Применение импульсного газоразрядного электроакустического преобразователя для задач дефектоскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования газоразрядного электроакустического преобразователя, функционирующего на основе импульсного разряда в воздухе при атмосферном давлении. Рассмотрено влияние конфигурации электродной системы на акустические характеристики преобразователя. Показано, что изменение объема разрядной камеры и межэлектродного зазора преобразователя оказывают значительное влияние на интенсивность излучения. Выявлены особенности, возникающие при использовании электроакустических преобразователей открытого и закрытого типов в задачах дефектоскопии. Показано, что газоразрядный электроакустический преобразователь открытого типа является достаточно мощным широкополосным источником сигнала возбуждения и имеет перспективы применения в неразрушающем контроле. Газоразрядный электроакустический преобразователь закрытого типа имеет преимущества при исследовании изделий с особыми требованиями к чистоте поверхности или величине прикладываемого внешнего электрического поля.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. А. Дерусова

Томский политехнический университет

Email: red@tpu.ru
Россия, Томск

В. О. Нехорошев

Томский политехнический университет; Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: nvo@lnp.hcei.tsc.ru
Россия, Томск; Томск

В. Ю. Шпильной

Томский политехнический университет

Email: vshpilnoy@list.ru
Россия, Томск

A. V. Raut

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: amolvr23@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Кругленя А.И. Неразрушающий контроль в аэрокосмической промышленности / Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. В 3 томах. Под ред. Ю. Ю. Логинова. ФГБОУ ВО «СибГУ им. М.Ф. Решетнева». Т. 2. Красноярск. 2021. С. 813—815.
  2. Щербаков М.И. Новые аспекты использования теплового неразрушающего контроля для различных объектов авиационной промышленности / Материалы III отрасл. конф. по измерит. технике и метрологии для исследований летательных аппаратов. Жуковский: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 2018. С. 381—386.
  3. Вешкин Е.А., Сатдинов Р.А., Баранников А.А. Современные материалы для салона самолета // Труды ВИАМ. 2021. № 9 (103). С. 33—42.
  4. Сагомонова В.А., Долгополов С.С., Целикин В.В., Сорокин А.Е. Исследование влияния интегрированного вибропоглощающего слоя на свойства композитных трехслойных звукотеплоизолирующих сэндвич-панелей // Труды ВИАМ. 2020. № 9 (91). С. 87—95.
  5. Соловьева О.В., Соловьев С.А., Шакурова Р.З. Обзор современных керамических ячеистых материалов и композитов, применяемых в теплотехнике // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2023. № 1. С. 82—104.
  6. Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Хомченко А.В., Дедова Д.В. Исследование напряженно-деформированного состояния трехслойной панели с сотовым заполнителем при наличии внутренних дефектов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. № 2. С. 675—684.
  7. Юмашев В.М., Кузелев Н.Р., Маклашевский В.Я. Комплексный радиационный контроль изделий, слоистых и композитных материалов в промышленности, авиационной и космической технике // Контроль. Диагностика. 2001. № 5. С. 35—36.
  8. Wandowski T., Mindykowski D., Kudela P., Radzienski M. Damage localization using contact and non-contact narrow frequency band elastic wave generation // Measurement. 2023. V. 221. Article number 113504.
  9. Lan Z., Saito O., Okabe Y. An insight on local defect resonance based on modal decomposition analysis: A two-dimensional case // Journal of Sound and Vibration. 2024. V. 596. Article number 118718.
  10. Seresini T., Sunetchiieva S., Pfeiffer H., Pfeiffer H., Glorieux Ch. Defect Detection in Carbon Fiber-Reinforced Plate by Imaging of Mechanical Nonlinearity-Induced Sideband Vibrations // Vibration. 2023. V. 6. Is. 4. P. 796—819.
  11. Solodov I., Kreutzbruck M. Local defect resonance of a through-thickness crack // Ultrasonics. 2021. Is. 118 (21). P. 106565. doi: 10.1016/j.ultras.2021.106565
  12. Solodov I., Kreutzbruck M. Mode matching to enhance nonlinear response of local defect resonance // Journal of Sound and Vibration. 2019. V. 461. P. 114916.
  13. Segers J., Hedayatrasa S., Poelman G., Paepegem W.V., Kersemans M. Nonlinear local wave-direction estimation for in-sight and out-of-sight damage localization in composite plates // NDT & E International. 2021.V. 119. P. 102412.
  14. Segers J., Hedayatrasa S., Poelman G., Paepegem W.V., Kersemans M. Robust and baseline-free full-field defect detection in complex composite parts through weighted broadband energy mapping of mode-removed guided waves // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. V. 151. P. 107360.
  15. Ultrasonic transducers, Technical notes / Olympus NDT. 2006.
  16. Schiller S., Hsieh C.K., Chou C., Khuri-yakub B. Novel high frequency air transducers // Review of progress in quantitative NDE. 1990. P. 795.
  17. Wang X.-Ch., Bai J.-X., Zhang T.-H., Sun Y., Zhang Y.-T. Comprehensive study on plasma chemistry and products in pulsed discharges under Martian pressure // Vacuum. 2022. V. 203. Article number 111200.
  18. Daschewski M., Kreutzbruck M., Prager J., Dohse E., Gaal M., Harrer A. Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall // Technisches Messen. 2015. V. 82. Is. 3. P. 156—66.
  19. Derusova D.A., Vavilov V.P., Nekhoroshev V.O., Shpil’noi V.Yu., Druzhinin N.V. Features of Laser-Vibrometric Nondestructive Testing of Polymer Composite Materials Using Air-Coupled Ultrasonic Transducers // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2021. V. 57. P. 1060—1071.
  20. Derusova D.A., Nekhoroshev V.O., Shpil’noi V.Y., Vavilov V.P. Developing novel gas discharge emitters of acoustic waves in air for nondestructive testing of materials // Sensors. 2022. V. 22. Is. 23. No. 99056. P. 14.
  21. Derusova D.A., Vavilov V.P., Nekhoroshev V.O., Shpil’noi V.Y., Zuza D.A., Kolobova E.N. Analysis and NDT Applications of a Gas Discharge Electroacoustic Transducer // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2024. V. 60. Is. 2. P. 119—131.
  22. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: Спектр, 2009. 544 с.
  23. Li W., Van Gool L., Chen L., Xu D. Visual recognition in rgb images and videos by learning from rgb-d data // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2018. V. 40. Is 8. P. 2030—2036.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Упрощенная схема ГЭАП открытого (а) и закрытого (б) типов, а также фотографии соответствующих обратных электродов открытого типа с отверстием (в) и закрытого типа (г): 1 — острийный электрод; 2 — изолятор; 3 — обратный токопровод; 4 — дисковый электрод (мембрана); 5 — схематичное положение канала разряда

Скачать (341KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Функциональная схема лабораторной установки для исследования ГЭАП

Скачать (167KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Детальный (а) и общий (б) вид осциллограмм напряжения на газоразрядном промежутке

Скачать (351KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Амплитуда напряжения, необходимая для развития пробоя по поверхности диэлектрика, при разных величинах межэлектродного зазора

Скачать (131KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сигналы виброперемещения на мембранах ГЭАП закрытого и открытого типов. В ходе эксперимента величина межэлектродного зазора составляла 1 мм при объеме канала разряда 80 мм3

Скачать (280KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Амплитудно-частотные спектры ГЭАП закрытого и открытого типов, измеренные в диапазоне частот от 100 Гц до 100 кГц. Диаметр отверстия в мембране ГЭАП открытого типа — 3 мм

Скачать (180KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Амплитуды виброперемещения поверхности мембраны при различных объемах разрядной камеры ГЭАП

Скачать (190KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость амплитуды виброперемещения в центре дюралюминиевой мембраны с отверстием 3 мм от межэлектродного зазора ГЭАП

Скачать (177KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Расположение ГЭАП и исследуемого образца с модельным дефектом в ходе эксперимента

Скачать (214KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Амплитудно-частотные спектры колебаний образца в области дефекта и бездефектной зоне, зарегистрированные с использованием ГЭАП закрытого (а) и открытого (б) типов

Скачать (239KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Виброграмма, полученная при акустической стимуляции с использованием ГЭАП закрытого типа на частоте 9,8 кГц

Скачать (284KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Виброграммы пластины ПММА при акустической стимуляции с использованием ГЭАП открытого типа, зарегистрированные на собственных частотах колебаний пластины: 1681 Гц (а); 2356 Гц (б); 4094 Гц (в); 6656 Гц(г), а также резонансных частотах дефекта 10062 Гц (д); 20519 Гц (е)

Скачать (590KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024