- PII
- S30344980S0130308225110033-1
- DOI
- 10.7868/S3034498025110033
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 11
- Pages
- 28-43
- Abstract
- The article proposes a method for improving the accuracy of measuring the parameters of frequency-dependent attenuation of longitudinal ultrasonic waves in solids using standard flaw detectors and piezoelectric transducers (PEP). Traditional approaches such as Papadakis and Roth methods are considered and their limitations are revealed due to the difficulties of accounting for reflection coefficients, wave front divergence and the influence of the contact layer. An improved method based on the Rota method using a multi-frequency correction of the wavefront divergence is proposed, and an optimization method based on the NSGA-II genetic multicriteria algorithm for estimating attenuation parameters is proposed. The analysis of factors affecting the measurement accuracy is carried out, such as: frequency characteristics of the PEP, amplitude measurement errors, the presence of structural noise, sampling step, energy leakage at the boundaries of the sample, etc. The results of numerical experiments performed in the CIVA program, when using a converter with an operating frequency of 5 MHz, showed a relative error in measuring the speed of sound at ± 0,1%, attenuation coefficient ±1,5 %, and degree of frequency dependence ±20 %. A model experiment on a steel sample with two “steps” of 12 and 20 mm using a converter with an operating frequency of 10 MHz confirmed the practical applicability of the method: the relative error in measuring the longitudinal wave velocity for two “steps” can be estimated as ±0,1 %, the attenuation coefficient ±1 % and the degree of frequency dependence ±2 %. To increase accuracy, it is recommended to use PEP with an operating frequency of 10 MHz and the use of separately combined converters.
- Keywords
- измерение частотно-зависимого затухания определение параметров структуры металла
- Date of publication
- 19.12.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 16
References
- 1. Данилов В.Н., Ушаков В.М. Оценка средних размеров зерен в металле и их разброса по измерению амплитуды донных сигналов продольных волн с различным числом отражений // Контроль. Диагностика. 2024. № 8. С. 4—16. DOI: 10.14489/td.2024.08.pp.004-016
- 2. Ермолов И.Н. Методики измерения затухания продольных волн // Дефектоскопия. 1995. № 7. С. 3—12.
- 3. ОСТ 108.961.07-83 «Отливки для энергетического оборудования. Методика ультразвукового контроля».
- 4. Карташев В.Г., Трунов Э.И. Измерение коэффициента затухания ультразвуковых волн в неоднородных материалах при одностороннем доступе // Вестник МЭИ. 2018. № 6. С. 136—141. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-6-136-141
- 5. Мансфельд А.Д., Рейман А.М. О возможности измерения коэффициента затухания ультразвука в слоистых средах при одностороннем доступе к объекту // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 2. С. 211—218.
- 6. Базылев П.В., Луговой В.А., Снытко С.Л., Андрианова Н.С., Рудаков В.К. Эталонная установка для комплексных измерений акустических параметров твердых сред // Измерительная техника. 2023. № 2. С. 55—62.
- 7. Fuhrmann T.A., Mehle K., Waltschew D., Jenderka K.-V. Determination of frequency de-pendent ultrasound absorption by means of radiation force based power measurements / Proceedings of the 23rd International Congress on Acoustics, 9—13 September 2019 in Aachen, Germany.
- 8. ГОСТ Р МЭК 61161—2019 «Государственная система обеспечения единства измерений. Мощность ультразвука в жидкостях. Общие требования к выполнению измерений методом уравновешивания радиационной силы». URL: https://rosgosts.ru/file/gost/17/020/gost_r_mek_61161-2019.pdf (дата обращения: 17.06.2025).
- 9. Bass R. Diffraction Effects in the Ultrasonic Field of a Piston Source // Journal of the Acoustical Society of America. 1958. V. 30. P. 602—605. DOI:10.1121/1.1909706
- 10. Данилов В.Н., Ермолов И.Н. Изменение амплитуды донного сигнала с расстоянием // Дефектоскопия. 1998. № 5. С. 57—63.
- 11. Ушаков Г. Д., Ушаков М.Г. Экспериментальное изучение рассеивания упругих волн на шероховатой границе раздела // Геология и геофизика. 1993. T. 34. № 2. С. 103—111.
- 12. Описание типа к свидетельству №78222. URL: https://acnkru.ru/wp-content/uploads/2021/11/opisanie-79145-20.pdf (дата обращения: 09.07.2025).
- 13. Данилов В.Н. К расчету эхосигналов поперечных и продольных волн от отражателей с плоскими поверхностями // Дефектоскопия. 2010. № 1. С. 34—55.
- 14. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Коколев С.А., Ромашкин С.В., Тихонов Д.С. Расчет АРД-диаграмм для изображений, восстановленных методом цифровой фокусировки изображения // Дефектоскопия. 2024. № 5. С. 3—12.
- 15. Yang X.S. Nature-Inspired Metaheuristic Algorithms. Luniver press, 2010. 148 p.
- 16. Гарагулова А.К., Горбачева Д.О., Чирков Д.В. Сравнение генетических алгоритмов MOGA и NSGA-II на задаче оптимизации формы рабочего колеса гидротурбины // Вычислительные технологии. 2018. Т. 23. № 5. С. 21—36.
- 17. Официальный сайт фирмы EXTENDE. Текст: электронный // EXTENDE. URL: https://www.extende.com/ndt (дата обращения: 13.05.2025).
- 18. Базулин Е.Г., Крылович А.А. Измерение времени прихода ультразвукового импульса методом построения модели сигнала для определения скорости его распространения // Дефектоскопия. 2023. № 12. С. 3—18.
- 19. Рудин А.В., Семенова А.Д., Костин К.А. Исследование зависимости скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердом теле от приведенного сечения // Инжиниринг и технологии. 2024. Т. 9 (1). С. 1—6. DOI: 10.21685/2587-7704-2024-9-1-20
- 20. Официальный сайт фирмы «ЭХО+». Текст: электронный // ЭХО+. URL: https://echoplus.ru/ (дата обращения: 13.05.2025).
