izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-2-55-62izmertech-1502Research ArticleАКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯACOUSTIC MEASUREMENTSЭталонная установка для комплексных измерений акустических параметров твёрдых средReference installation for measuring acoustic parameters of solidsБазылевП. В.BazylevP. V.

Петр Владимирович Базылев

Хабаровск

Petr V. Bazylev

Khabarovsk

bazylev@dfvniiftri.ruЛуговойВ. А.LugovoiV. A.

Владимир Александрович Луговой

Хабаровск

Vladimir А. Lugovoi

Khabarovsk

lugovoy@mail.ruСныткоС. Л.SnytkoS. L.

Сергей Леонидович Снытко

Хабаровск

Sergey L. Snytko

Khabarovsk

ssnytko@dfvniiftri.ruАндриановаН. С.AndrianovaN. S.

Надежда Сергеевна Андрианова

Хабаровск

Nadezhda S. Andrianova

Khabarovsk

n.andrianova@dfvniiftri.ruРудаковВ. К.RudakovV. K.

Вадим Константинович Рудаков

Хабаровск

Vadim K. Rudakov

Khabarovsk

v.rudakov@dfvniiftri.ruДальневосточный филиал Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияFar Eastern Branch of the Russian Metrological Institute of Technical Physics and RadioengineeringRussian FederationДальневосточный филиал Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений; Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наукРоссияFar Eastern Branch of the Russian Metrological Institute of Technical Physics and Radioengineering; Mining Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202321032023025562Copyright © Базылев П.В., Луговой В.А., Снытко С.Л., Андрианова Н.С., Рудаков В.К., 20232023Базылев П.В., Луговой В.А., Снытко С.Л., Андрианова Н.С., Рудаков В.К.Bazylev P.V., Lugovoi V.A., Snytko S.L., Andrianova N.S., Rudakov V.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1502

Рассмотрены вопросы обеспечения рабочими эталонами 1-го разряда метрологических организаций страны с учётом современных потребностей в области ультразвуковых измерений в твёрдых средах. Представлена модернизированная эталонная установка для прецизионных измерений скоростей распространения продольных и сдвиговых ультразвуковых волн и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в твёрдых средах. Измерения акустических параметров твёрдых сред производятся эхо-импульсным и резонансным методами с использованием бесконтактных широкополосных ёмкостных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых волн. Данная установка применяется в качестве рабочего эталона 1-го разряда в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твёрдых средах. Усовершенствованы технические средства, входящие в состав установки (механическая и электронная части), заменены аналоговые средства измерений на цифровые, разработаны методики измерений акустических параметров твёрдых сред на основе цифровых средств измерений, расширен диапазон толщины ультразвуковых мер. Описаны состав и основные части эталонной установки, применяемые методы измерений, принципы действия установки в различных режимах работы. Приведены технические и метрологические характеристики установки. Проанализированы источники погрешности (неопределённости) измерений. Область применения результатов – высокоточные измерения акустических характеристик твёрдых сред, метрологическое обеспечение ультразвукового неразрушающего контроля и диагностики.

The issues of providing working standards of the 1st category of metrological organizations of the country with regard to modern needs in the field of ultrasonic measurements in solids are considered. There is presented a modernized reference installation designed for precision measurements of propagation velocities of longitudinal and shear ultrasonic waves and damping coefficient of longitudinal ultrasonic waves in solids. Measurements of acoustic parameters of solid media are made by pulse-echo and resonance methods using contactless broadband capacitive methods of excitation and registration of ultrasonic waves. This installation is used as working standard of the 1st category in accordance with the state verification schedule for measuring instruments of the propagation velocities and damping coefficient of ultrasonic waves in solids. The technical means included in the installation (mechanical and electronic parts) have been improved, analog measuring means have been replaced with digital ones, methods for measuring acoustic parameters of solids based on the use of digital measuring means have been developed and the thickness range of installed ultrasonic measures has been expanded. The composition and main components of the reference installation, the used measurement methods and the principles of operation of the installation in various operating modes are described. The technical and metrological characteristics of the installation are given. Sources of measurement error (uncertainty) were analyzed. The field of application of the results is high-precision measurements of the acoustic characteristics of solid media, metrological ensuring of ultrasonic non-destructive testing and diagnostics.

ультразвуковые волныскорость распространениякоэффициент затуханияёмкостный преобразовательэхо-импульсный методрезонансный методрабочий эталонultrasonic wavespropagation velocitydamping coefficientcapacitance transducerpulse echo methodresonance methodworking standardReferencesНеразрушающий контроль: Справочник. В 7 т. Т. 3. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль / Под общ. ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.Ermolov I.N., Lange Yu.V. Ultrazvukovoj kontrol [Ultrasonic monitoring] in: Klyuev V. V. (ed.) Nerazrushayushchij kontrol [Nondestructive Testing], Handbook, Moscow, Mashinostroenie Publ., 2004, vol. 3, 864 p. (In Russ.)Алешин Н. П., Белый В. Е., Вопилкин А. Х., Вощанов А. К., Ермолов И. Н., Гурвич А. К. Методы акустического контроля металлов. М.: Машиностроение, 1989. 456 с.Aleshin N. P., Belyi V. E., Vopilkin A. Kh., Voshchanov A. K., Ermolov I. N., Gurvich A. K. Metody akusticheskogo kontrolya metallov [Acoustic Monitoring Techniques for Metals], Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989, 456 p. (In Russ.)Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль металлов. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1991. 752 с.Krautkrämer J., Krautkrämer H. Ultrasonic testing of materials, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1990, 677 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-10680-8Franco E. E., Meza J. M., Buiochi F. Dyna, 2011, vol. 78, no. 168, pp. 58–64. URL: https://www.redalyc.org/pdf/496/49622401007.pdf (дата обращения: 20.01.2023).Franco E. E., Meza J. M., Buiochi F. Dyna, 2011, vol. 78, no. 168, pp. 58–64, аvailable at: https://www.redalyc.org/pdf/496/49622401007.pdf (accessed: 20.01.2023).Aindow A. M., Cooper J. A., Dewhurst R. J., Palmer S. B. Journal of Physics E: Scientific Instruments, 1987, vol. 20, no. 2, pp. 204–209. https://doi.org/10.1088/0022-3735/20/2/017Aindow A. M., Cooper J. A., Dewhurst R. J., Palmer S. B. Journal of Physics E: Scientific Instruments, 1987, vol. 20, no. 2, pp. 204–209. https://doi.org/10.1088/0022-3735/20/2/017Луговой В. А., Базылев П. В. Прецизионные методы и средства исследований параметров акустических сигналов различных типов волн в твердых средах: монография. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2011. 180 с.Lugovoi V. A., Bazylev P. V. Precision Methods and Means for Studying the Parameters of Acoustic Signals of Different Types in Solids: monografiya, Khabarovsk, DVGUPS Publ., 2011, 180 p. (In Russ.)Vincent A. Ultrasonics, 1987, vol. 25, no. 4, pp. 237–243. https://doi.org/10.1016/0041-624X(87)90039-4Vincent A. Ultrasonics, 1987, vol. 25, no. 4, pp. 237–243. https://doi.org/10.1016/0041-624X(87)90039-4Архипов В. И., Кондратьев А. И. Исследование прохождения ультразвукового импульса через слой жидкости // Дефектоскопия. 1993. № 11. С. 21–25.Arkhipov V. I., Kondratiev A. I. A study on ultrasonic pulse propagation through a liquid layer. Defektoskopiya, 1993, no. 11, pp. 21–25. (In Russ.)Гусаков С. А., Кондратьев А. И. Образцовая установка для комплексных измерений акустических параметров материалов // Измерительная техника. 1989. № 7. С. 50–52.Gusakov S. A., Kondratiev A. I. Measurement Techniques, 1989, vol. 32, no. 7, pp. 710–714. https://doi.org/10.1007/BF02110942Базылев П. В., Доронин И. С., Кондратьев А. И., Крумгольц И. Я., Луговой В. А., Окишев К. Н. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах // Измерительная техника. 2016. № 5. С. 5–10.Bazylev P. V., Doronin I. S., Kondratiev A. I., Krumgol’ts I. Ya., Lugovoi V. A., Okishev K. N. Measurement Techniques, 2016, vol. 59, no. 5, pp. 451–459. https://doi.org/10.1007/s11018-016-0990-5Кондратьев А. И., Луговой В. А. Датчик акустических сигналов для высокоточных измерений // Дефектоскопия. 1990. № 3. С. 30–38.Kondratiev A. I., Lugovoi V. A. Datchik akusticheskix signalov dlya vy`sokotochny`x izmerenij. Defektoskopiya, 1990, no. 3, pp. 30–38. (In Russ.)Кондратьев А. И. Прецизионные измерения скорости и затухания ультразвука в твердых телах // Акустический журнал. 1990. Т. 36. № 3. С. 470–476.Kondratiev A. I. Ultrasonic velocity and attenuation precision measurements in solids. Akusticheskij zhurnal, 1990, vol. 36, no. 3, pp. 470–476. (In Russ.)Архипов В. И., Бондаренко А. Н., Кондратьев А. И. Оптический метод измерения скорости сдвиговых волн // Измерительная техника. 1984. № 3. С. 27–28.Arkhipov V. I., Bondarenko A. N., Kondratiev A. I. Measurement Techniques, 1984, vol. 27, no. 3, pp. 221–223. https://doi.org/10.1007/BF00833642.Заключительный отчёт о пилотных сличениях КООМЕТ 706/RU-а/16 «Сличение результатов измерений скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых средах», 2021. URL: http://www.coomet.org/DB/isapi/cmt_docs/2022/02/2DLFD1BD6.pdf (дата обращения: 16.09.2022).Report on pilot comparison COOMET 706/RU-a/16 “Comparison of measurement results of the propagation velocity of longitudinal ultrasonic waves in solid media”, 2021, available at: http://www.coomet.org/DB/isapi/cmt_docs/2022/02/2DLFD1BD6.pdf (accessed: 16.09.2022).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.