RU2779755C1 - Resonance method for ultrasonic thickness measurement - Google Patents

Resonance method for ultrasonic thickness measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2779755C1
RU2779755C1 RU2021139664A RU2021139664A RU2779755C1 RU 2779755 C1 RU2779755 C1 RU 2779755C1 RU 2021139664 A RU2021139664 A RU 2021139664A RU 2021139664 A RU2021139664 A RU 2021139664A RU 2779755 C1 RU2779755 C1 RU 2779755C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
controlled object
resonant
amplitude
excitation
signals
Prior art date
Application number
RU2021139664A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Вячеславович Соколов
Владимир Климентьевич Качанов
Андрей Анатольевич Самокрутов
Валерий Павлович Лунин
Сергей Анатольевич Федоренко
Михаил Алексеевич Караваев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2779755C1 publication Critical patent/RU2779755C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ultrasonic thickness measurement.
SUBSTANCE: invention relates to the field of ultrasonic thickness measurement. The essence of the invention lies in the fact that damped oscillations are excited in a controlled object by a short impact of the impactor on the surface of the controlled object to the excitation point, which is the geometric center of the excitation face, and signals of acoustic resonant oscillations are recorded, on the basis of which the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is calculated, according to which measure the value of the frequency ƒmax corresponding to the maximum amplitude of the amplitude-frequency characteristic, and according to the formula H=C/2ƒmax, where C is the speed of propagation of an acoustic wave in the material of the controlled object, determine the value of the thickness H of the controlled object, while recording signals resonant oscillations are carried out by receiving a signal of the main resonant oscillation at the main registration point located in the geometric center of the face opposite to the excitation face, and signals of additional resonant oscillations at additional points reg the distance from the point of excitation to the point of reception of the signal of the main resonant vibration is the measured thickness H of the controlled object, the signal of the main resonant vibration is inverted in phase, then summed with the signals of additional resonant vibrations, according to the obtained the signal of the total resonant oscillation determine the amplitude-frequency characteristic of the controlled object.
EFFECT: increasing the reliability and accuracy of the results of measuring the thickness of compact samples of materials and products having a three-dimensional shape of a cube or parallelepiped.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для толщинометрии компактных образцов материалов и изделий, имеющих пространственную форму куба или параллелепипеда.The invention relates to the field of non-destructive testing by ultrasonic methods and can be used in various branches of engineering for thickness measurement of compact samples of materials and products having a three-dimensional shape of a cube or parallelepiped.

Известен способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии (Королев М.В. Эхо-импульсные толщиномеры. М: Машиностроение, 1980, 111 с), заключающийся в том, что в материал изделия излучают ультразвуковой импульс, принимают затем импульсы, многократно отраженные от противоположных поверхностей материала, и измеряют время распространения импульсов от одной поверхности изделия до другой и обратно. Толщину же вычисляют как произведение половины этого времени на скорость С распространения ультразвуковых импульсов в материале.A known method of ultrasonic echo-pulse thickness measurement (Korolev M.V. Echo-pulse thickness gauges. M: Mashinostroenie, 1980, 111 s), which consists in the fact that an ultrasonic pulse is emitted into the material of the product, then the pulses are then repeatedly reflected from opposite surfaces of the material. , and measure the propagation time of pulses from one surface of the product to another and back. The thickness is calculated as the product of half of this time and the speed C of propagation of ultrasonic pulses in the material.

Недостатком настоящего технического решения является невысокая достоверность и точность результатов измерений при толщинометрии крупногабаритных изделий, выполненных из бетона, характеризующегося высоким частотно-зависимым затуханием ультразвука. Сильное ослабление амплитуды эхо-сигналов и искажение их формы приводит к появлению высокой погрешности и низкой достоверности результатов измерений.The disadvantage of this technical solution is the low reliability and accuracy of the measurement results when measuring thickness of large products made of concrete, characterized by high frequency-dependent attenuation of ultrasound. A strong attenuation of the amplitude of echo signals and distortion of their shape leads to a high error and low reliability of the measurement results.

Известен импакт эхо-способ ультразвуковой толщинометрии с использованием свободных колебаний (ASTM С 1383, "Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates, using the Impact-Echo Method," 2000 Annual Book of ASTM Standards (Copyright ASTM) American society for testing and materials, Vol.04.02, ASTM, West Conshohocken, PA 19428). Указанный способ резонансной ультразвуковой толщинометрии заключается в том, что на поверхности контролируемого объекта типа плита в произвольно расположенной точке регистрации устанавливают приемный преобразователь, в точке возбуждения, находящейся на этой же поверхности и отстоящей от точки регистрации на расстояние не более 0,4 измеряемой толщины Н, импактором осуществляют короткий удар. Многократные переотражения сигнала продольной волны от верхней и нижней поверхностей контролируемой плиты порождают затухающий во времени колебательный процесс, частота которого обратно пропорциональна толщине плиты. Приемный преобразователь, расположенный рядом с точкой удара, регистрирует эти резонансные колебания и преобразует их в электрический радиоимпульсный сигнал. После преобразования Фурье амплитудная характеристика частотного спектра этого сигнала представляет собой резонансную амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта. Основной, доминантный, явно выраженный резонансный пик на резонансной амплитудно-частотной характеристике контролируемого объекта появляется вследствие существования толщинного механического резонанса продольных акустических колебаний. По значению частоты ƒmax, доминантного резонансного пика в соответствии с формулой Н=С/2ƒmax определяют значение толщины Н контролируемого объекта.Known impact echo method of ultrasonic thickness measurement using free vibrations (ASTM C 1383, "Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates, using the Impact-Echo Method," 2000 Annual Book of ASTM Standards (Copyright ASTM ) American society for testing and materials, Vol.04.02, ASTM, West Conshohocken, PA 19428). The specified method of resonant ultrasonic thickness measurement consists in the fact that on the surface of a controlled object such as a plate, at an arbitrarily located registration point, a receiving transducer is installed, at the excitation point located on the same surface and spaced from the registration point at a distance of not more than 0.4 of the measured thickness H, impactor carry out a short blow. Multiple re-reflections of the longitudinal wave signal from the upper and lower surfaces of the controlled plate generate an oscillatory process damped in time, the frequency of which is inversely proportional to the thickness of the plate. A receiving transducer located near the point of impact detects these resonant vibrations and converts them into an electrical radio pulse signal. After the Fourier transform, the amplitude characteristic of the frequency spectrum of this signal is the resonant amplitude-frequency characteristic of the controlled object. The main, dominant, pronounced resonant peak on the resonant amplitude-frequency characteristic of the controlled object appears due to the existence of a thickness mechanical resonance of longitudinal acoustic vibrations. According to the value of the frequency ƒ max , the dominant resonant peak in accordance with the formula H=C/2ƒ max determine the value of the thickness H of the controlled object.

Недостатком такого способа являются низкие точность и достоверность контроля компактных объектов, имеющих форму куба, цилиндра или параллелепипеда, т.к. в компактных объектах, при соизмеримости величины толщины и поперечных размеров, в узком диапазоне частот, соответствующих частоте толщинного резонанса, может возбуждаться несколько мод резонансных колебаний с частотами, значения которых определяются соотношениями геометрических размеров и совокупность которых не позволяют идентифицировать толщинный The disadvantage of this method is the low accuracy and reliability of the control of compact objects having the shape of a cube, cylinder or parallelepiped, because in compact objects, with commensurability of the thickness and transverse dimensions, in a narrow frequency range corresponding to the frequency of the thickness resonance, several modes of resonant vibrations can be excited with frequencies whose values are determined by the ratios of geometric dimensions and the totality of which does not allow identifying the thickness

резонанс, соответствующий измеряемому размеру, и, значит, точно измерить соответствующее его максимуму значение частоты.resonance corresponding to the measured size, and, therefore, to accurately measure the frequency value corresponding to its maximum.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является резонансный способ ультразвуковой толщинометрии (патент РФ на изобретение «Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии» №2664785, публ. 22.08.2018, МПК G01B 17/02), заключающийся в том, что на одной из двух противоположных, ограничивающих измеряемую толщину граней компактного объекта, в точке регистрации, положение которой выбирается в центре грани, устанавливают приемный преобразователь, а по поверхности противоположной грани в основной точке возбуждения наносят импактором короткий механический удар. Линию, соединяющую точку регистрации и основную точку возбуждения ориентируют таким образом, чтобы она была перпендикулярна ограничивающим измеряемую толщину граням объекта и проходила через центр грани расположения точки регистрации. Приемным преобразователем принимают возбуждаемые в этой точке объекта резонансные колебания, форма временного представления которых зависит от локальных резонансных свойств контролируемого объекта и которые, в свою очередь, определяются конфигурацией и свойствами материала объекта. Далее, применяя к регистрируемым резонансным колебаниям математическую операцию преобразования Фурье, определяют и регистрируют основную резонансную амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта. Далее, не изменяя положения точки регистрации, осуществляют N дополнительных циклов измерения, N раз помещая точку возбуждения в N дополнительных позиций возбуждения, каждая следующая из которых отстоит от любой из предыдущих позиций на расстояние не меньшее 0,2 Н. Соблюдение этого условия позволяет обеспечить взаимное различие формы резонансных амплитудно-частотных характеристик преимущественно для частот, отличающихся от частоты искомого толщинного резонанса. Затем последовательно в каждой дополнительной точке возбуждения ударяют импактором по поверхности контролируемого объекта, измеряют и регистрируют N дополнительных резонансных амплитудно-частотных характеристик. После окончания регистрации все N+1 зарегистрированные резонансные амплитудно-частотные характеристики перемножают между собой, в результате образуя итоговую резонансно-мультипликативную амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта. Далее определяют значение частоты ƒmax, соответствующей максимуму амплитуды итоговой амплитудно-частотной характеристики, и в соответствии с формулой Н=С/2ƒmax определяют значение толщины Н контролируемого объекта.The closest in technical essence to the proposed invention is the resonant method of ultrasonic thickness measurement (RF patent for the invention "Resonant method of ultrasonic thickness measurement" No. 2664785, publ. 08.22.2018, IPC G01B 17/02), , limiting the measured thickness of the faces of a compact object, at the registration point, the position of which is chosen in the center of the face, a receiving transducer is installed, and a short mechanical blow is applied to the surface of the opposite face at the main excitation point with an impactor. The line connecting the registration point and the main excitation point is oriented in such a way that it is perpendicular to the object faces limiting the measured thickness and passes through the center of the registration point location face. The receiving transducer accepts resonant oscillations excited at this point of the object, the form of the temporal representation of which depends on the local resonant properties of the controlled object and which, in turn, are determined by the configuration and properties of the material of the object. Further, applying the mathematical operation of the Fourier transform to the recorded resonant oscillations, the main resonant amplitude-frequency characteristic of the controlled object is determined and recorded. Further, without changing the position of the registration point, N additional measurement cycles are carried out, N times placing the excitation point in N additional excitation positions, each of which is separated from any of the previous positions by a distance of at least 0.2 N. Compliance with this condition makes it possible to ensure mutual the difference in the shape of the resonant amplitude-frequency characteristics, mainly for frequencies that differ from the frequency of the desired thickness resonance. Then sequentially at each additional point of excitation, the impactor is hit on the surface of the controlled object, N additional resonant amplitude-frequency characteristics are measured and recorded. After the end of registration, all N+1 registered resonant amplitude-frequency characteristics are multiplied among themselves, as a result forming the final resonant-multiplicative amplitude-frequency characteristic of the controlled object. Next, the value of the frequency ƒ max corresponding to the maximum amplitude of the final amplitude-frequency characteristic is determined, and in accordance with the formula H=C/2ƒ max , the value of the thickness H of the controlled object is determined.

Недостатком такого способа являются низкие точность и достоверность определения значения толщины Н компактных объектов, выполненных из бетона, представляющего собой ортотропный материал, и имеющих форму куба или параллелепипеда, т.к. в компактных объектах при соизмеримости величины толщины и поперечных размеров, в узком диапазоне частот, соответствующих частоте толщинного резонанса, может возбуждаться несколько различных мод резонансных колебаний, совокупность которых не позволяют выделить соответствующий измеряемому размеру толщинный резонанс и точно определить соответствующее максимуму амплитуды значение частоты.The disadvantage of this method is the low accuracy and reliability of determining the value of the thickness H of compact objects made of concrete, which is an orthotropic material, and having the shape of a cube or parallelepiped, because in compact objects, when the thickness and transverse dimensions are commensurate, in a narrow frequency range corresponding to the thickness resonance frequency, several different modes of resonant oscillations can be excited, the totality of which does not allow one to single out the thickness resonance corresponding to the measured size and accurately determine the frequency value corresponding to the amplitude maximum.

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в повышении отношения амплитуды регистрируемого сигнала моды толщинного резонанса к амплитудам регистрируемых сигналов диагональных и поперечных мод помеховых резонансов.The technical problem of the invention is to increase the ratio of the amplitude of the recorded signal of the thickness resonance mode to the amplitudes of the recorded signals of the diagonal and transverse modes of interference resonances.

Техническим результатом является повышение достоверности и точности результатов измерения толщины контролируемых объектов.The technical result is to increase the reliability and accuracy of the results of measuring the thickness of controlled objects.

Это достигается тем, что в известном резонансном способе ультразвуковой толщинометрии, основанном на возбуждении затухающих колебаний в контролируемом объекте коротким ударом импактора по поверхности контролируемого объекта в точку возбуждения, являющуюся геометрическим центром грани возбуждения, и регистрации сигналов акустических резонансных колебаний, на основе которых вычисляют амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта, по которой измеряют значение частоты ƒmax, соответствующей максимуму амплитуды амплитудно-частотной характеристики, и по формуле Н=С/2ƒmax, где С - это скорость распространения акустической волны в материале контролируемого объекта, определяют значение толщины Н контролируемого объекта, при этом регистрацию сигналов резонансных колебаний осуществляют посредством приема сигнала основного резонансного колебания в основной точке регистрации, расположенной в геометрическом центре грани, противоположной грани возбуждения, и сигналов дополнительных резонансных колебаний в дополнительных точках регистрации, расположенных в геометрических центрах остальных четырех граней контролируемого объекта, причем расстояние от точки возбуждения до точки приема сигнала основного резонансного колебания является измеряемой толщиной Н контролируемого объекта, сигнал основного резонансного колебания инвертируют по фазе, далее суммируют его с сигналами дополнительных резонансных колебаний, по полученному сигналу суммарного резонансного колебания определяют амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта.This is achieved by the fact that in the well-known resonant method of ultrasonic thickness measurement, based on the excitation of damped oscillations in the controlled object by a short impact of the impactor on the surface of the controlled object to the excitation point, which is the geometric center of the excitation face, and the registration of acoustic resonant oscillation signals, on the basis of which the amplitude- the frequency response of the controlled object, according to which the value of the frequency ƒmax, corresponding to the maximum amplitude of the amplitude-frequency characteristic, is measured, and according to the formula Н=С/2ƒ max , where С is the speed of propagation of an acoustic wave in the material of the controlled object, the value of the thickness Н of the controlled object is determined, in this case, the registration of signals of resonant oscillations is carried out by receiving the signal of the main resonant oscillation at the main registration point located in the geometric center of the face opposite to the face of excitation, and signals of additional cuts onance vibrations at additional registration points located in the geometric centers of the remaining four faces of the controlled object, and the distance from the excitation point to the signal reception point of the main resonant vibration is the measured thickness H of the controlled object, the signal of the main resonant vibration is inverted in phase, then it is summed with the signals of additional resonant oscillations, according to the received signal of the total resonant oscillation, the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is determined.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего резонансный способ ультразвуковой толщинометрии; на фиг.2.а показан регистрируемый сигнал основного резонансного колебания и на фиг.2.б. показана основная амплитудно-частотная характеристика контролируемого объекта; на фиг.3. изображен один из регистрируемых дополнительных сигналов резонансных колебаний; на фиг.4.а изображен сигнал суммарного резонансного колебания и суммарная резонансная амплитудно-частотная характеристика контролируемого объекта (фиг.4.б).The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a block diagram of a device that implements the resonant method of ultrasonic thickness measurement; figure 2.a shows the recorded signal of the main resonant oscillations and figure 2.b. the main amplitude-frequency characteristic of the controlled object is shown; in Fig.3. one of the registered additional signals of resonant oscillations is shown; figure 4.a shows the signal of the total resonant oscillations and the total resonant amplitude-frequency characteristic of the controlled object (fig.4b).

Устройство, реализующее предлагаемый резонансный способ ультразвуковой толщинометрии, содержит электроакустически последовательно соединенные импактор 1, основной приемный преобразователь 2, инвертор 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4 и блок вычисления резонансной амплитудно-частотной характеристики 5. Выходы первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 дополнительных приемных преобразователей соединены, соответственно, со вторым, третьим, четвертым и пятым входами сумматора 4.The device that implements the proposed resonant method of ultrasonic thickness measurement contains an electro-acoustically connected series-connected impactor 1, the main receiving transducer 2, an inverter 3, the output of which is connected to the first input of the adder 4 and a unit for calculating the resonant amplitude-frequency characteristic 5. Outputs of the first 6, second 7, third 8 and 9 additional receiving transducers are connected, respectively, to the second, third, fourth and fifth inputs of the adder 4.

Основной приемный преобразователь 2 установлен в геометрическом центре основной грани приема компактного контролируемого объекта 10, которая противоположна грани возбуждения, предназначенной для нанесения удара импактором 1.The main receiving transducer 2 is installed in the geometric center of the main receiving face of the compact controlled object 10, which is opposite to the excitation face intended for striking with the impactor 1.

Первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 дополнительные приемные преобразователи установлены в геометрических центрах четырех дополнительных граней приема компактного контролируемого объекта 10.The first 6, the second 7, the third 8 and the fourth 9 additional receiving transducers are installed in the geometric centers of four additional receiving faces of the compact controlled object 10.

Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии осуществляется следующим образом.The resonant method of ultrasonic thickness measurement is carried out as follows.

На пяти гранях компактного контролируемого объекта в геометрических центрах граней устанавливают пять приемных преобразователей: один основной приемный преобразователь устанавливается на основной грани приема, противоположной грани возбуждения, по которой будет наноситься удар импактором (см. фиг.1), и четыре идентичных дополнительных преобразователя устанавливаются в центрах четырех дополнительных граней приема компактного контролируемого объекта. Импактором 1 по поверхности грани возбуждения контролируемого объекта 10 в точке возбуждения осуществляют короткий и резкий удар. В точках контроля, расположенных в геометрических центрах пяти граней контролируемого объекта 10 регистрируют импульсные сигналы резонансного колебания объекта 10, которые отображают его импульсную характеристику: основным приемным преобразователем 2 регистрируют основной сигнал резонансного колебания объекта 10 (на фиг.2.а показана основная экспериментальная импульсная характеристика компактного объекта 10 контроля), и первым 6, вторым 7, третьим 8 и четвертым 9 дополнительными преобразователями регистрируют четыре дополнительных сигнала резонансного колебания объекта 10 (дополнительные импульсные характеристики) (на фиг.3 показана одна из экспериментально зарегистрированных дополнительных импульсных характеристик компактного объекта 10 контроля). Формы сигналов резонансных колебаний подобны одна другой за исключением того, что сигнал основного резонансного колебания (фиг.2.а) противофазен сигналам дополнительных резонансных колебаний (фиг.3). Для того, чтобы все сигналы резонансных колебаний синфазно суммировать, сигнал основного резонансного колебания инвертируют по фазе посредством инвертора 3, включенного между выходом основного приемного преобразователя 2 и первым входом сумматора 4.Five receiving transducers are installed on five faces of a compact controlled object in the geometric centers of the faces: one main receiving transducer is installed on the main receiving face, opposite to the excitation face, which will be struck by the impactor (see figure 1), and four identical additional transducers are installed in centers of four additional receiving faces of a compact controlled object. Impactor 1 on the surface of the edge of the excitation of the controlled object 10 at the point of excitation carry out a short and sharp blow. At the control points located in the geometric centers of the five faces of the controlled object 10, pulse signals of the resonant oscillation of the object 10 are recorded, which display its impulse response: the main receiving transducer 2 registers the main signal of the resonant oscillation of the object 10 (fig. 2.a shows the main experimental impulse response compact object 10 control), and the first 6, second 7, third 8 and fourth 9 additional transducers register four additional signals of the resonant vibration of the object 10 (additional impulse responses) (figure 3 shows one of the experimentally registered additional impulse responses of the compact object 10 control ). The waveforms of the resonant oscillations are similar to one another, except that the signal of the main resonant oscillation (fig.2.a) is out of phase with the signals of additional resonant oscillations (fig.3). In order to sum all signals of resonant oscillations in phase, the signal of the main resonant oscillation is inverted in phase by means of an inverter 3 connected between the output of the main receiving transducer 2 and the first input of the adder 4.

Таким образом, синфазное суммирование всех пяти сигналов резонансных колебаний, зарегистрированных в пяти точках контроля, расположенных в геометрических центрах пяти граней контролируемого объекта 10, позволяет получить на выходе сумматора 4 суммарный сигнал резонансных колебаний (фиг.4.а), в составе которого увеличена относительная амплитуда резонансного колебания продольной моды, и соответственно на 3 - 5 дБ увеличена относительная амплитуда гармоники, соответствующей этой моде, относительно амплитуд гармоник помеховых резонансов прочих мод колебаний, связанных с компактностью формы и ортотропностью объекта контроля 10 (фиг.4.б).Thus, in-phase summation of all five signals of resonant vibrations recorded at five points of control located in the geometric centers of the five faces of the controlled object 10, allows you to get at the output of the adder 4 the total signal of resonant vibrations (Fig.4.a), in which the relative the amplitude of the resonant oscillation of the longitudinal mode, and, accordingly, the relative amplitude of the harmonic corresponding to this mode is increased by 3 - 5 dB relative to the amplitudes of the harmonics of interference resonances of other oscillation modes associated with the compactness of the shape and the orthotropy of the test object 10 (Fig.4.b).

Далее измеряют значение частоты ƒmax, соответствующей максимуму амплитуды итоговой амплитудно-частотной характеристики, и в соответствии с формулой H=С/2ƒmax определяют значение толщины Н контролируемого объекта.Next, measure the value of the frequency ƒ max corresponding to the maximum amplitude of the final amplitude-frequency characteristic, and in accordance with the formula H=C/2ƒ max determine the value of the thickness H of the controlled object.

Использование изобретения позволяет увеличить амплитуду максимума суммарной амплитудно-частотной характеристики контролируемого объекта, за счет уменьшения амплитуд гармоник прочих мод колебаний, связанных с компактной формой и ортотропностью контролируемого объекта, что повышает достоверность и точность толщинометрии в 1,5-2 раза.The use of the invention makes it possible to increase the amplitude of the maximum of the total amplitude-frequency characteristic of the controlled object, by reducing the amplitudes of harmonics of other vibration modes associated with the compact shape and orthotropy of the controlled object, which increases the reliability and accuracy of thickness measurement by 1.5-2 times.

Claims (1)

Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии, основанный на возбуждении затухающих колебаний в контролируемом объекте коротким ударом импактора по поверхности контролируемого объекта в точку возбуждения, являющуюся геометрическим центром грани возбуждения, и регистрации сигналов акустических резонансных колебаний, на основе которых вычисляют амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта, по которой измеряют значение частоты ƒmax, соответствующей максимуму амплитуды амплитудно-частотной характеристики, и по формуле H=С/2ƒmax, где С - это скорость распространения акустической волны в материале контролируемого объекта, определяют значение толщины Н контролируемого объекта, отличающийся тем, что регистрацию сигналов резонансных колебаний осуществляют посредством приема сигнала основного резонансного колебания в основной точке регистрации, расположенной в геометрическом центре грани, противоположной грани возбуждения, и сигналов дополнительных резонансных колебаний в дополнительных точках регистрации, расположенных в геометрических центрах остальных четырех граней контролируемого объекта, причем расстояние от точки возбуждения до точки приема сигнала основного резонансного колебания является измеряемой толщиной Н контролируемого объекта, сигнал основного резонансного колебания инвертируют по фазе, далее суммируют его с сигналами дополнительных резонансных колебаний, по полученному сигналу суммарного резонансного колебания определяют амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта.The resonant method of ultrasonic thickness measurement, based on the excitation of damped oscillations in the controlled object by a short blow of the impactor on the surface of the controlled object to the excitation point, which is the geometric center of the excitation face, and the registration of signals of acoustic resonant oscillations, on the basis of which the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is calculated, from which measure the value of the frequency ƒ max corresponding to the maximum amplitude of the amplitude-frequency characteristic, and according to the formula H=C/2ƒ max , where C is the speed of propagation of an acoustic wave in the material of the controlled object, determine the value of the thickness H of the controlled object, characterized in that the registration of signals resonant oscillations are carried out by receiving a signal of the main resonant oscillation at the main registration point located in the geometric center of the face opposite to the excitation face, and signals of additional resonant oscillations in up to additional registration points located in the geometric centers of the remaining four faces of the controlled object, and the distance from the point of excitation to the point of reception of the signal of the main resonant vibration is the measured thickness H of the controlled object, the signal of the main resonant vibration is inverted in phase, then it is summed with the signals of additional resonant vibrations, according to the received signal of the total resonant oscillation, the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is determined.
RU2021139664A 2021-12-29 Resonance method for ultrasonic thickness measurement RU2779755C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779755C1 true RU2779755C1 (en) 2022-09-13

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086462A (en) * 1983-10-19 1985-05-16 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detecting system
JPH01320422A (en) * 1988-06-21 1989-12-26 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and instrument for measuring pipe shape
RU2231753C1 (en) * 2003-02-25 2004-06-27 ЗАО "НИИИН МНПО "Спектр" Procedure measuring thickness of article with use of ultrasonic pulses
RU2354932C2 (en) * 2007-05-21 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2422769C1 (en) * 2010-03-30 2011-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Method of ultrasound echo-pulse thickness measurement
RU2664785C1 (en) * 2017-11-28 2018-08-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Resonance method of ultrasonic thickness measurement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086462A (en) * 1983-10-19 1985-05-16 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detecting system
JPH01320422A (en) * 1988-06-21 1989-12-26 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and instrument for measuring pipe shape
RU2231753C1 (en) * 2003-02-25 2004-06-27 ЗАО "НИИИН МНПО "Спектр" Procedure measuring thickness of article with use of ultrasonic pulses
RU2354932C2 (en) * 2007-05-21 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2422769C1 (en) * 2010-03-30 2011-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Method of ultrasound echo-pulse thickness measurement
RU2664785C1 (en) * 2017-11-28 2018-08-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Resonance method of ultrasonic thickness measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alleyne et al. A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signals
US5078013A (en) Ultrasonic measuring apparatus using a high-damping probe
Goujon et al. Behaviour of acoustic emission sensors using broadband calibration techniques
WO2000013008A1 (en) Apparatus for nondestructive testing
RU2779755C1 (en) Resonance method for ultrasonic thickness measurement
Papadakis Absolute measurements of ultrasonic attenuation using damped nondestructive testing transducers
WO2019111381A1 (en) Ultrasonic flaw detection device
RU2661455C1 (en) Method for determining the viscoelastic properties of liquid and solid media and the device for its implementation
Zhang et al. Fast Fourier transform method for determining velocities of ultrasonic Rayleigh waves using a comb transducer
Suresh et al. Reflection study of SH0 mode with plate edge at different incident angles
Treszkai et al. Damping determination by half-power bandwidth method for a slightly damped rectangular steel plate in the mid-frequency range
RU2664785C1 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement
JPH0313859A (en) Method for measuring compressive strength of concrete using ultrasonic wave
Jian et al. Influence of array parameters on defect imaging in plate by modified RTM method
RU2354932C2 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement
JPH11125622A (en) Sh wave electromagnetic ultrasonic transducer and measuring method
Nikolaev et al. Using acoustic holography to characterize absorbing layers
RU2782354C2 (en) Apparatus for grading electroacoustic transducers
Howard et al. The effect of pits of different sizes on ultrasonic shear wave signals
RU2793565C1 (en) Method of ultrasonic testing of materials and products
Santos et al. Practical considerations on ultrasonic guided wave propagation: immersion and contact methods
Ying et al. Computations and measurements of transient stress waves and electrical voltages generated by transmitting ultrasonic piezoelectric transducers
Danilov et al. Determination of the vibration frequency in nondestructive testing
Ma et al. Research on Lamb wave-mixing method to detect and locate the micro-cracks in plate
RU2648292C1 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement