акустических волн при использовании пьезоэлектрических контактных преобразователей с жестким соединением возбуждающей и регистрирующей призм. Установлено, что отклонение от плоскости служит причиной появления дополнительной задержки акустического сигнала, что может приводить к существенной погрешности измерения скорости. Утверждается, что такая временная задержка вызвана прохождениям акустического сигнала через дополнительный слой контактной жидкости, который возникает между призмой преобразователя и поверхностью исследуемого материала.
The considerable impact of presence of depressions on the surface of a structural element on the results of measurement of distribution of surface acoustic wave velocity was shown experimentally for the case of application of piezoelectric contact transducers with rigid coupling of the exciting and recording prisms. It is found that deviations from a plane result in an additional delay of the acoustic signal that may lead to a significant error in velocity measurement. It is stated that a temporary delay is caused by acoustic signal passing through an additional layer of couplant that forms between the transducer prism and studied material surface.
|
| first_indexed | 2025-11-28T22:20:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
24 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
УДК 534.6 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.04.02
ВПЛИВ ЗАГЛИБИН ПОВЕРХНІ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ
НА ВИМІРЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ПОВЕРХНЕВИХ
АКУСТИЧНИХ ХВИЛЬ
В. Р. СКАЛЬСЬКИЙ, О. М. МОКРИЙ
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, м.Львів, вул.Наукова, 5.
E-mail:skalsky.v@gmail.com, mokomo2323@gmail.com
Експериментально показано значний вплив наявності заглибин поверхні елемента конструкцій на результати вимірюван-
ня розподілу швидкості поверхневих акустичних хвиль за використання п’єзоелектричних контактних перетворювачів
із жорстким з’єднанням збуджуючої та реєструючої призм. Встановлено, що відхилення від площини спричинює появу
додаткової затримки акустичного сигналу, що може призводити до суттєвої похибки вимірювання швидкості. Ствер-
джується, що така часова затримка спричинена проходженням акустичного сигналу через додатковий шар контактної
рідини, який виникає між призмою перетворювача та поверхнею досліджуваного матеріалу. Бібліогр.10, рис. 7.
К л ю ч о в і с л о в а : елементи конструкцій, поверхня, поверхневі акустичні хвилі
Зміна швидкості акустичних хвиль є ефектив-
ним інструментом діагностування стану металів
і сплавів [1–3]. Особливо зручно тут використо-
вувати поверхневі акустичні хвилі (ПАХ), оскіль-
ки на поверхні елемента конструкцій є доступ до
його різних ділянок, в яких можна їх збуджувати
та реєструвати. Величина швидкості ПАХ зале-
жить від пружних модулів та густини середовища,
в якому вона поширюється і є чутливою до бага-
тьох процесів, які спричиняють її зміну. Вимірю-
ючи швидкість ПАХ, можна досліджувати тексту-
ру металу [4], залишкові механічні напруження
[5], наявність різноманітних дефектів та структу-
ру металу [3] тощо. Велика кількість чинників, що
впливають на величину зміни швидкості ПАХ, з
одного боку дозволяє використовувати її для діа-
гностування стану металу, а з іншого ускладнює
інтерпретацію отриманих результатів.
Ефективним для оцінювання стану металу є
визначення розподілу швидкості ПАХ на поверх-
ні елемента конструкції. Характер такого розподі-
лу містить додаткову інформацію, яка може бути
використана для діагностування. Часто різні ді-
лянки елемента конструкції піддаються неодно-
рідним впливам температури, механічних напру-
жень, хімічних та інших чинників. Звідси зміни
стану металу проходять нерівномірно по його
об’єму та площі поверхні. Порівнюючи швидкість
ПАХ в різних ділянках, можна оцінити вплив фі-
зичних чинників на стан металу. Наприклад, якщо
існує певний розподіл циклічних механічних на-
пружень в елементі конструкції, то можна оціню-
вати зміну стану металу під дією цих напружень
на основі вимірювання розподілу швидкості ПАХ
[3]. Іншим прикладом можуть бути неоднакові
зміни стану металу в верхній та нижній части-
нах трубопроводів, що відбуваються за рахунок
різного хімічного впливу середовища, яке зна-
ходиться в ньому. Ще одним прикладом викори-
стання вимірювання розподілу швидкості на по-
верхні досліджуваної конструкції є можливість
оцінювати залишкові механічні напруження на
основі акустопружного ефекту. Їх величина є, як
правило, неоднорідна по об’єму конструкції, що
дає можливість відділити зміну швидкості ПАХ,
спричинену механічними напруженнями, від змін,
які зумовлені іншими фізичними чинниками.
Отже, вимірювання розподілу швидкості ПАХ по
поверхні металу є дієвим інструментом для оцін-
ки його стану, а розроблення методики є важли-
вим та актуальним завданням. В багатьох випад-
ках величина зміни швидкості ПАХ становить
кілька відсотків і менше, що вимагає відповідної
прецизійної методики вимірювань.
Ефективною методикою, яка дозволяє забезпе-
чувати високу точність вимірювань є використан-
ня контактних п’єзоелектричних перетворювачів
для збудження та реєстрації ПАХ, в яких збуджу-
юча та реєструюча частини пристрою жорстко
з’єднані (рис. 1) [3, 6]. П’єзоелемент збуджує по-
здовжню акустичну хвилю, яка проходить приз-
му і на поверхні призма-метал трансформується в
ПАХ. Пройшовши відстань між призмами, ПАХ
на поверхні іншої призми перетворюється знову
Рис. 1. Конструкція перетворювача з жорстким з'єднанням,
L – база перетворювача© В. Р. Скальський, О. М. Мокрий, 2018
25ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
у об’ємну хвилю, яка реєструється приймальним
п’єзоелементом. Перевагою таких перетворюва-
чів є постійність відстані між збуджуючою та ре-
єструючою призмами, що забезпечує стабільність
бази вимірювань і позбавляє необхідності її по-
стійно вимірювати.
Дана методика може бути використана для до-
слідження і контролю багатьох пошкоджень на
поверхні металів. Разом з тим існують деякі за-
гальні обмеження її застосування і одним із них є
вплив нерівностей поверхні матеріалу на резуль-
тат вимірювання розподілу швидкості ПАХ. Оцін-
ка і врахування похибки вимірювання швидкості,
яка спричинена нерівністю поверхні досліджува-
ного матеріалу, є важливою для практичного вико-
ристання ПАХ в неруйнівному контролі, оскільки
об’єкти контролю часто мають форму поверхні,
яка відхиляється від площини. Для зменшення
впливу локального відхилення форми рекоменду-
ють зменшити площу контактної ділянки перетво-
рювача [3]. У роботі [7] досліджено вплив криво-
лінійності поверхні на швидкість ПАХ. Разом з
тим виникнення похибки вимірювання швидкості,
яка пов’язана зі складною формою поверхні, не-
достатньо вивчено і, зазвичай, її вплив на резуль-
тати вимірювань ігнорують [3, 8, 9]. Як показано
далі, такий підхід може призвести до значних по-
милок під час вимірювання швидкості ПАХ.
В даній роботі проаналізовано вплив відхилен-
ня форми поверхні від площини на визначення
швидкості ПАХ за використання перетворювача,
в якому жорстко з’єднані випромінююча та при-
ймальні призми. Розглядався випадок, коли по-
верхня досліджуваного елемента є плоскою і в ній
створена локальна заглибина. Незначні відхилен-
ня від площини можуть призводити до зміни часу
проходження акустичного сигналу і помилково
трактуватись як локальна зміна швидкості ПАХ.
Можна припустити, що зміна часу проходжен-
ня акустичної хвилі, спричинена відхиленням
форми поверхні від площини, пов’язана з кілько-
ма механізмами. Один з них зумовлений зміною
умов проходження акустичної хвилі із контактної
ділянки збуджуючої призми перетворювача в зра-
зок і навпаки – із зразка в приймальну призму пе-
ретворювача. Інші механізми спричинені зміною
швидкості ПАХ на криволінійній поверхні твер-
дого тіла і зміною довжини шляху, який прохо-
дить хвиля. Проводиться вивчення впливу нерів-
ності поверхні на вимірювання швидкості ПАХ
лише за механізмом, який спричинений зміною
умов проходження акустичної хвилі із перетворю-
вача в досліджуваний матеріал і навпаки. Розмір
нерівності поверхні приймався більшим за кон-
тактну ділянку призм перетворювача.
Методика досліджень. Для вивчення впливу
відхилення форми поверхні зразка від площини
використовували зразки розміром 150×15×10 мм
із маловуглецевої сталі, в яких були створені ло-
кальні заглибини глибиною 0,1…0,5 мм і попереч-
ним розміром 8…16 мм. (рис. 2). Використовува-
ли жорстко з’єднаний перетворювач із розміром
контактних ділянок збуджуючої і реєструючої призм
5 мм і відстанню між ними L = 20 мм (рис. 1). Ви-
мірювали зміну часу проходження акустичного
сигналу залежно від положення перетворювача
на поверхні зразка відносно заглибини. В яко-
сті контактної рідини використовували гліцерин,
масло І-20, евкаліптове масло. Акустичну хви-
лю збуджували у вигляді радіоімпульсу тривалі-
стю кілька мікросекунд і частотою заповнення
3 МГц. Похибка визначення часу проходження
акустичного сигналу становила 4 нс. Використо-
вували методику вимірювання часу затримки сиг-
налу, описану у праці [10]. Досліджували розподіл
швидкості ПАХ вздовж прямої, яка проходила че-
рез ділянку із заглибиною. Перетворювач пересу-
вали в напрямку поширення ПАХ з дискретністю 1
мм і вимірювали час проходження акустичного сиг-
налу по шляху: збуджуюча частина перетворювача
– поверхня зразка – приймальна частина перетворю-
вача. Положення перетворювача визначали за коор-
динатою його краю.
На рис. 3 показано результати розподілу зміни
часу проходження акустичного сигналу від поло-
ження перетворювача на поверхні матеріалу. На
графіках спостерігали два максимуми, величи-
на яких зростає із ростом глибини заглибини. Ці
максимуми часової затримки акустичного сигна-
лу виникають, коли контактні ділянки призм пе-
ретворювача співпадають з місцем заглибини.
Оскільки перетворювач послідовно пересувають
по поверхні матеріалу, то на початку графіка його
контактні поверхні повністю лежать на плоскій
ділянці зразка і час проходження ПАХ по зразку
в цьому положенні приймається за нульовий рі-
вень. З подальшим переміщенням перетворюва-
ча приймальна частина насувається на заглибину,
час проходження сигналу зростає і після того, як
вона проходить її, знову зменшується. За подаль-
шого переміщення перетворювача його призми
знаходяться на плоскій ділянці зразка, а заглибина
знаходиться між ними. Зміщуючи перетворювач
далі по поверхні, на ділянку впадини насуваєть-
ся інша призма перетворювача, що знову супрово-
Рис. 2. Розміщення перетворювача на поверхні зразка
із заглибиною. Стрілкою показано напрям переміщення
перетворювача
26 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
джується збільшенням часового зміщення проход-
ження сигналу. Таким чином, наявність впадини
на поверхні зразка спричиняє часову затримку
акустичного сигналу, яка залежить від взаємного
розміщення призм перетворювачів та заглибини.
На рис. 3 приведені результати для заглибин двох
розмірів: 8 і 16 мм. Як видно з графіків, часова
затримка зростає із ростом глибини заглибини і
зменшується з ростом її ширини.
Для більш детального аналізу механізму ви-
никнення часового зміщення на рис. 4 приведено
залежності цього зміщення від координат центру
правої (а) і лівої (б) контактних ділянок призм пе-
ретворювача відносно форми поверхні зразка. На
рис. 4, а видно, що положення першого часового
максимуму співпадає з правою частиною заглиби-
ни, тобто часовий зсув виникає, коли права приз-
ма перетворювача проходить через праву части-
ну заглибини. Відповідно на рис. 4, б максимум
співпадає з лівою частиною заглибини. Це дає
підстави вважати, що наявність двох максимумів
пов’язана з існуванням двох призм в перетворюва-
чі. Кожна з призм дає збільшення часу проходжен-
ня сигналу, коли їх положення співпадає із нахи-
леною ділянкою поверхні матеріалу, причому для
різних призм нахил поверхні є різного знаку.
Оскільки часове зміщення акустичного сиг-
налу пов’язано із проходженням ним шару кон-
тактної рідини, то були проведені дослідження із
використанням різних її видів. Результати експе-
рименту для заглибини глибиною 0,3 мм і шири-
ною 16 мм показані на рис. 5. Використовували
контактні рідини з різною швидкістю поширення
акустичних хвиль. Так, в гліцерині швидкість ста-
новить 1920 м/с, в маслі І-20 – 1500 м/с, в евкаліп-
товому маслі – 1270 м/с. Аналогічні дослідження
були проведені для заглибин 0,1, 0,2 та 0,4 мм. В
усіх випадках спостерігається збільшення часо-
вої затримки зі зменшенням швидкості акустичної
хвилі контактної рідини.
Рис. 3. Залежність часового зміщення проходження акустичного сигналу через жорстко з’єднаний перетворювач залежно від його
положення за наявності заглибини на поверхні зразка: а – ширина заглибини 8 мм; б – 16; цифри на графіку показують її глибину
Рис. 4. Взаємне розміщення заглибини на поверхні зразка та часового зміщення акустичного сигналу від положення перетво-
рювача. а – часове зміщення залежно від координати правої призми перетворювача, б – часове зміщення залежно від коорди-
нати лівої призми перетворювача, – часове зміщення, – форма заглибини
Рис. 5. Розподіл часового зсуву проходження акустичного
сигналу для різних контактних рідин: 1 – гліцерин; 2 – масло
І-20; 3 – евкаліптове масло
27ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Аналіз отриманих результатів. Як видно з
результатів проведених експериментів, нерівності
поверхні, які більші за розмір робочої ділянки збу-
джуючої і приймаючої частин перетворювача, мо-
жуть сильно вплинути на результат вимірювання
часової затримки сигналу. Якісно виникнення до-
даткової часової затримки можна пояснити так. У
випадку наявності зміни кривини поверхні мате-
ріалу виникає щілина між поверхнею контактної
ділянки перетворювача та поверхнею досліджува-
ного матеріалу. Ця щілина заповнюється контак-
тною рідиною і акустична хвиля повинна пройти
додатково шар цієї рідини, що спричинює часову
затримку сигналу. Відповідно величина часової
затримки визначається кутом нахилу контактної
ділянки перетворювача відносно поверхні матері-
алу. На рис. 6 приведено залежність величини часо-
вої затримки сигналу від глибини заглибини. Вид-
но, що спостерігається монотонна, майже лінійна
залежність між цими величинами. Це пояснюється
тим, що зі збільшенням глибини заглибини зростає
розмір щілини між поверхнею призми перетворюва-
ча та поверхнею досліджуваного матеріалу.
Важливим також є положення цієї щілини від-
носно призми перетворювача. На рис. 7 схематич-
но показані чотири можливі положення перетво-
рювача відносно заглибини. Оскільки в ділянці
контакту поверхні призми перетворювача та ма-
теріалу є непаралельні, то контакт відбувається
тільки одним ребром призми. Як видно з рис. 7,
для кожної призми перетворювача контакт мате-
ріалу може бути або з ребром ближнім до п’єзо-
елемента (наприклад, права призма в положенні 2
на рис. 7), або з протилежним до п’єзоелемента
ребром (наприклад, обидві призми в положенні 1
на рис. 7). Залежно від того, яким ребром приз-
ма контактує з поверхнею матеріалу, величина до-
даткового часового зміщення має різну величину.
Як показано на рис. 1, акустична хвиля прохо-
дить в призму з протилежного від п’єзоелемента
боку. Тому за контакту із матеріалом протилеж-
ного від п’єзоелемента ребра, час проходження
акустичного сигналу практично не збільшується.
У випадку контакту призми з ребром, ближнім до
п’єзоелемента, виникає щілина, яка заповнюєть-
ся контактною рідиною і яку повинна пройти до-
датково акустична хвиля. Залежності, показані на
рис. 4, підтверджують правильність міркувань. На
рис. 4, а показано залежність приросту часу про-
ходження сигналу від положення правої призми
перетворювача, а на рис. 4, б – лівої. Видно, що
максимум часового приросту виникає, коли пра-
ва призма перетворювача знаходиться в положен-
ні, що відповідає позиції 2 на рис. 7. Відповідно
положення лівої призми призводить до додаткової
часової затримки, коли вона знаходиться в пози-
ції 3 рис. 7. Таким чином, збільшення часу про-
ходження акустичної хвилі відбувається тільки у
випадку, коли призма перетворювача контактує
з поверхнею матеріалу ребром, протилежним до
п’єзоелемента. Ці експериментальні результати
підтверджують пояснення виникнення часової за-
тримки акустичного сигналу.
Оскільки затримка акустичного сигналу пропо-
рційна часу проходження акустичної хвилі через
шар контактної рідини, то вона залежить від швид-
кості акустичної хвилі в рідині. На рис. 5 приведе-
на залежність часової затримки акустичного сиг-
налу від типу контактної рідини. Спостерігається
монотонне збільшення часу затримки акустичного
сигналу зі зменшенням швидкості акустичної хви-
лі в контактній рідині, що підтверджує правильність
тлумачення запропонованого механізму зміни часу
проходження акустичної хвилі.
На основі врахування швидкості акустичних
хвиль в контактних рідинах та відповідних вели-
чин часових затримок можна розрахувати ефек-
тивну товщину їх шару. Значення товщини цього
Рис. 6. Залежність максимуму часового зміщення від глибини
заглибини; h – глибина заглибини
Рис. 7. Можливі положення перетворювача відносно
заглибини
28 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
шару узгоджується із розміром щілини між приз-
мою перетворювача та поверхнею зразка. Напри-
клад, для заглибини глибиною 0,3 мм розрахована
ефективна товщина шару контактної рідини ста-
новить 0,15 мм, а товщина клиновидної щілини
між перетворювачем та зразком змінюється від 0
до 0,23 мм. Отримана залежність часової затрим-
ки від величини швидкості акустичної хвилі в
контактній рідині вказує на можливість зменши-
ти вплив нерівності поверхні шляхом підбору від-
повідної рідини. Можна рекомендувати викори-
стання контактної рідини із великою швидкістю
поширення акустичних хвиль для зменшення ча-
сової затримки, спричиненої нерівністю поверхні.
На основі отриманих експериментальних резуль-
татів можна зробити висновок про значний вплив
нерівності поверхні на результати вимірювання
швидкості. Похибка вимірювання часу проходження
ПАХ може становити, залежно від форми заглиби-
ни і типу контактної рідини, десятки і сотні наносе-
кунд. Для нашого перетворювача із величиною бази
вимірювання 20 мм час проходження ПАХ для сталі
становить 6,7 мкс. Відповідно похибка вимірюван-
ня часу, спричинена формою поверхні, може пере-
вищувати 1 %, що є значною величиною, оскіль-
ки часто досліджувані ефекти призводять до зміни
швидкості, яка є меншою кількох відсотків. Таким
чином, за наявності відхилення форми поверхні від
площини необхідно враховувати можливий її вклад
у зміну часу проходження акустичного сигналу.
Висновки
Вплив нерівності поверхні досліджуваного ма-
теріалу на вимірювання швидкості ПАХ проявля-
ється у додатковій часовій затримці сигналу.
Виникнення часової затримки проходження акус-
тичного сигналу внаслідок нерівності поверхні від-
бувається за рахунок часу проходження акустичного
сигналу через додатковий шар контактної рідини.
Часова затримка акустичного сигналу залежить
від типу контактної рідини, яка використовується.
Для зменшення похибки вимірювання швидкості
ПАХ на поверхні із нерівностями пропонується ви-
користовувати контактну рідину з якомога більшою
швидкістю поширення акустичних хвиль.
Часова затримка, спричинена відхиленням
форми досліджуваного матеріалу від площини,
може становити суттєву величину і повинна бути
врахована під час визначення швидкості ПАХ.
Список літератури
1. Скальський В. Р., Назарчук З. Т., Гірний С. І. (2012)
Вплив електролітично поглиненого водню на модуль
Юнга конструкційної сталі. Фізико-хімічна механіка ма-
теріалів, 4, 68–75.
2. Запорожец О. И., Дордиенко Н. А., Михайловский В. А.
(2016) Акустические и упругие свойства составляющих
стенки корпуса реактора ВВЭР-440. Металлофизика и
новейшие технологии, 6, 795–813.
3. Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Комаров К. Л. (1996) Скорость
звука и структура стали и сплавов. Новосибирск, Наука.
4. Levesque D., Lim C. S., Padioleau C., Blouin A. (2011)
Measurement of texture in steel by laser-ultrasonic surface
waves. Journal of Physics: Cоnference Series, 278, 1–4.
5. Пуро А. Э. (1996) Акустическая томография поверхност-
ных напряжений. Акустический журнал, 42, 1, 112–115.
6. Johnson C. (1993) The spatial resolution of Rayleigh wave
acoustoelastic measurement of stress. Review of Progress in
Quantitative Nondestructive Evaluation. Vol.12 Edited by
Thompson and D.E. Chimenti, New York, Plenum Press,
2121–2128.
7. Викторов И. А. (1981) Звуковые поверхностные волны в
твердых телах. Mосква, Наука.
8. The Stress State Identification of Critical Bridge Component
using Nonlinear Acoustic (2014). Final Report for NCHRP
IDEA, Project 158.
9. Mokryy O., Tsyrulnyk O. (2016) Technique for Measuring
Spatial Distribution of the Surface Acoustic Wave Velocity
in Metals. Archives of Acoustics, 4, 741–746.
10. Мокрий О. М., Кошовий В. В., Семак П. М. (2014) Ме-
тодика вимірювання швидкості поверхневих акустичних
хвиль для діагностики стану металу. Відбір і обробка ін-
формації. 41(117), 43–48.
References
1. Skalsky, V.R., Nazarchuk, Z.T., Gigny, S.Y. (2012) Effect of
electrolytically absorbed hydrogen on Young’s modulus of
structural steel. Fizyko-Khimichna Mekhanika Materialiv, 4,
68-75 [in Ukrainian].
2. Zaporozhets, O.I., Dordienko, N.A., Mikhajlovsky, V.A.
(2016) Acoustic and elastic properties of the components of
WWER-440 reactor vessel wall. Metallofizika i Novejshie
Tekhnologii, 6, 795-813 [in Russian].
3. Muraviov, V.V., Zuev, L.B., Komarov, K.L. (1996) Velocity
of sound and structure of steel and alloys. Novosibirsk,
Nauka [in Russian].
4. Levesque, D., Lim, C.S., Padioleau, C., Blouin, A. (2011)
Measurement of texture in steel by laser-ultrasonic surface
waves. J. of Physics: Conference Series, 278, 1-4.
5. Puro, A.E. (1996) Acoustic tomography of surface stresses.
Akusticheskij Zhurnal, 42(1), 112-115 [in Russian].
6. Johnson, C. (1993) The spatial resolution of Rayleigh wave
acoustoelastic measurement of stress. Review of Progress
in Quantitative Nondestructive Evaluation. Vol. 12. Ed. by
Thompson and D.E. Chimenti, New York, Plenum Press,
2121-2128.
7. Viktorov, I.A. (1981) Sound surface waves in solid bodies.
Moscow, Nauka [in Russian].
8. (2014) The stress state identification of critical bridge
component using nonlinear acoustic. Final Report for
NCHRP IDEA, Project 158.
9. Mokryy, O., Tsyrulnyk, O. (2016) Technique for measuring
spatial distribution of the surface acoustic wave velocity in
metals. Archives of Acoustics, 4, 741-746.
10. Mokry, O.M., Koshovy, V.V., Semak, P.M. (2014) Procedure
of measurement of the velocity of surface acoustic waves
for diagnostics of metal state. Vidbir i Obrobka Informatsii,
41(117), 43-48 [in Ukrainian].
ВЛИЯНИЕ УГЛУБЛЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ НА ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОВЕРХ-
НОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН
В. Р. СКАЛЬСКИЙ, О. М. МОКРЫЙ
Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко НАН
Украины, г. Львов, ул.Научная, 5. E-mail:skalsky.v@gmail.
com, mokomo2323@gmail.com
Экспериментально показано значительное влияние наличия
углублений поверхности элемента конструкций на результаты
измерения распределения скорости поверхностных акустиче-
ских волн при использовании пьезоэлектрических контактных
29ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
преобразователей с жестким соединением возбуждающей и
регистрирующей призм. Установлено, что отклонение от пло-
скости служит причиной появления дополнительной задержки
акустического сигнала, что может приводить к существенной
погрешности измерения скорости. Утверждается, что такая
временная задержка вызвана прохождениям акустического
сигнала через дополнительный слой контактной жидкости,
который возникает между призмой преобразователя и поверх-
ностью исследуемого материала. Библиогр. 10, рис. 7.
Ключевые слова: элементы конструкций, поверхность, поверх-
ностные акустические волны
INFLUENCE OF DEPRESSIONS ON THE SURFACE OF
STRUCTURAL ELEMENTS ON MEASUREMENT OF THE
VELOCITY OF SURFACE ACOUSTIC WAVES
V.R. SKALSKII, O.M. MOKRYI
G.V.Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine,
5 Naukova Str., Lviv, E-mail: skalsky.v@gmail.com,
mokomo2323@gmail.com
The considerable impact of presence of depressions on the surface
of a structural element on the results of measurement of distribu-
tion of surface acoustic wave velocity was shown experimentally
for the case of application of piezoelectric contact transducers with
rigid coupling of the exciting and recording prisms. It is found that
deviations from a plane result in an additional delay of the acoustic
signal that may lead to a significant error in velocity measurement.
It is stated that a temporary delay is caused by acoustic signal
passing through an additional layer of couplant that forms between
the transducer prism and studied material surface. 10 Ref., 7 Fig.
Keywords: structural elements, surface, surface acoustic waves
Надійшла до редакції
31.05.2018
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167597 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T22:20:14Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Скальський, В.Р. Мокрий, О.М. 2020-04-01T07:21:52Z 2020-04-01T07:21:52Z 2018 Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль / В.Р. Скальський, О.М. Мокрий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 24-29. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0235-3474 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.04.02 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167597 534.6 Експериментально показано значний вплив наявності заглибин поверхні елемента конструкцій на результати вимірювання розподілу швидкості поверхневих акустичних хвиль за використання п’єзоелектричних контактних перетворювачів із жорстким з’єднанням збуджуючої та реєструючої призм. Встановлено, що відхилення від площини спричинює появу додаткової затримки акустичного сигналу, що може призводити до суттєвої похибки вимірювання швидкості. Стверджується, що така часова затримка спричинена проходженням акустичного сигналу через додатковий шар контактної рідини, який виникає між призмою перетворювача та поверхнею досліджуваного матеріалу. Экспериментально показано значительное влияние наличия углублений поверхности элемента конструкций на результаты измерения распределения скорости поверхностных акустических волн при использовании пьезоэлектрических контактных преобразователей с жестким соединением возбуждающей и регистрирующей призм. Установлено, что отклонение от плоскости служит причиной появления дополнительной задержки акустического сигнала, что может приводить к существенной погрешности измерения скорости. Утверждается, что такая временная задержка вызвана прохождениям акустического сигнала через дополнительный слой контактной жидкости, который возникает между призмой преобразователя и поверхностью исследуемого материала. The considerable impact of presence of depressions on the surface of a structural element on the results of measurement of distribution of surface acoustic wave velocity was shown experimentally for the case of application of piezoelectric contact transducers with rigid coupling of the exciting and recording prisms. It is found that deviations from a plane result in an additional delay of the acoustic signal that may lead to a significant error in velocity measurement. It is stated that a temporary delay is caused by acoustic signal passing through an additional layer of couplant that forms between the transducer prism and studied material surface. uk Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Научно-технический раздел Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль Влияние углублений поверхности элементов конструкций на измерение скорости поверхностных акустических волн Influence of depressions on the surface of structural elements on measurement of the velocity of surface acoustic waves Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль Скальський, В.Р. Мокрий, О.М. Научно-технический раздел |
| title | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| title_alt | Влияние углублений поверхности элементов конструкций на измерение скорости поверхностных акустических волн Influence of depressions on the surface of structural elements on measurement of the velocity of surface acoustic waves |
| title_full | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| title_fullStr | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| title_full_unstemmed | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| title_short | Вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| title_sort | вплив заглибин поверхні елементів конструкцій на вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167597 |
| work_keys_str_mv | AT skalʹsʹkiivr vplivzaglibinpoverhníelementívkonstrukcíinavimírûvannâšvidkostípoverhnevihakustičnihhvilʹ AT mokriiom vplivzaglibinpoverhníelementívkonstrukcíinavimírûvannâšvidkostípoverhnevihakustičnihhvilʹ AT skalʹsʹkiivr vliânieuglubleniipoverhnostiélementovkonstrukciinaizmerenieskorostipoverhnostnyhakustičeskihvoln AT mokriiom vliânieuglubleniipoverhnostiélementovkonstrukciinaizmerenieskorostipoverhnostnyhakustičeskihvoln AT skalʹsʹkiivr influenceofdepressionsonthesurfaceofstructuralelementsonmeasurementofthevelocityofsurfaceacousticwaves AT mokriiom influenceofdepressionsonthesurfaceofstructuralelementsonmeasurementofthevelocityofsurfaceacousticwaves |