Введение к работе
Актуальность темы. Ультразвуковые локационные средства измерения широко используются для исследования акустических свойств различных материалов и диагностики их структуры [Л1-ЛЗ]. Уникальные возможности, которые дает ультразвуковая диагностика, в первую очередь связаны с отсутствием разрушающего воздействия на исследуемый объект, что позволяет контактно или бесконтактно, локально или интегрально исследовать как макро- и микроперемещения объекта и изменения его геометрии, так и особенности структуры материала. Постоянно возрастающие требования к увеличению точности и чувствительности привели к созданию методов акустических измерений на основе фазовых и модуляционных способов [Л4-Л10]. От среды локации (воздух, твердое тело) зависят особенности их применения и решаемые задачи, хотя локационные принципы и используемые технические решения с применением вибраций объекта сохраняются.
Локация в воздухе более ориентирована на решение задач вибрационной диагностики, бесконтактного исследования вибраций или формы объектов [Л2, ЛЗ]. Ультразвуковая локация твердого тела направлена на определение его акустических свойств или исследование его структуры, в частности, обнаружение дефектов различных типов: трещин, полостей [ЛІ, Л6-Л10].
Важность решения задач бесконтактного измерения вибраций и геометрии объектов общепризнанна, поэтому попытки их решения осуществлялись непрерывно, что привело к созданию большого разнообразия ультразвуковых измерительных средств: дальномеры и координатные устройства, интерферометры, фазовые измерители виброперемещений и другие.
Ультразвуковые фазовые измерители виброперемещений занимают среди них особое место, поскольку являются наиболее универсальными для использования и отличаются высокой чувствительностью и широким диапазоном амплитуд (от сотых долей микрона до десятков сантиметров) и частот (от нуля до единиц килогерц) измеряемых перемещений, что позволяет их применять для решения самых разнообразных задач вибрационной диагностики. Однако, их использование на практике имеет свои особенности, приводящие к необходимости решения целого ряда задач технического и методологического характера. В частности, проведение измерений сопровождается воздействием ряда факторов (пропадание сигнала принимаемой волны, низкочастотные перемещения поверхности на расстояния, сравнимые с длиной ультразвуковой волны), нарушающих работу измерителей и снижающих точность измерений.
Решением задачи одновременного повышения точности и производительности измерений, то есть приведения измерителя в штатный режим работы при воздействии дестабилизирующих факторов за минимально возможное время, занимались как в России [ЛИ, Л12], так и за рубежом [Л13-Л15]. Несмотря на некоторые успехи, созданные измерители остались на уровне единичных демонстрационных макетов, имеющих существенные недостатки (ог-
раниченные возможности по чувствительности измерения, низкую производительность измерений, склонность к самовозбуждению, узкую область применения), и потребность в их значительном усовершенствовании осталась.
Актуальность проблемы раннего обнаружения трещин также общепризнанна, именно поэтому разработкой ультразвуковых методов диагностики занимается значительное число организаций: Акустические контрольные системы", НПК "Луч" (Москва), "Panametric", "Krautkramer" (General Electric Company), Sonatest (Англия) и других. Однако разрабатываемые ультразвуковые дефектоскопы основаны на линейных методах локации и к настоящему времени в значительной степени исчерпали свои информационные возможности. В тоже время такие принципиальные требования потребителя, контролирующего состояние или эксплуатирующего объект, как определение типа дефекта (трещина или полость), обнаружение закрытых (статически поджатых) трещин и трещин на ранней стадии их развития, они не способны удовлетворить. Такие возможности для ультразвуковой диагностики дает использование нелинейных акустических эффектов [Л6-Л8], среди которых наиболее перспективным для практического использования является модуляционный способ измерения, основанный на модуляции ультразвуковых волн, распространяющихся в объекте, его низкочастотными вибрациями [Л6-Л10]. Его физической основой является разномодульная, квадратичная или герцевская нелинейность, проявляемая трещиной уже при относительных деформациях порядка 10"8. По уровню модуляции судят о наличии трещин в объекте и степени его трещиноватости.
Методика обнаружения трещин этим способом была предложена давно [Л 10], однако до настоящего времени продвижение его в практику испытывает большие затруднения, связанные с нерешенностью целого ряда задач как технического, так и информационного характера. Они связаны как с разработкой методов измерений, обладающих повышенной чувствительностью и достоверностью измерений, так и с выяснением особенностей применения модуляционного способа и определением его достоинств по сравнению со способом линейной локации.
Прогресс в развитии науки, создание новых материалов и технологий привели к появлению новых задач в области неразрушающего контроля материалов и конструкций и необходимости существенного развития средств измерения, основанных на фазовых и модуляционных способах измерения, и разработки на их основе новых высокочувствительных методов ультразвуковой диагностики. Ориентация разрабатываемых средств на широкое применение и расширение круга исследуемых объектов требует также улучшения их потребительских качеств: существенного повышения производительности измерений, упрощения методов измерений, разработки экспресс-методов диагностики и исследования пространственных характеристик объектов путем их сканирования с помощью ультразвукового датчика.
Таким образом, возникла проблема, связанная с обеспечением потребно-
стей науки, техники и промышленности новыми ультразвуковыми измерительными средствами: бесконтактными фазовыми измерителями виброперемещений и модуляционными дефектоскопами на основе нелинейных акустических эффектов, а также разнообразных методов их применения, позволяющих оптимизировать решение конкретной научной или технической задачи.
Цель работы заключалась в разработке современных методов построения высокочувствительных и высокопроизводительных ультразвуковых средств измерения: фазовых измерителей виброперемещений и модуляционных дефектоскопов, удовлетворяющих потребностям современных задач не-разрушающего контроля материалов и конструкций, и имеющих существенное значение для развития техники научного эксперимента, промышленности и медицины.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
а) для создания измерителей виброперемещений:
разработать методологию построения ультразвуковых фазовых измерителей, позволяющих измерять вибрации в широком диапазоне амплитуд и частот колебаний с высокими пространственным разрешением и производительностью измерений;
разработать устойчивые алгоритмы установления сдвига фаз, позволяющие одновременно получить максимальную производительность (полную помехоустойчивую автоматизацию процесса установления рабочей точки с погрешностью установки фазы порядка 0,05-Ю,5 за время 10"3 -ь10-1с в зависимости от частоты, на которой производится измерение сдвига фаз, не имея при этом ограничений на величину низкочастотных перемещений объекта) и чувствительность порядка 1 -=-10 нм, при измерении перемещений много меньших или больших длины ультразвуковой волны Л в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов: изменения расстояния между датчиком и отражающей поверхностью больше Л и пропаданий сигнала принимаемой волны;
разработать ультразвуковые преобразователи на диапазон частот 200 -^ 300 кГц с погрешностью установления частоты менее 0,05%, отличающихся простотой изготовления;
разработать методы рационального использования ультразвуковых измерителей для решения задач технической и медицинской диагностики: измерения вибрационных полей, измерения поверхностного натяжения жидкостей, исследования модуля Юнга мозга человека in vivo, исследования сенсорных сфер человека (слуха, зрения);
б) для создания модуляционных дефектоскопов:
— разработать аппаратурный метод определения модуляции принятой
ультразвуковой волны, использующий стробирование сигнала на заданной
дальности локации, с чувствительностью -70 -ь -90 дБ при ручном, автомати
ческом или череспериодном (стробоскопическом) режимах перестройки
стробирующего импульса;
разработать алгоритм программного варианта реализации дефектоскопа, отличающийся высокой чувствительностью, и позволяющий учитывать изменение фазы модуляции;
экспериментально на модельных и реальных объектах исследовать потенциальные возможности модуляционного способа обнаружения трещин в сравнении со способом линейной ультразвуковой локации;
разработать и исследовать методы локальной модуляции акустических характеристик дефектов на основе использования низкочастотных электромагнитных импульсов или специально сформированной последовательности мощных акустических фазоманипулированных импульсов.
Объектом исследования диссертации является ультразвуковая информационно-измерительная система для исследования физических и акустических свойств материалов и конструкций.
Предметы исследования: методы и алгоритмы работы ультразвуковых локационных средств измерения для исследования геометрии и структуры материалов, использующие фазовые и вибрационные методы измерения параметров распространяющихся акустических волн; нелинейные эффекты, возникающие при измерениях в воздухе и твердом теле; способы и результаты использования ультразвуковых измерителей виброперемещений и нелинейных дефектоскопов для задач неразрушающего контроля материалов и конструкций.
Направление исследований заключалось в поиске и разработки новых технических решений для проведения ультразвуковых измерений применительно к решению задач ультразвуковой и вибрационной диагностики в технике и медицине, расширение круга объектов доступных для исследования, получение новых знаний об их физических характеристиках.
Методы исследований заключались в использовании: компьютерного моделирования процессов происходящих при акустических измерениях, методов статистической обработки данных, вибрационных испытаний, синхронных фазовых измерений, спектрального анализа, когерентной обработки сигналов, масштабного и натурного моделирований, сравнения и аналогий. Теоретическую основа диссертации базируется на трудах отечественных и зарубежных авторов в области акустических и радиотехнических измерений.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов обеспечены и подтверждены: экспериментальной проверкой созданных средств измерения на виброизмерительных комплексах и модельными и натурными экспериментами на различных объектах исследования; сравнением с результатами, полученными при использовании альтернативных средств измерения (акселерометров, индуктивных, оптических датчиков); сопоставлением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными и их совпадением с современными научными представлениями и данными, полученными при обзоре отечественных и зарубежных информационных источников.
Научная новизна работы состоит в обосновании методологического подхода к разработке, исследованию и применению средств вибрационной диагностики и ультразвуковой дефектоскопии. На основе предложенного подхода:
-
Разработаны алгоритмы управления разностью фаз для измерителей виброперемещений, обеспечивающие эффективное управление их работой, и позволяющие одновременно обеспечить максимально возможную производительность и точность измерений.
-
Разработаны методы бесконтактного измерения вибрационных полей, позволяющие получать информацию о пространственном распределении колебаний поверхности. На примере исследования вибрационных полей однородной цилиндрической оболочки показано расщепление спектра собственных частот колебаний при локальном нагружении ее поверхности грузом. Установлена связь между положением груза и пучностями колебаний для этих частот, в частности, для частоты, соответствующей ненагруженной оболочке, местоположение груза соответствует пучности колебаний.
-
На основе ультразвуковой локации вращающихся с частотой F0 объектов, имеющих N симметричных элементов, разработан экспресс-метод количественной оценки его асимметрии, основанный на анализе соотношения гармоник частот F0Nvi F0, что важно при решении задач снижения шумности работающих объектов и, в частности, - определения источников дополнительного шума.
-
Разработан способ измерения поверхностного натяжения жидкости с пленкой поверхностно-активного вещества, перспективный для задач медицинской и технической диагностики.
-
Развит способ исследования многокомпонентной жидкости путем определения динамики импеданса ее сохнущей капли на поверхности кварцевого резонатора. Для белково-солевых растворов показано, что частичная замена альбумина на эквивалентное по массе количество иммуноглобулина снижает коэффициент поверхностного натяжения, в то время как добавление фибронектина его повышает, что приводит к характерным изменениям импеданса и важно для понимания механизмов, определяющих особенности динамических процессов структуризации высыхающих капель биологических жидкостей при их медицинской диагностике.
-
Разработан способ измерения деформационно-нагрузочных характеристик мозга человека и определения его модуля Юнга, пригодный для интрао-перационного применения. Получены данные об изменении модуля Юнга мозга человека при внутричерепных гематомах, доброкачественных и злокачественных опухолях. Показано, что его значение зависит от многих факторов (глубины вдавливания, количества вдавливаний и других) и существенно зависит от происходящих в мозге саморегулирующих процессов.
-
Разработан инструментальный метод количественного исследования сенсорных сфер человека (слуха, зрения), отличающийся тем, что в реальном
времени позволяет получать информацию об особенностях их работы и управления. В частности показано, что зависимости ошибки восприятия звука соответствуют закону Вебера-Фехнера, а ошибки восприятия углов минимальны для значений кратных 45.
-
Разработаны новые средства ультразвуковой дефектоскопии - ультразвуковые модуляционные дефектоскопы, работа которых основана на нелинейном акустическом эффекте (модуляции ультразвука вибрацией), позволяющие одновременно обнаруживать тип дефекта (трещина или полость) и его местоположение. Показано, что дополнительным признаком, позволяющим отличить трещину от полости является фаза модуляции ультразвуковой волны, отраженной от соответствующего дефекта.
-
Проведено сравнение потенциальных возможностей модуляционных дефектоскопов с обычными линейными ультразвуковыми дефектоскопами. На примере обнаружения трещин и полостей в модельных и реальных объектах показано, что модуляционные дефектоскопы позволяют: обнаруживать закрытые трещины, количественно сравнивать объекты по степени трещино-ватости, исследовать границы приоткрытой трещины и мест защемления, исследовать пространственное распределение дефектов различных типов: трещин или трещин и полостей.
10. Разработаны способы локальной модуляции дефектов с помощью по
следовательности электромагнитных или фазоинвертированных акустических
импульсов, существенно расширяющих круг объектов, доступных для иссле
дования.
Новизна технических решений, используемых для разработки измерительных средств, подтверждена патентами и авторскими свидетельствами на изобретения [1-8, Л16, Л17].
Практическая значимость работы.
-
Создана методология построения высокопроизводительных и высокочувствительных устройств вибрационной диагностики и ультразвуковой дефектоскопии, основанная на использовании синхронных фазовых методов измерений с управляемыми фазосдвигающими устройствами, вибраций объекта и спектральном анализе сигнала принятой ультразвуковой волны.
-
Созданы различные варианты одно-, двух- и четырехканальных ультразвуковых фазовых измерителей, позволяющих измерять перемещения в широком диапазоне амплитуд (от единиц нанометров до единиц сантиметров) и частот (от нуля до десятков килогерц) вибраций при характерном поперечном размере облучаемого участка поверхности 5 -ь 25 мм. Указанные измерители превосходят существующие аналоги: по чувствительности (не менее чем в 40 раз); по производительности (в 10 -ь 100 раз, в зависимости от числа необходимых регулировок, выигрывая при этом в точности установки требуемого сдвига фаз от 50 до 400 раз в зависимости от используемого коэффициента деления частоты); по помехоустойчивости (после воздействия дестабилизирующих факторов измеритель всегда автоматически переходит в штатный
режим измерения, исключив при этом возможность самовозбуждения связанную с возникновением переходных процессов, длительность которых также минимизирована); по простоте эксплуатации (все необходимые регулировки сдвигов фаз выполняются автоматически).
-
Разработаны ультразвуковые датчики, использующие для излучения и приема ультразвуковой волны пьезопреобразователи из пьезокерамики, колеблющиеся на радиальных модах колебаний. Показано, что изменение размеров преобразователей приводит к изменению их резонансной частоты, что позволяет установить ее равной частоте излучаемой волны, кварцованной задающим генератором, и этим решить проблему стабилизации частоты излучения. Исследована зависимость амплитуды сигнала принятой волны от точности угла установки преобразователей в датчике. Показано, что с увеличением частоты излучения точность в установке углов возрастает и для диапазона частот 0,25 -^1 МГц и характерных размеров преобразователей 6 ^ 15 мм не должна превышать единиц градусов.
-
Разработаны высокоэффективные методы бесконтактного измерения вибрационных полей различных объектов при их сканировании ультразвуковым датчиком, перемещаемым с помощью координатного устройства или рукой оператора. С их помощью с погрешностью менее единиц процентов за время порядка десятков секунд определяется местоположение узлов и пучностей колебаний, что позволяет определять места закрепления конструктивных элементов при решении задач масштабного моделирования и снижения шум-ности излучения в самолетостроении и судостроении. Нарушение симметрии распределения вибраций на поверхности объектов, в частности, излучателей звука, позволяет определить местоположение дефектного участка и может быть использовано для коррекции их конструктивных особенностей с целью получения требуемого распределения виброперемещений и характеристики направленности излучения.
-
Созданы методы определения асимметрии тел вращения, имеющих сложную форму (винты, шестерни), которые позволяют бесконтактно определять и количественно оценивать изменение геометрии непосредственно при их выходном контроле или в условиях эксплуатации. Для кругов, валов и цилиндрических заготовок определяются места нарушения геометрии, отдельно оценивается их некруглость и биение, что важно для определения изменения их геометрии, происходящей в процессе эксплуатации, например, текущего определения степени износа абразивных кругов для заточки инструмента или кругов для огранки драгоценных камней.
-
Разработанные способы измерения поверхностного натяжения позволяют проводить диагностику жидкостей с пленками поверхностно-активных веществ и белково-солевых растворов, что расширяет возможности комплексного исследования свойств биологических жидкостей при решении задач медицинской диагностики. В частности, развиваемый способ диагностики свойств жидкостей (плазма или сыворотка крови) по изменению импеданса
сохнущей капли, позволяет количественно и интегрально оценивать их свойства на соответствие норме за время порядка 20-30 минут, что выгодно отличает его от аналогов.
-
Способ измерения деформационно-нагрузочных характеристики биологической ткани позволяет оперативно, непосредственно во время проведения операции, получать информацию о механических свойствах мозга человека в его различных (нормальном и патологическом) состояниях. Результаты, полученные для черепно-мозговых травм и опухолей, важны для разработки объективных методов диагностики мозга и прогнозирования изменения его реологических свойств в послеоперационный период.
-
Инструментальный способ количественного исследования сенсорных сфер человека (слух и зрение), позволяет в реальном времени объективно оценивать характеристики ощущений. Предложено два метода его реализации: для исследования слуха - путем управления частоты излучаемого звука в частотном диапазоне, перекрывающем возможности их воспроизведения голосом, и для зрения - путем исследования ошибки в восприятии угла наклона линии, предъявленной на экране монитора. Они предназначены для объективной оценки текущего состояния сенсорных сфер человека и оценки эффективности методов лечения, основанных на приеме лекарственных препаратов.
-
Разработаны и реализованы в макетах приборов новые средства ультразвуковой дефектоскопии - модуляционные дефектоскопы, работа которых основана на эффектах нелинейной акустики. Разработано два варианта изготовления дефектоскопов - аппаратурный и программный, для двух способов модуляции: большими площадями, с использованием возбуждения объекта на определенной моде колебаний с помощью вибростенда или удара, и локальном - с помощью электромагнитных импульсов (для ферромагнитных материалов) или специально сформированной последовательности фазоинверти-рованных акустических импульсов. Модуляция с помощью электромагнитных импульсов целесообразна для обнаружения трещин в тонкостенных объектах (пластины, трубы, швеллера). Модуляция акустическими импульсами перспективна для диагностики как тонкостенных, так и толстостенных объектов, а также для решения задач нелинейной ультразвуковой томографии. Приборы не имеют аналогов и позволяют: определять тип дефекта (трещина, полость) и его местоположение, обнаруживать трещины на ранних стадиях развития, обнаруживать закрытые трещины, строить двумерные распределения в объекте всех дефектов и отдельно - трещин. В отличии от линейных ультразвуковых дефектоскопов они позволяют получить новую, недоступную им информацию о наличии и пространственных характеристиках трещин, особенностях изменения контакта двух поверхностей.
10. Изготовлен макет дефектоскопа, использующий непрерывный режим
излучения ультразвуковой волны, и предназначенный для разбраковки одно
типных изделий: лопаток турбин, узлов автомобиля и других деталей.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах ИПФ РАН, семинарах Московского дома научно-технической пропаганды (Москва, 1986, 1987, 1989); научном семинаре Edison Joining Technology Center of The Ohio State University (США, 2000); семинаре "Акустика неоднородных сред" (АКИН, 2006), а также на Российских и международных конференциях и симпозиумах: Республиканской научно-технической конференции "Применение акустических методов и устройств в науке, технике и производстве" (Тбилиси, 1982); Всесоюзного совещания "Новые методы и приборы для применения в биологии и медицине" (Великий Устюг, 1989); X, XI Всесоюзных Акустических конференциях (Москва, 1983, 1991); 2-ой Всесоюзной конференции по механике неоднородных структур (Львов, 1987); 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Виброметрия-89" (Минск, 1989); 2-ой, 3-ей Всероссийских научно-технических конференциях "Методы и средства измерений физических величин" (Н.Новгород, 1997, 1998); 3-ей научной конференции по радиофизике (Н.Новгород, 1999); 2-ой Международной научно-технической конференции "Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики" (Москва, 2001); Международной научно-практической конференции "Современные информационные технологии в диагностических исследованиях" (Днепропетровск, 2002); XII конференции по космической биологии и авиакосмической медицине (Москва, 2002); Нижегородской акустической научной сессии (Н.Новгород, 2002); 6-ом научно-техническом семинаре "Аналитика, диагностика, средства и системы автоматизации" (Москва, 2004); 24-ом тематическом семинаре "Диагностика оборудования и трубопроводов компрессорных станций" (Геленджик, 2005); II Троицкой конференции "Медицинская физика и инновации в медицине" (Троицк, 2006); IX Всероссийского съезда по теоретической и прикладной механике (Н.Новгород, 2006); Всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы машиноведения: новые технологии и материалы" (Н.Новгород, 2006); 1-ь4-ой, 6-ь8-ой Всероссийских конференциях по биомеханике (Н.Новгород, 1992 -ь 2006); 8-ой, 11-ой, 12-ой, 15-ой, 18-ой, 19-ой сессиях Российского акустического общества (Н.Новгород, 1998; Москва, 2001; Москва, 2003; Н.Новгород, 2004; Таганрог, 2006; Н.Новгород 2007); 2-ом Международном симпозиуме "Шум и вибрации на транспорте" (С.-Петербург, 1994); Международной конференции "Последние достижения в нейротравматологии" (Riccione, Италия, 1996); 3-ей Международной конференции "Акустические и вибрационные методы наблюдения и диагностики" (Senlis, Франция, 1998); 134-ой и 141-ой конференциях Акустического общества Америки (США,1997, 2001); 15-ом, 16-ом Международных Симпозиумах по Нелинейной Акустике ISNA (Melville, 2000; Москва, 2002).
Внедрение и использование результатов работы.
Работы, результаты которых вошли в диссертацию, были поддержаны: инициативными проектами РФФИ № 93-02-15946-а, 97-02-17524-а, 00-06-80141-а, 05-08-33526-а; программой РАН "Интеграция" (1999 - 2001), про-
граммой ОФН РАН "Когерентные акустические поля и сигналы" (2005 + 2007), Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (2004 + 2005), использовались во время визита автора в Edison Joining Technology Center of The Ohio State University (США, 1999 -^-2000). Результаты работы отмечены бронзовой медалью ВДНХ (Москва, 1986) и Дипломом за П-е место в номинации "Лучшее изобретение в области приборостроения" на 1-ом Нижегородском конкурсе объектов интеллектуальной собственности "Патент года" (2007). Измерители виброперемещений переданы в ряд научно-исследовательский институтов: ЦАГИ им.Н.Е. Жуковского (г.Жуковский) для исследования вибраций модельных объектов: деталей самолетов; Нижегородский институт травматологии и ортопедии - для решения задач биомеханики, исследования заболеваний опорно-двигательного аппарата человека, исследования упругих характеристик мозга при черепно-мозговых травмах; Нижегородский филиал Института машиноведения - для выходного контроля резонансной частоты и декремента затухания широкого ассортимента лопаток турбин; Нижегородскую архитектурно-строительную академию - для исследования излучения цилиндрических оболочек. Модуляционный дефектоскоп передан в НИИИС им. Ю.Е.Седакова (Н.Новгород), для разработки новых методов диагностики трубопроводов для газовой промышленности. В ИПФ РАН четырехканальный измеритель виброперемещений используется для исследования волн в Большом термостра-тифицированном бассейне (масштабной лабораторной модели верхнего слоя океана), включенного в "Перечень уникальных научно-исследовательских и экспериментальных установок национальной значимости".
Личный вклад автора. Ключевые идеи и технические решения, составляющие основные результаты диссертации и выносимые на защиту, включая разработку и изготовление ультразвуковых фазовых измерителей виброперемещений и модуляционных дефектоскопов, и методов их использования принадлежат автору.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методология построения ультразвуковых фазовых измерителей виброперемещений, позволяющая одновременно получить высокое фронтальное пространственное разрешение, регулируемую чувствительность измерения перемещений и технологичность изготовления, основанная на использовании высокочастотных преобразователей, возбуждаемых на радиальных модах колебаний и управляемых цифровых и аналоговых фазовращателей с делителями или умножителями частоты.
-
Разработанные ультразвуковые фазовые измерители виброперемещений, обеспечивающие полную автоматизацию проведения измерений, и имеющие по сравнению с аналогами в 50 + 400 раз более высокую точность установки фазовых соотношений, и в 40 раз большую чувствительность, позволяющую измерять вибрации менее одного нанометра.
-
Методы использования измерителей виброперемещений для измерения
вибрационных полей, определения нарушения симметрии тел вращения, исследования поверхностного натяжения жидкостей, позволяющие существенно развить методы вибрационной диагностики, проводить исследование пространственных характеристик объектов и одновременно упростить проведение измерений.
-
Способ исследования деформационно-нагрузочных характеристик мозга человека, основанный на бесконтактном измерении деформаций при тестовом силовом воздействии штампа, отличающийся высокой производительностью измерений и возможностью использования для интраоперационного использования.
-
Методология построения модуляционных дефектоскопов, основанная на использовании нелинейного акустического эффекта и фазы модуляции ультразвуковой волны, позволяющая получить высокие чувствительность, производительность и достоверность измерений, предназначенная для определения распределения трещин в объекте и разбраковки однотипных изделий по степени трещиноватости.
-
Результаты измерений с помощью модуляционных дефектоскопов, позволяющие определить их потенциальные возможности в сравнении с линейными ультразвуковыми дефектоскопами при решении задач обнаружения закрытых трещин, определении пространственных характеристик одиночной трещины, локации одновременно нескольких типов дефектов (полостей, трещин) в различных сочетаниях.
-
Ультразвуковые модуляционные дефектоскопы, использующие локальную модуляцию параметров трещин, создаваемую низкочастотными электромагнитными импульсами или последовательностью мощных акустических импульсов, периодически изменяющих фазу излучения, позволяющие расширить круг объектов, доступных для диагностики.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 6 приложений. Объем диссертации составляет 333 страницы, включая 131 рисунок, 9 таблиц и список литературы из 345 наименований. По результатам работы опубликовано 75 печатных работ, в том числе: 12 статей в журналах, 8 патентов и свидетельств на изобретения, 6 препринтов, 8 статей в тематических сборниках трудов и 41 тезис докладов на конференциях и симпозиумах.
