Разработка акустических методов неразрушающего контроля динамических объектов и процессов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

На правах рукописи

I Римлянд Владимир Иосифович

РАЗРАБОТКА АКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ПРОЦЕССОВ

Специальность: 01.04.06. Акустика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владивосток - 2003

Работа выполнена в Хабаровском государственном техническом университете.

Научный консультант: доктор физико-математических

наук, профессор Кныр В.А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук, профессор Касаткин Б.А.

доктор технических наук, профессор Дробот Ю.Б.

доктор технических наук, ст. науч. сотр. Никитина H.A.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт Интроскопии

МНПО "СПЕКТР" (г. Москва)

Защита состоится 21 ноября 2003 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д005.017.01 при Тихоокеанском океанологическом институте им. Ильичева ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток ул. Балтийская, 43, ТОЙ ДВО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТОЙ ДВО РАН. Автореферат разослан 17 октября 2003года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

В.И. Коренбаум

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Современные технологические, экономические, социальные и экологические условия производственной деятельности человека предъявляют повышенные требования к точности и оперативности измерений, к качеству контроля и диагностике различных агрегатов на стадии их проектирования, изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта. Традиционные методы неразрушающего контроля (радиационные, акустические, магнитные и другие) широко применяются на стадии изготовления и ремонта, однако при их применении в условиях работающего оборудования возникают значительные трудности. Акустические методы, являясь одними из наиболее информативных, обеспечивают, с одной стороны, выявление различных дефектов объекта контроля (дефекты структуры, несплошности, отклонение размеров и т.д.), а с другой - возможность проведения оперативных измерений технологических параметров различных процессов. Современное развитие аналоговой и цифровой техники позволяет значительно повысить чувствительность и точность акустических измерений, расширить возможности их применения для диагностики и измерения параметров динамических объектов и процессов. Под динамическими объектами или процессами мы подразумеваем в общем случае объекты, которые изменяют свои свойства (механические, физические, размеры, координаты, состояние в целом) при поступательном или вращательном движении, а также под влиянием либо внутренних, либо внешних факторов в течение определенного промежутка времени. Для дефектоскопии статических объектов наиболее хорошо развиты активные ультразвуковые методы, позволяющие во многих случаях с высокой точностью определить тип, размеры и координаты дефекта. При этом актуальна задача совершенствования существующих и создания новых методов диагностики, позволяющих осуществлять контроль или оценивать степень износа и остаточный ресурс агрегатов непосредственно в процессе работы.

Среди различных объектов контроля следует особо выделить быстровращающиеся детали и узлы трения. Данный вид объектов присутствует практически в любом механизме. Размеры вращающихся деталей могут различаться в очень широких пределах - от миллиметров до метров, а скорости вращения достигать сотен оборотов в секунду. Возникающие при этом механические напряжения приводят к упругой и неупругой деформациям, образованию внутренних дефектов в виде нарушения механического контакта, трещин, вибрации, изменению формы и размеров деталей, износу подшипников и т. д. В настоящее время контроль состояния подобных объектов в динамике осуществляется в основном методами вихревых токов, шумо- и вибродиагностики. Данные методы, несмотря на достаточно широкое

применение, обладают рядом существенных ограничений и недостатков. Разработка систем, позволяющих проводить активный ультразвуковой контроль определенных частей деталей, вращающихся с большой скоростью, позволит в реальном масштабе времени отслеживать развитие дефектов, возникающих под действием вибрации и центробежных сил, контролировать качество сборки механизмов.

Важным направлением в диагностике различных агрегатов является измерение параметров вибрации вращающегося тела. В настоящее время в основном измеряются виброперемещение, виброскорость и виброускорение. Во многих случаях требуется измерять абсолютные значения параметров низкочастотных акустических колебаний вращающегося тела и динамические " смещения отдельных его частей. При этом измеряемая величина может быть значительно меньше амплитуды колебаний детали как целого, а уровень шумов превышать амплитуду полезного сигнала. Среди существующих методов только голографический позволяет проводить подобные измерения с необходимой точностью. Однако его применение возможно только в лабораторных условиях.

Создание систем диагностики и контроля рассматриваемых динамических объектов требует решения ряда научных и технических проблем: разработки специальных методов активной ультразвуковой диагностики; создания систем возбуждения и приема ультразвуковых импульсов; выделение полезного сигнала на фоне высокого уровня шумов, а также при значительном динамическом изменении сигнала в процессе измерений; создание специальных алгоритмов регистрации и обработки сигнала. При создании системы измерения вибрационных колебаний и смещений точек поверхности вращающегося тела необходима разработка достаточно простого бесконтактного метода, позволяющего в динамическом режиме проводить измерения с высокой точностью. Особое внимание необходимо уделить достоверности получаемых данных и метрологическому обеспечению создаваемых систем, так как проверка результатов другими методами часто бывает затруднена или невозможна.

Проблемы, возникающие при разработке методов неразрушающего контроля динамических объектов, в значительной степени аналогичны задачам, решаемым при создании систем технологического контроля процессов, протекание которых определяется значениями меняющихся параметров и условий измерений. Пример такой задачи - создание высокоточной системы измерения уровня жидкости. Маркетинговые исследования показывают, что значительный сегмент рынка подобных систем для измерения уровня жидкостей в резервуарах большой вместимости может быть занят акустическими уровнемерами. В акустических приборах используются методы на основе регистрации ультразвуковых импульсов, распространяющихся в газовой или жидкой среде или в металлическом волноводе. При измерении уровня тяжелых нефтепродуктов возникает ряд сложностей, связанных с постоянным. подогревом. жидкости до 40+100 °С. Происходит достаточно

быстрое изменение температуры, влажности, конвекции. Выпускаемые промышленностью уровнемеры во многом не отвечают требованиям потребителей по соотношению цена - качество. Особенно это относится к системам коммерческого учета количества тяжелых нефтепродуктов, которые должны обладать высокой точностью - абсолютная погрешность измерения уровня 1+5 мм при высоте резервуара 10+20 м, порог чувствительности около 0,1 мм. Необходимы разработка нового метода, позволяющего эффективно осуществлять коммерческий учет жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты, и на его основе создание автоматизированной измерительной системы. На метрологические характеристики ультразвуковых уровнемеров значительное влияние оказывают амплитудно-частотные характеристики ультразвукового сигнала, существенно изменяющиеся в процессе измерений, что связано с условиями его возбуждения и распространения, а также дисперсионными свойствами волновода. Так как требуется достижения высокой точности, учет данных факторов является определяющим при создании подобных систем.

В качестве динамических процессов можно также рассматривать достаточно быстрое изменение физических свойств материалов во время химических превращений, в частности, процесс полимеризации композиционных составов. В процессе полимеризации состав претерпевает ряд превращений. При этом относительные изменения скорости, коэффициента поглощения звука и дисперсионных характеристик среды могут составлять десятки и сотни процентов за достаточно короткий промежуток времени. Акустические измерения позволяют исследовать влияние изменения структуры полимерных материалов при фазовых переходах жидкость - твердое тело на упругие свойства среды. С практической точки зрения подобные исследования позволяют разработать методы автоматизации технологического контроля степени отверждения полимеризующихся составов.

Решение данных задач представляет большой интерес для различных отраслей народного хозяйства: авиационного и энергетического машиностроения, топливно-энергетического комплекса и других.

В диссертации проводится систематизация и критический анализ материалов, близких по тематике к исследованиям автора, на основании работ отечественных и зарубежных ученых: И. Н. Ермолова, В. М. Баранова, В. В. Клюева, А. X. Вопилкина, В. Е. Чабанова, Н. П. Алешина, К. А. Наугольных, В. В. Сухорукова, М. Д. Генкина, А. И. Кондратьева, В. Е. Рядчикова, Н. Е. Никитиной, С. С. Волосова, М. С. Клюева, В. К. Хамидуллина, В. А. Иванова, А. И. Надеева, Н. П. Красненко, И. И. Перепечко, Б.Б. Бадмаева, О. Крамера, И. Вэна, Л. Бергмана, У. Мэзона, X. Хайнца, А. Файса, Д. Франка и др.

Целью настоящей работы являлась разработка новых акустических методов контроля динамических объектов и сред, изучение возможности их применения для высокоточных измерений и исследования динамики физических процессов; создание автоматизированных систем измерения.

Предполагалось решение следующих основных задач:

1. Исследование возможности применения активных ультразвуковых методов неразрушающего контроля для диагностики вращающихся тел в динамическом режиме.

2. Разработка основных электронных блоков и алгоритмов обработки сигнала, позволяющих применить методы активной ультразвуковой дефектоскопии для выявления дефектов изделий и контроля состояния узлов трения непосредственно в процессе вращения с высокой скоростью в реальном масштабе времени.

3. Создание автоматизированной системы измерения параметров колебаний различных частей вращающегося тела относительно неподвижного основания и определения взаимных смещений или изменений размеров отдельных его элементов с высокой точностью.

4. Изучение возможностей и метрологических характеристик эхолокационного метода для измерения уровня жидкостей при наличии. температурных градиентов и конвекции.

5. Разработка нового акустического метода контроля уровня жидкости и создание на его основе высокоточной измерительной системы. Исследование влияния условий измерения на метрологические характеристики системы.

6. Исследование динамики процесса полимеризации композиционных составов акустическими методами и создание акустической системы контроля отверждения композитов на основе эпоксидных смол.

Методы исследования. В работе использовались методы: экспериментальной акустики, основные положения теории упругости, оптики, математической обработки сигналов, спектрального анализа, компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились на оборудовании общего и специального назначения. Был создан программно-аппаратный измерительный комплекс, позволяющий в автоматическом режиме проводить различные измерения. При создании новых методик измерений и соответствующих систем использовались аналоговые и цифровые методы обработки сигналов, лазерная техника. Достоверность полученных результатов подтверждалась хорошим согласием теоретических выводов и экспериментальных результатов, моделированием ряда процессов, оценками погрешностей измерений и сопоставлением результатов с данными, полученными другими методами. Часть измерений и испытания разработанных систем проводились в производственных условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем: *

1. Развиты методологические основы и проведена экспериментальная апробация применения активных методов ультразвукового неразрушающего * контроля для дефектоскопии и диагностики динамических объектов, в * частности, внутреннего объема вращающихся тел и узлов трения. !

2. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства связи ж неподвижных блоков измерительной системы и ультразвуковых датчиков, *

закрепленных на детали, вращающейся со скоростью до 200 об/с, или при линейном перемещении излучателя ультразвука вдоль стержня-волновода.

3. Разработаны аналоговые и цифровые методы приема, возбуждения и обработки акустических сигналов, позволяющие эффективно выделять ультразвуковой импульс, проходящий «сквозь» подшипник при скорости вращения свыше 100 об/с при наличии высокого уровня шумов и динамическом изменении сигнала. Экспериментально доказана возможность активного акустического контроля степени износа подшипников качения в динамическом режиме.

4. Теоретически и экспериментально исследованы возможности применения оптического теневого метода для измерения виброперемещений и исследования динамики быстровращающихся тел. Разработаны и применены методы фазовой дискретизации и усреднения сигнала, поступающего с датчиков измерительной системы. Создана автоматизированная измерительная система, позволяющая с порогом чувствительности 0,5 мкм проводить измерения колебаний и относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с.

5. Проведены экспериментальные измерения и теоретический анализ погрешностей эхолокационного метода при измерениях уровня жидкости в реальном резервуаре большой вместимости при наличии в воздушной среде пара, конвективных потоков и градиентов температуры. Обнаружен эффект отражения ультразвуковой волны от границы раздела газовых слоев с различной температурой в резервуаре.

6. Разработан новый акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим на поверхности жидкости. На основе предложенного метода и проведенных исследований создан высокоточный ультразвуковой уровнемер, разработаны соответствующие аппаратные и программные средства.

7. На основе исследований акустического тракта уровнемера определены оптимальные способы возбуждения и регистрации ультразвукового сигнала. Рассчитаны дисперсионные параметры, позволяющие с высокой точностью учитывать изменение формы сигнала при его прохождении по реальному волноводу в виде стержня большой длины. Исследовано влияние различных факторов на метрологические характеристики созданной измерительной системы.

8. Получены экспериментальные зависимости динамики изменения акустических свойств композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Показано, что акустические методы являются эффективным средством изучения динамики процесса полимеризации. Установлено, что сдвиговая компонента УЗ импульса регистрируется раньше завершения процесса отверждения, а трансформация УЗ сигнала за счет изменения дисперсионных свойств среды в процессе полимеризации происходит как в жидком, так и в стеклообразном состоянии.

9. Предложены параметры, характеризующие степень полимеризации состава, на основе акустических измерений. Создана автоматизированная система контроля отверждения композиционных составов на основе эпоксидных смол.

Практическая значимость. Показано, что методы активного ультразвукового контроля применимы для диагностики динамических объектов - вращающихся тел и узлов трения. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства, позволяющие осуществлять связь между ультразвуковыми датчиками, закрепленными непосредственно на вращающейся детали, и неподвижными блоками измерительной системы. Предложены соответствующие алгоритмы обработки сигналов. Создана высокоточная автоматизированная измерительная система, позволяющая проводить измерения колебаний и смещений различных частей тела, вращающегося с высокой скоростью. Исследованы возможности эхолокационного метода измерения уровня жидкости. Разработан новый акустический поплавковый метод измерения уровня жидкости в резервуарах, на базе которого создан ультразвуковой уровнемер, предназначенный для коммерческого учета количества различных жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты. Предложен метод определения степени отверждения составов на основе акустических измерений, создана система технологического контроля отверждения полимеризующихся составов.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены: СКБ «Ротор» г. Челябинск -автоматизированная система контроля качества сборки электродвигателей; Хабаровская ТЭЦ-2 - автоматизированная система измерения уровня тяжелых нефтепродуктов; ООО «Полином» - освоено опытное производство систем контроля уровня грунтовых вод (регистратор уровня подземных вод «Кедр-2»); завод «Дальэнергомаш» г. Хабаровск - неразрушающий ультразвуковой контроль опытных образцов турбин компрессоров в процессе динамических испытаний; АО «Дальлестехцентр» г. Хабаровск - автоматизированный контроль отверждения композиционных составов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Доказана возможность эффективного применения активных ультразвуковых методов для дефектоскопии, высокоточных измерений и контроля динамических объектов и процессов.

2. Методы и соответствующие аппаратные средства, позволяющие применить активный ультразвуковой контроль для дефектоскопии деталей, вращающихся со скорость до 200 об/с. Методика возбуждения, приема и обработки акустических сигналов, проходящих «сквозь» подшипниковый узел при скорости вращения свыше 100 об/с.

3. Автоматизированная система измерений параметров колебаний и величины относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с, с порогом чувствительности 0,5 мкм.

4. При измерении уровня подогреваемых нефтепродуктов акустическим эхолокационным методом через воздушную среду погрешность составляет не менее 10 см на базе 10 м, вследствие высокой влажности, конвекции и расслоения воздушной среды.

5. Акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим на поверхности жидкости. Конструкция высокоточного ультразвукового уровнемера на основе предложенного метода, позволяющая проводить коммерческий учет количества различных жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты, в резервуарах большой вместимости.

6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния различных факторов на метрологические характеристики, созданного уровнемера.

7. Экспериментальные зависимости динамики изменения скорости звука и коэффициента затухания композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Методика контроля степени отверждения полимеризующихся составов на основе акустических измерений.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 46 научных работах, в том числе 12 статьях центральной печати и 8 патентах на изобретения.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на научно-технических конференциях: Всесоюзной конференции «Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле», Хабаровск, 1987 г.; Всесоюзной конференции «Применение лазеров в народном хозяйстве», Шатура, 1989 г.; Всероссийской конференции «Динамика систем, механизмов и машин», Омск, 1995 г.; Международной конференции «СИБКОНВЕРС-95», Томск, 1995 г.; Международной конференции «Прикладная оптика - 96», Санкт-Петербург, 1996 г.; Международной конференции «Физика и техника ультразвука», Санкт-Петербург, 1997 г.; XI сессии Российского акустического общества, Москва 2001 г.; XVI Российской конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», Санкт-Петербург, 2002 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 313 наименований и приложений. Полный объем работы - 308 страниц текста - включает 95 рисунков, 15 таблиц и четыре приложения на 27 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, приведена общая характеристика работы с указанием основных работ по теме диссертации.

В первой главе приведены результаты исследования возможности применения активных ультразвуковых методов контроля для диагностики

вращающихся тел в динамическом режиме. В первом разделе главы анализируются методы диагностики движущихся объектов; при этом наибольшее внимание уделено вращающимся телам. В настоящее время с этой целью используются в основном метод вихревых токов и вибродиагностика. Метод вихревых токов применяется для изделий достаточно простой формы: проволоки, труб, листового проката и т.п. Основным методом, применяемым для диагностики машин и механизмов, содержащих вращающиеся детали, является вибродиагностика. Однако в тех случаях, когда на первоначальной стадии развития дефект не создает акустического сигнала или уровень этого сигнала недостаточен для идентификации, а также когда необходимо проследить возможное развитие дефекта на локальном участке детали, применение методов вибродиагностики неэффективно. В частности, к подобным дефектам можно отнести медленно развивающиеся трещины, расслоение, нарушение механического контакта в местах жесткого соединения деталей и некоторые другие. Данные дефекты могут возникать во вращающихся с большой скоростью деталях за счет центробежных сил, вибраций, воздействия со стороны внешних тел и среды, а также некачественной сборки. Для неразрушающего контроля подобных дефектов в статическом режиме хорошо развиты различные методы активной ультразвуковой диагностики. Применение данных методов для дефектоскопии движущихся объектов в настоящее время связано с повышением производительности контроля, а не выявления дефектов, возникающих в динамике. Активная ультразвуковая диагностика основана на анализе изменения параметров возбуждаемых ультразвуковых (УЗ) импульсов, распространяющихся в исследуемом объекте. Соответственно при работе измерительной системы, позволяющей применить данные методики к вращающемуся телу, должны сохраняться амплитудные и временные характеристики акустического сигнала. При этом возникает ряд проблем. Во-первых, необходимо передать возбуждающий электрический импульс на преобразователь, установленный на вращающейся детали. Во-вторых, передать сигнал с приемника ультразвука на неподвижное основание. Третья сложность в реализации метода связана с высоким уровнем шумов, возбуждаемых при вращении, основным источником которых являются подшипники, вибрация основания и детали в целом.

В результате проведенных исследований была разработана и создана автоматизированная система ультразвуковой диагностики вращающихся тел. Система состоит из излучающего и приемных пьезопреобразователей (ПЭП), закрепляемых непосредственно на диагностируемой детали вблизи мест возможного возникновения дефектов, специального щеточного узла, предварительного усилителя, встроенного внутри вала, оптопары, усилителя, расположенного на неподвижном основании, датчика оборотов, АЦП-контроллера и ЭВМ. На рис. 1 показаны основные блоки системы. В качестве диагностируемого тела использовалась турбина компрессора.

излучатель

Рис. 1

Для передачи электрического импульса с генератора на излучатель использовался модифицированный щеточный узел коллекторного электродвигателя постоянного тока мощностью 500 Вт. В качестве нулевого провода использовалась линия: основание - подшипники - турбина. Возможности щеточного узла были определены экспериментально. При использовании двух щеток существенное изменение амплитуды электрических импульсов происходило при скоростях вращения (и) более 230 + 250 об/с, и при п >500 об/с амплитуда уменьшается на 40 -=- 50 %, что вполне приемлемо для данной системы.

Для излучения и приема УЗ использовались ПЭП, изготовленные на основе пьезокерамики ЦТС-23. Приемник УЗ подключался ко входу предусилителя, выход которого был соединен с оптопарой. Питание предусилителя производилось от встроенного внутрь вала автономного источника питания. Оптопара была собрана на базе дискретных светодиода и фотодиода и позволяла дистанционно на базах до 50 мм передавать сигнал с вращающейся детали на неподвижную регистрирующую аппаратуру. Светодиод устанавливался по оси вала на его торце. Все элементы предусилителя предварительно подвергались испытаниям - вращению со скоростью до 500 об/с при радиусе 20 мм. С выхода оптопары сигнал поступал на вход аналогового широкополосного усилителя и далее на вход АЦП-контроллера, а затем в цифровом виде записывался в память ЭВМ. Тактовая частота АЦП составляла 8 МГц. При записи сигнала в память ЭВМ происходило автоматическое синхронное усреднение по заданному числу цифровых реализаций N.

Как указывалось выше, основной проблемой при измерениях по данной схеме является выделение полезного сигнала на фоне высокого уровня шумов. Кроме того, в качестве шума можно рассматривать модуляцию сигнала вследствие определенной несоосности элементов оптопары. Реально спад АЧХ шумов происходит на частотах 50 4- 100 кГц, соответственно полоса рабочих частот системы диагностики должна быть выше 100 -г- 150 кГц. Для подавления низких частот на входе предусилителя был установлен подавляющий фильтр низких частот. Это обеспечивало работу предусилителя и оптопары без «насыщения сигнала шумами». При измерениях в режиме акустической диагностики (см. ниже) амплитуда полезного сигнала в зависимости от п превышала уровень шумов после предусилителя в 5 -г 10 раз, а после оптопары - в 2 -г 5 раз. Синхронное усреднение в режиме по ста реализациям позволяло увеличить отношение сигнал-шум до 10 * 30.

На рис. 2 приведены «осциллограммы» УЗ импульсов, записанные в память ЭВМ, при различных скоростях вращения при усреднении по 100 реализациям. Возбуждающий импульс с генератора имел амплитуду 40 В и длительность 1 мкс. Из рис. 2 видно, что форма и амплитуда импульса, поступающего с выхода оптопары, в зависимости от скорости вращения изменяются незначительно и фактически совпадают с сигналом, записанным в статическом режиме. Форма сигнала, показанного на рис. 2, определяется свойствами датчиков, передающей и принимающей аппаратурой и акустическим трактом. Малая толщина корпуса турбины (порядка 5 мм), соизмеримая с длиной волны ультразвуковых колебаний, и значительное расстояние от излучателя до приемника (порядка 120 мм), позволяют интерпретировать принятый сигнал как волны Лэмба. Составляющая волнового пакета при времени прихода около 25 мкс соответствует нулевой симметричной моде колебаний, около 37 мкс - первой антисимметричной моде, около 45 мкс - нулевой антисимметричной. Моды колебаний идентифицировались по скорости распространения волн.

При работе системы активной ультразвуковой диагностики вращающихся *

тел вследствие действия центробежных сил могут изменяться передаточные I

характеристики области контакта ПЭП - поверхность детали, а следовательно, *

и амплитудно-частотные характеристики принятого сигнала. Проведенные нами расчеты, позволили определить требования к упругим характеристикам *

элементов крепления, обеспечивающие допустимый (10 %-й) уровень *'

спектральных искажений сигнала. Теоретически проанализировано влияние шумов на чувствительность при использовании теневого и эхо-методов для

12 \

i

п = о об/с 1о,в ......

1 « ' Я = 120 об/с

; 1 • утл

1........

' И = 280 об/с

0 ' 25 ' 50 ' 75 i/мкс Рис. 2

случая ближней и дальней зоны. Сделанные оценки показывают, что при отношении сигнал — шум больше 3, теневой метод позволяет обнаруживать дефекты с эффективным размером более 1 + 1,5 мм, а эхо-метод - фиксировать изменение размеров дефекта с чувствительностью 0,5 4- 1 мм.

Для проверки возможности обнаружения при вращении детали дефектов сборки, развивающихся трещин и т. п. проводился модельный эксперимент. В динамическом режиме теневым методом контролировался контакт двух металлических поверхностей. При скорости вращения 50 -г 80 об/с фиксировались изменения амплитудных и временных характеристик УЗ сигнала, свидетельствовавшие о нарушении механического контакта. Разработанная методика диагностики была использована для дефектоскопии опытного образца рабочего колеса нагнетателя ЦНВ 200/3, выпускаемого ОАО «Дальэнергомаш», изготовленного из композиционных материалов. Область дефекта была первоначально определена при статических измерениях. Во время вращения (и = 50 об/с) происходили существенные изменения акустического сигнала, связанные с расслоением объема полимера, прилегающего к поверхности металлического кольца, за счет вибрации и действия центробежных сил.

Проведенные исследования показывают возможность применения методов активной ультразвуковой диагностики для обнаружения дефектов, возникающих в деталях, вращающихся со скоростью до 200 об/с. При этом возможны различные варианты УЗ контроля в зависимости от типа детали и поставленной задачи: постоянный мониторинг особо ответственных деталей стационарно встроенными датчиками; контроль мест возможного возникновения дефектов с целью определения критических скоростей вращения, специальный контроль во время сдаточных испытаний. В некоторых случаях могут проводиться исследование влияния скорости вращения на характер развития дефекта, обнаруженного при статических измерениях. При дефектоскопии в динамическом режиме возможно применение различных методов активного акустического контроля, однако, предпочтение должно быть отдано наиболее чувствительным методам, при использовании которых происходит значительное изменение амплитудно-временных характеристик ультразвуковых импульсов при появлении дефектов. Выбор конкретной методики измерений зависит от вида предполагаемого дефекта, геометрии детали, способа крепления датчиков. Места крепления ультразвуковых датчиков выбираются заранее исходя из конструктивных особенностей детали и технологии ее сборки. Это могут быть области, испытывающие наибольшие нагрузки при вращении. К ним относятся узлы крепления отдельных элементов, сварочные швы, области концентрации наибольших механических напряжений. Для повышения эффективности контроля возможно использование нескольких пар излучатель - приемник, установленных вблизи мест предполагаемых дефектов.

Второй задачей, решаемой при создании системы диагностики вращающихся тел, было исследование возможности активного ультразвукового

контроля в динамическом режиме узлов трения, в частности, подшипников качения. Был разработан метод, позволяющий фиксировать УЗ сигнал, возбуждаемый ПЭП и проходящий непосредственно «сквозь» подшипник. При этом необходимо было решить ряд возникающих проблем: 1. Значительное ослабление сигнала при прохождении УЗ импульсом контактов внутренняя обойма - шарик - внешняя обойма. 2. Значительное величение уровня шумов, в сравнении с раннее рассмотренной схемой измерений, так как исследуемый узел, к которому закрепляется приемник УЗ, является непосредственным их источником. 3. Динамическое изменение сигнала в процессе измерений, связанное с изменением «пути» прохождения сигнала от излучателя до приемника вследствие изменения положения шариков при вращении.

Блок-схема установки, использованной для изучения возможности диагностики узлов трения в динамическом режиме, приведена на рис. 3. В качестве объекта исследований был выбран шарикоподшипник № 308. Подшипник был плотно надет на вал диаметром 40 мм. На вале был установлен щеточный узел, аналогичный описанному выше. Излучатель УЗ закреплялся на поверхности вала на расстоянии 5 мм от внутренней обоймы подшипника. Для регистрации акустического сигнала использовался приемник специальной конструкции, обладающий повышенной чувствительностью. Предварительный усилитель имел на входе широкополосный высокочастотный фильтр.

пред.

Рис. 3

Высокий уровень шумов, значительное ослабление и нестабильность акустического сигнала потребовали значительного усложнения методов обработки и регистрации сигнала, а также разработки специального способа измерения АЧХ системы. Для регистрации и записи сигнала в динамическом режиме были опробованы два основных варианта:

1. В цифровом виде записывался реальный сигнал в режиме автоматического синхронного усреднения по заданному числу реализаций N.

2. Сигнал с предусилителя подавался на вход анализатора спектра СК-56, затем с его видеовыхода на вход АЦП-контроллера (тактовая частота АЦП составляла 500 кГц) и последующее синхронное усреднение. В данном случае каждая записанная реализация представляла собой демодулированный сигнал, предварительно прошедший высокодобротный пропускающий фильтр и детектирование, то есть являлась огибающей сигнала в узкой полосе спектра.

Экспериментальные измерения показали, что надежное выделение сигнала даже при малых скоростях вращения в режимах 1 и 2 возможно только, если возбуждение излучателя производится не отдельным видеоимпульсом, а радиоимпульсом с заданной частотой заполнения и длительностью более 100 мкс для режима 1 и более 30 мкс для режима 2. При этом частота заполнения v должна быть равной частоте одного из максимумов АЧХ системы излучатель -подшипник - приемник и значительно превышать частоту максимума АЧХ шумов. В наших экспериментах она составляла 270 и 475 кГц. При высоких v амплитуда сигнала достаточно быстро уменьшалась, и при v = 600 кГц была примерно на порядок меньше, чем при 475 кГц.

На рис. 4 приведены «осциллограммы» сигналов, записанных в память ЭВМ в режиме 1 при различных скоростях вращения подшипника (v= 270 кГц).

Л = 50 об/с 100

^fy/VvVi 4/у*у. "ДА

Рис.4 15

Первые два графика получены для статического режима и N = 1 при различном расположении шариков в подшипнике, и одинаковом взаимном расположении излучателя и приемника. Из рис.4 видно, что приведенные реализации существенно различаются. Это связано с тем, что каждую из них можно рассматривать как результат интерференции акустических волн, проходящих от излучателя до приемника через различные шарики подшипника. Так как положение последних при повороте изменяется, то меняется и результат интерференции. Подобное отличие каждой реализации при вращении приводит к тому, что уровень случайного шума уже при п > 30 об/с значительно превосходит амплитуду полезного сигнала, и синхронное усреднение даже по большому N не позволяет выделять сигнал уже при скорости более 50 -г 60 об/с.

Осциллограммы сигнала, полученные в режиме 2, приведены на рис. 5. Сравнение рис. 4 и 5 показывает, что режим 2 позволяет наблюдать акустический сигнал при значительно больших скоростях. При и = 50 об/с амплитуда сигнала только в два раза меньше, чем при п = 0; при и =100 об/с полезный сигнал значительно превышает уровень фона и может быть идентифицирован для данного подшипника при скорости вращения до 120 об/с. «Преимущество» режима 2 связано с тем, что, во-первых, узкополосный фильтр анализатора выделяет сигнал в узкой полосе, совпадающей с частотой заполнения радиоимпульса; во-вторых, после детектирования каждая реализация представляет собой огибающую сигнала и усреднение равносильно сложению только положительных чисел и соответственно сдвиг по фазе отдельных реализаций особого значения не имеет.

При осуществлении контроля по данной методике необходимо достаточно точное знание АЧХ системы. Определенная сложность при этом состоит в том, что даже в статическом положении АЧХ характеристики, полученные при одинаковом угловом взаимном расположении излучателя и приемника, но различном положении шариков в подшипнике, существенно различаются. Поэтому нами была разработана специальная методика измерения, позволявшая записывать амплитудно-частотный спектр системы в автоматическом режиме по заданному числу реализаций N и соответственно

и = 0 об/с ЛГ=1

п =120 об/с ЛГ = 100

10

20 Рис. 5

30 I, мс

получать усредненные АЧХ системы для заданной скорости вращения и определять частоты заполнения радиоимпульса.

После того как были отработаны методы возбуждения, приема и обработки акустического сигнала, проходящего «сквозь работающий» подшипник, данная методика была использована для оценки степени износа подшипника. Степень износа контролировалась по величине радиального зазора. Подшипник с величиной зазора менее 0,05 мм принимался за образцовый с нулевым износом (П-Об), с радиальным зазором 0,1 мм считался изношенным в средней степени (П-Ср), и с зазором 0,2 мм - полностью дефектным (П-Д). Основные измерения были проведены при наличии смазки в подшипниках и отдельно для подшипника П-Об в отсутствие смазки (П-О-с). Результаты, приведенные выше, получены для подшипника П-Об.

А2,В 1

0.8

0,6

0.4

0.2

■

о +

20

+ ■

о

° ■

+

• + о

• +

•

40 60 80

■ П-ОБ о П-Ср • П-Д + П-О-с

100 к, об/с

Рис. 6

Экспериментальные исследования показали, что в качестве параметра,

характеризующего степень износа, может быть принята максимальная амплитуда

сигнала, измеренного в режиме 2 - А2. На рис. 6 приведены зависимости значений А2 от скорости вращения для различных подшипников при v =270 кГц. Из графиков видно, что увеличение степени износа приводит к уменьшению амплитуды сигнала при всех

скоростях вращения. Так, для подшипника П-Об акустический сигнал может быть выделен на фоне шумов при скорости, близкой к 120 об/с, а для П-Д только при 75 об/с. Это, видимо, связано с двумя факторами. Во-первых, в подшипнике с большим износом при увеличении скорости происходит «зависание» значительной части шариков за счет величины зазора, который уже не успевает «заполняться» смазкой, что и приводит к нарушению акустического контакта. Во вторых, подшипник с большей степенью износа при вращении «больше шумит», что уменьшает отношение полезный сигнал -шум. Уменьшение амплитуды с ростом п существенно зависело от частоты заполнения радиоимпульса. При этом степень износа влияла на характер изменения - с ростом v для подшипников с большей степенью дефектности амплитуда быстрее уменьшаласься при увеличении скорости вращения.

Для определения эффективности разработанного метода для контроля состояния подшипников качения в сравнении с традиционной методикой, были произведены измерения вибрационного сигнала подшипников с различной степенью износа. Преобразователь закреплялся на корпусе диагностируемого подшипника. Проведенные измерения показали, что предложенный метод

более чувствителен к износу подшипника, а отсутствие смазки влияет примерно одинаково на изменение амплитуды УЗ импульса, проходящего сквозь подшипник, и на вибрационный сигнал. Предложенный метод может быть использован для оценки остаточного ресурса подшипников и выявления дефектов на более ранних стадиях развития в сравнении с используемыми методиками.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с созданием автоматизированной системы, позволяющей в динамическом режиме измерять виброперемещения различных частей вращающегося тела относительно неподвижного основания, а также определять взаимное смещение или изменение размеров отдельных его элементов с высокой точностью. Создаваемая система должна измерять величину колебаний отдельных точек поверхности тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с, относительно его геометрической оси и неподвижного корпуса или основания.

В первом разделе главы рассматриваются основные методы измерения виброакустических

приемники параметров механических колебаний, а у—также размеров и положения движущихся объектов. На основе вращ тело проведенного анализа был выбран

оптический теневой метод измерения Рис- 7 величины смещения поверхности

вращающегося объекта (рис. 7). Достоинством метода является быстродействие, возможность бесконтактного дистанционного измерения, высокая точность при сравнительной простоте конструкции и т.д. В качестве датчика положения тени на экране служит фотодиод с диафрагмой, на выходе которого сигнал пропорционален величине попадающего на него светового потока. Источником света являлся Не-Ые лазер типа ЛГ-105 или ЛГ-52 (длина волны излучения >.=0,635 мкм).

Несмотря на простоту, предлагаемый метод не применялся для измерения вибраций и исследования динамики быстровращающихся тел в том виде, как это предложено. На основе данного метода была создана система измерения колебаний и относительных смещений вращающихся тел (далее ИСВ), которая состояла из измерительной системы (лазерный профилометр) и автоматизированной измерительной системы (АИС). Автоматизированная измерительная система включает систему синхронизации, специальный контроллер, ПЭВМ и программное обеспечение. АИС имела четыре информационных аналоговых входа и позволяла производить аналого-цифровое преобразование сигналов и их обработку в цифровом виде в соответствии с заданным режимом синхронизации и соответствующим алгоритмом.

При измерении колебаний вращающихся объектов с помощью ИСВ необходимо во время вращения с большой скоростью определять смещение

деталей вращающегося тела AA{t) на фоне колебаний тела как целого A(t), амплитуда которых может в несколько раз превышать АА, а абсолютная величина значений АА может быть менее одного микрометра. Соответственно, получаемые данные достаточно сложно проверить другими методами, поэтому чувствительность измерительной системы в динамическом режиме, ее постоянство во всем диапазоне измерений (несколько миллиметров) и калибровка системы имеют первостепенное значение. В работе исследуются возможности предлагаемого метода. Теоретически анализируется зависимость коэффициента преобразования у = àU^ /Дх, (AUeha - изменение напряжения на выходе фотоприемника, Ддг] - величина смещения препятствия, положение которого измеряется) от параметров оптической схемы. При этом особое внимание уделено диапазону, в котором 11еых линейно зависит от Дхр Показано, что если лазерное излучение является идеальным осесимметричным гауссовым пучком, то 1/вык линейно зависит от х, в пределах 10 % при изменении Дх, = 0 ч-0,8-а, и в пределах 5 % - при Ах\ = 0 н- 0.4-а (а- радиус лазерного пучка). При использовании основной оптической схемы в статическом режиме экспериментально определенная чувствительность у остается постоянной в пределах 1% при Ахх = 0 * 100 мкм и в пределах 5 % при Ах| = 0 * 500 мкм. Для большинства измерений у равнялась 10 мВ/мкм.

Для калибровки ИСВ в динамическом режиме был изготовлен специальный лазерный интерференционный виброметр, который позволяет измерять амплитуды колебаний объекта с точностью А/2. Прибор состоял из интерферометра Майкельсона, фотоприемника и измерительного прибора. Интерферометр освещался излучением лазера ЛГ-105. При калибровке ИСВ измерительный луч виброметра отражался от зеркала, закрепленного на поверхности детали, амплитуда колебаний которого параллельно измерялась лазерным профилометром.

Непосредственное применение используемого метода для измерения колебаний и относительных смещений поверхности вращающегося тела затруднено большой амплитудой колебаний A(t) на частоте вращения в сравнении с AA(t), а также наличием больших вибрационных шумов и случайных колебаний. Данные проблемы были решены с помощью специальной системы синхронизации (метод фазовой дискретизации) и цифровой обработки сигнала. В случае исследования динамики вращающегося тела, например ротора электродвигателя, ротор совершает три основных вида колебаний, и сигнал на выходе фотоприемника луча, настроенного на ротор, можно представить в виде

Ар = 4 (и, 0 + А„ (и, t ) + ААд (И, 0 + (t) + AJt), ( 1 )

где функция AJji,t) определяется вынужденными колебаниями корпуса электродвигателя; А^п,() - вынужденными колебаниями вала как целого относительно корпуса электродвигателя; ùAjfcn,t) - изменениями положения образующей, которая модулирует луч при вращении, от статического

положения (т.е. радиальное смещение точек поверхности вала за счет деформации во время вращения), ААд(п,!) зависит от фазы поворота и скорости вращения; ДАст(г) определяет отклонение от окружности образующей вала в статическом положении и зависит только от фазы поворота; Аш(1) задается случайными колебаниями вала и корпуса, величина которых задается «вибрационными шумами» основания, зазорами и устройством подшипников, случайными колебаниями элементов измерительной системы, общим фоном акустических шумов и шумами электронного тракта. Величина Аш{{) изменяется в широких пределах в зависимости от скорости вращения. При постоянной скорости вращения Лк(и,0> Ав{п,1), и ААст(п,г) являются

периодическими функциями с периодом, равным времени одного оборота вала (7), и при многократном синхронном усреднении не изменяются. Последнее слагаемое Аш(() при большом числе усреднений (Л?) приближается к нулю или постоянному значению Аш. Следовательно, усредненный сигнал с ФП может быть представлен в виде суммы переменной и постоянной составляющих, и выделение переменной составляющей сигнала не составляет труда.

Опыт практических измерений показал, что при синхронном усреднении цифровых реализаций, записанных с фотоприемников (ФП), фазовая «привязка» АЦП к фазе поворота должна быть максимально точной. Был разработан комбинированный способ синхронизации при записи сигнала с фотодатчиков. Основными сигналами являются импульсы оборотов /О и угла поворота /Р вращающегося тела, получаемые с помощью механической насадки на вал. При записи реализации АЦП срабатывал однократно в моменты времени („ где г- определяет номер импульса 1Р после последнего импульса Ю. При этом I, определялось как

I, ={Т/Р)-{ + (Т/4Р)-Ь + М, (2)

где Р - количество импульсов фазы поворота за один оборот; Ь - целое число О, 1, 2 или 3 и задается оператором; Д/ - быстродействие «электронной части» системы, не превышающее в нашем случае примерно 100 не, им можно пренебречь. Наличие второго слагаемого в данном выражении позволяет плавно изменять моменты времени «АЦПирования» в промежутках между импульсами 1Р. При работе системы период Т определялся автоматически ЭВМ в начале каждого цикла измерений.

Таким образом, каждый оборот вращающегося тела как бы разбивается на 4Р- точек, равноудаленных друг от друга по углу. Данный способ синхронизации позволяет, во-первых, с высокой точностью «привязаться» к фазе поворота, и во-вторых, достаточно плавно изменять моменты времени, когда производится аналого-цифровое преобразование сигнала, и соответственно иметь «высокую разрешающую способность по фазе» при записи сигнала с ФП.

При работе лазерного профилометра в двухлучевом режиме совместно с АИС в результате одного полного измерительного цикла в памяти компьютера создаются два массива значений: А/, и А2, (г=1 -ь Р). Каждое из чисел в данных

массивах является средней величиной смещения определенной точки образующей поверхности в момент ее «касания» лазерным лучом. Первый индекс определяет номер лазерного луча, а второй / - угол <р поворота образующей <р1=(2я/Р)-1 + {2л/4Р)-Ь по отношению к некоторому условному началу (%=0). Созданный стенд позволял настраивать первый и второй лучи на различные «сечения» вращающегося тела. При экспериментальном исследовании динамики вращающихся тел использовались различные варианты настройки. Если первый луч настраивается на такую часть вращающегося тела, которая, с одной стороны, колеблется как единое целое с корпусом и основанием, а с другой - меняет свою форму и размеры во время вращения под действием центробежных сил, то последовательность А ¡, определяется всеми слагаемыми, входящими в сумму

А = Аь + Л„ + ¿4,,, + М-ь (0 • (3)

Если второй луч оптической измерительной системы настроить на образующую вала, которая заведомо является правильной окружностью и не испытывает при вращении никаких радиальных смещений относительно оси симметрии (это может быть шейка вала), то мы определим сумму

А = А,Ъ +АВ2П (4)

АК1, и Лк2, определяются вынужденными колебаниями корпуса и равны между собой, аналогично равны и А„/, и Л„2п так как зависят от колебаний вала как целого. Разность выражений (3) и (4), вычисленная для каждой пары А/, и А2„ дает

М^ль+М-ьС). (5)

ЛЛст// можно измерить в статическом режиме, медленно вращая вал, при этом Ак/1 = 0 и А„1, = 0 (при очень малых скоростях вращения амплитуда колебаний близка к нулю) и АЛст/, - АЛ/, или вручную с помощью микрометра определить значения ЬЛсти и занести их в память ПЭВМ. Вычитая из выражения (5) ААст/„ мы определим ААд/„ т.е. смещение положения точек во время вращения поверхности вращающегося тела относительно образующей в статическом положении. Определение каждой из функций, которые входят в выражения (3) -(6), является достаточно важной самостоятельной задачей диагностики. Все математические операции с массивами значений цифровых реализаций производятся автоматически с помощью ПЭВМ. Таким образом, настраивая лучи на отдельные части тела и его крепления, можно определять абсолютную величину смещения различных деталей вращающегося тела, отслеживать величину фазовых соотношений этих смещений в зависимости от скорости вращения, получать «развертки» определенного сечения для различных скоростей вращения. Погрешность измерений данной системы в двухлучевом режиме составляла от 2 % до 15 % в диапазоне измерения смещений от 0 до 1000 мкм и порогом чувствительности 0,5 мкм при скорости вращения до 500 об/с.

Разработанная система была применена для исследований динамики различных быстровращающихся тел, в частности, электродвигателя КУВ-071В

производства челябинского завода электромашин. На рис. 8а приведены осциллограммы сигнала непосредственно с оптических датчиков, записанные с помощью запоминающего осциллографа, и после компьютерной обработки с помощью АИС при скорости вращения п = 20 об/сек. При этом один из лазерных лучей профилометра был настроен на корпус электродвигателя, а второй - на его коллекторные пластины (ламели). По горизонтальной оси отложен угол поворота коллектора (фазы колебания корпуса) и номер регистрируемой ламели г. На рис 86 приведены соответствующие зависимости для п = 250 об/с. Из сравнения приведенных рисунков видно, как увеличивается амплитуда колебаний системы и одна из ламелей (г = 3) под действием центробежных сил смещается на 8-9 мкм по отношению к другим коллекторным пластинам (амплитуда колебаний корпуса и коллектора 35+38 мкм). Этот эффект еще более заметен на рис. 8в, где приведена разность сигналов с оптических датчиков для п = 360 об/с. Как видно из рисунка, относительное смещение уже составляет 12 мкм.

о1-.--— 0 10 20 30 I

0° , 180° | 360"

0 Ю 20 30 г

Рис. 8

С помощью ИСВ для различных тел были определены зависимости амплитуды колебаний от скорости вращения, изменение от фазы поворота, соответствующей максимальному смещению, а также ряд других параметров. ИСВ была также использована совместно с ультразвуковой системой диагностики вращающихся тел. В динамическом режиме измерялись амплитуда и частота колебаний стальной пластины (и до 80 об/с), закрепленной на вращающемся вале. С помощью ПЭП, закрепленного на пластине, блоков ультразвуковой системы (см. рис. 1) была определена частота колебании пластины относительно вала, которая совпала с собственной частотой колебаний в статике. Обработка сигналов с ИСВ позволила определить амплитуду колебаний, а также величину деформации пластины под действием

центробежных сил. При этом следует отметить, что с помощью вибродатчиков, установленных на неподвижных частях стенда, данные колебания при вращении не фиксировались.

В отличие от существующих методов диагностики, ИСВ позволяет получить качественно новую информацию. При применении традиционных методов вибродиагностики уровни сигналов определяются силами воздействия на пьезопреобразователи и фактически зависят от ускорения, испытываемого датчиком. Предлагаемая нами измерительная система позволяет с высокой чувствительностью (до 0,5 мкм) определять абсолютные значения смещений различных частей вращающегося тела. Другое качественное отличие разработанной системы от используемых в настоящее время заключается возможности отслеживать в динамике поведение отдельных точек (или деталей) вращающегося тела. Созданная система по своей информативности и точности сравнима с установками, реализующими голографические методы, но является значительно более простой по конструкции и позволяет проводить исследования динамики вращающихся тел в непрерывном динамическом режиме.

На основе разработанной системы ИСВ были изготовлены диагностические стенды для СКБ «Ротор» г. Челябинска, используемые для испытаний электродвигателей.

Третья глава диссертации посвящена исследованию возможностей эхолокационного метода. Уровнемеры, создаваемые на его основе, являются наиболее простыми при монтаже и имеют низкую стоимость. При использовании акустического эхо-метода для измерения уровня нефтепродуктов (НП) в резервуарах возникает ряд трудностей, связанных с наличием больших градиентов температуры и конвективных потоков нагретого воздуха внутри емкости вследствие постоянного нагрева жидкости и обусловливающих, в свою очередь, значительное снижение точности. Повышение точности может быть достигнуто путем использования эталонного плеча для определения скорости звука в воздушной среде над жидкостью. Нестабильность акустических свойств воздушной среды над жидкостью приводит к постоянному изменению амплитудно-временных характеристик сигнала при отдельных измерениях. Особенностью применения эхолокационного метода для резервуаров с тяжелыми НП, которые постоянно подогреваются, является значительное возрастание коэффициента поглощения воздушной среды в сравнении с обычной атмосферой вследствие высокой влажности и стратификации воздушного столба. Задачей данных исследований было определение погрешности эхолокационного метода в лабораторных условиях (в отсутствие градиентов температуры и конвекции) и при измерениях в резервуаре с подогреваемыми НП. Использовался резервуар с мазутом вместимостью 1000 тонн, высотой 10,7 м.

Для решения поставленных задач была разработана специальная автоматизированная измерительная система, позволяющая измерять время прихода УЗ импульсов, отраженных от эталонного отражателя и от

поверхности жидкости, рассчитывать расстояние до поверхности и соответственно уровень жидкости. Система (рис. 9) состояла из измерительного блока, блока питания и гальванической развязки, АЦП-контроллера, ПЭВМ и программного обеспечения. Измерительный блок включал закрепленные на одном основании излучатель и приемник УЗ импульсов, генератор электрических импульсов (амплитуда «200 В, длительность «20 мкс), предварительный усилитель и специальный узкополосный усилитель с зависящим от времени коэффициентом усиления. К основанию на расстоянии Иэт = 1000±0,2 мм был жестко прикреплен эталонный отражатель. При измерениях на резервуаре измерительный блок устанавливался в верхнее технологическое отверстие резервуара, а при измерениях в лаборатории

Динамика изменения акустического сигнала,

отраженного от поверхности жидкости, в значительной степени аналогична

изменениям, наблюдаемым при диагностике вращающегося подшипника. Однако, в отличие от методов неразрушающего контроля при измерениях уровня (расстояния) требуется существенно более высокая точность определения времени распространения УЗ импульсов, то есть необходимо точно фиксировать «начало» импульсов. При этом дополнительная сложность возникает вследствие большого диапазона изменения амплитуды УЗ импульсов, отраженных от поверхности жидкости, располагающейся на различных расстояниях И от приемника. Так, при увеличении к от 1 до Юм амплитуда уменьшается примерно в 100 раз. Примененные для обработки сигнала методы были в значительной степени аналогичны рассмотренным в первой главе. Так как использовался значительно более низкий диапазон частот (54 58 кГц), то обработка сигнала производилась в основном в цифровом виде. Разработанный алгоритм включал следующие основные операции. Усиленный сигнал поступал на вход АЦП-контроллера ЭВМ и в цифровой форме записывался в память ЭВМ (тактовая частота АЦП - 500 кГц). Далее для каждой цифровой реализации определялся уровень фона и относительно него проводилось детектирование. Затем осуществлялось усреднение по заданному числу реализаций (N=100) и находилась общая огибающая сигнала (демодуляция). Так как эхолокационные измерения велись в автоматическом режиме, то следующей операцией алгоритма было определение по интегральным признакам «импульсов», соответствующих отражениям от эталона и поверхности жидкости. Далее

перемещался на специальной платформе, измерительный

Рис.9

определялось «начало» импульсов, рассчитывалось время прихода сигнала от эталонного отражателя /эт и поверхности мазута /„, вычислялась скорость звука «для эталона» Сэт= ИэтНэт и расстояние до отражающей поверхности И„.

Порог чувствительности измерительной системы в лабораторных условиях составлял примерно 0,5 мм при к„ = 2 м и 1,5 мм при /?„ = 10 м. Измерения в резервуаре проводились при различных уровнях мазута; температура преобразователей составляла 15 -г- 25 "С и совпадала с температурой в верхней части резервуара (То). Температура поверхности мазута (Т„) варьировалась от 70 до 35 °С. Для расчета температурной поправки к скорости звука проводились измерения температуры воздуха от поверхности мазута до верха резервуара «по оси» ультразвукового луча. Максимальное изменение температуры ЛТ=Т„ - Т0 составляло 50 °С. На температурных зависимостях для И„> 3 м можно было выделить два участка линейного роста температуры, прилегающих к верхней крышке резервуара и поверхности мазута, и область постоянной температуры в центральной части резервуара.

На основе измеренных температурных профилей, а также для линейной зависимости температуры воздуха от расстояния, были вычислены температурные поправки к скорости звука АС г- Расчет на основе линейной зависимости температуры воздуха дает погрешность для к„ порядка одного сантиметра, по сравнению с результатом вычислений в соответствие с измеренным температурным профилем (йи = 10 м и ЛТ = 50°С). На основе теоретических расчетов сделаны оценки влияния различных факторов на случайную составляющую погрешности измерения уровня 6 И. Основной вклад связан с погрешностью измерения температуры 5Г-3,4 см (при А„ = 10 м и 5Г-1°С); вклад, связанный с погрешности определения времени прихода отраженного УЗ импульса, составляет 0,7 см, и вклад от «расстояния до эталона» - 0,5 см. Суммарная теоретическая погрешность в определении расстояния 8И, которую можно считать инструментальной для данной системы, примерно равна 4 см. При этом при постоянной температуре 8 И = 1,1 см, что хорошо согласуется с экспериментальными измерениями в лабораторных условиях (см. ниже).

Экспериментальные исследования возможности применения эхо-метода проводились при трех различных режимах: А - лабораторных условиях при отсутствии температурных градиентов, конвективных потоков и нормальной влажности (Т = 292,0±0,5 К); Б - лабораторных услових при наличии температурных градиентов (АГот 0 до 40 К), конвективных потоков и пара; В -измерения в резервуаре с мазутом. Анализ полученных результатов показывает, что полную погрешность при экспериментальных измерениях можно рассматривать как сумм:

8Ъ «Д/г„+ст(/!„), АИ„=И- И„ (6)

где И - известное расстояние до поверхности, А„ - среднее значение расстояния, определенное на основе экспериментальных измерений с учетом температурных поправок; о(й„) - среднеквадратическое отклонение для Н„.

Значения ft„ и ст(А„) рассчитывались по десяти измерениям при ЛГ= 100. Полная экспериментальная погрешность измерений в режиме А была близка к рассчитанной теоретически и при А„ < 3 м не превышала 0,3 см. При А = 10 м ДА„ = 1 см, <y(h„) = 0,4 см и Sh = 1,4 см.

В режиме Б измерения проводились при фиксированном расстоянии до отражающей поверхности воды (А = 2 ± 0,001 м) в замкнутом цилиндре диаметром 1,5 м в вертикальном направлении сверху вниз. В этом режиме h,= (Сзт +ДCT)-t„ вычислялась с учетом температурной поправки в линейном приближении. Наличие влажности и конвекции приводило к росту примерно в пять раз коэффициента затухания для ЛТ= 40°С. В режиме Б значение А„, рассчитанное с учетом температурной поправки, было систематически меньше расстояния до поверхности. Полная экспериментальная погрешность для данной величины в 3-5 раза больше, чем режиме А.

Измерения в резервуаре (режим В) были проведены при различных уровнях мазута. Контроль уровня производился с помощью специального лота (погрешность измерения ±1,5 мм). Было проведено несколько серий измерений. Чувствительность метода при А = 10миЛг = 100 составляла 5 мм. Коэффициент затухания составлял примерно 4 дБ/м. Экспериментальные измерения в резервуаре для отдельных серий показали, что наличие эталонного отражения позволяет частично учесть влияние неконтролируемых факторов на скорость звука (влажности, химического состава воздуха) и соответствующий вклад в погрешность составляет 6+9 см. Температурная поправка ЛСт составляла 80-90 % от экспериментальной разности ДС при AT- 50 °С и А = 10 м. Остальные 1020 % относились к систематической и случайной составляющим погрешности, связанным с влиянием конвекции и влажности воздуха. Разброс в значениях ДА„ для различных серий ДАС, измеренных для близких значений А, составлял в среднем 4 см в зависимости от Т„ и То, а также режима эксплуатации резервуара - «работа», «прием» или «хранение», которые существенно отличались по скорости изменения уровня мазута и соответственно динамики воздушных и тепловых потоков. Суммарная погрешность измерений уровня жидкости в реальном резервуаре (8А = ДА„ + ст(А„) + ДАС) для А = 10 м составляла 10-12 см. Эта величина существенно превышает теоретические оценки, что, очевидно, связано с влиянием влажности и конвекции, а также значительно превышает погрешность измерения некоторыми другими методами.

При измерениях в резервуаре при А более 5+6 м в нескольких случаях было отмечено появление «ложных» эхо-импульсов с амплитудой (£/л) составляющей 0,02+0,05 от амплитуды основного отражения (U). Данный импульс приблизительно на 6 мс опережал импульс, отраженный от поверхности мазута, что соответствует двум метрам расстояния. Это примерно совпадает с началом второго участка резкого роста температуры вблизи поверхности мазута. Появление «ложного» эхо-импульса можно объяснить возникновением слоя газа, прилегающего к поверхности мазута, акустический импеданс (Zc„) которого существенно отличается от акустического импеданса

основного объема газа (2Г). Наличие данного слоя может быть вызвано устойчивыми конвекционными потоками в резервуаре, возникающими при определенных температурных режимах и уровнях мазута. Проведенные нами расчеты изменения импеданса на границе подобного слоя показывают, что для отношения и/и =0,1 достаточно разности температур между слоями 10-г20 °К, что согласуется с экспериментальными результатами измерения температуры.

Четвертая глава посвящена разработке высокоточной системы измерения уровня для коммерческого учета жидкостей в резервуарах большой вместимости. Сравнительный анализ метрологических и стоимостных характеристик уровнемеров различного типа позволяет сделать вывод о перспективности использования ультразвуковых измерительных систем, работающих на основе измерения времени прохождения ультразвукового импульса /и по вертикальному стержню-волноводу от поверхности жидкости до приемника ультразвука, расположенного на верхнем конце стержня. К подобному типу относятся ультразвуковые поплавковые магнитострикционные уровнемеры различных конструкций. Несмотря на ряд преимуществ по сравнению с системами других типов, стержневые магнитострикционные уровнемеры, выпускаемые промышленностью, имеют ряд существенных недостатков. Поэтому была поставлена задача разработки нового метода измерений и создания на его базе высокоточной системы измерения уровня любых жидкостей, включая подогреваемые тяжелые НП. При этом создаваемая система по своим технико-эксплуатационным качествам должна превосходить существующие УЗ поплавковые системы и себестоимость ее производства должна быть значительно меньше радиолокационных систем. Предполагалось решение следующих основных задач: значительное упрощение конструкции измерительной части в сравнении с магнитострикционными системами; расширение диапазона измерения уровня до 20 - 25 м; метрологические характеристики создаваемого уровнемера должны позволять вести коммерческий учет количества жидкости; полная автоматизация процесса измерения; обеспечение надежности работы в течение длительного срока при измерении уровня жидкостей с температурой от —40 до +90 °С.

Для достижения поставленной цели был разработан акустический метод, основанный на бесконтактном возбуждении акустического импульса активным излучателем, плавающим непосредственно на границе жидкость - воздух. Формирование УЗ импульса осуществляется излучателем, представляющим собой пьезокерамическое кольцо, коаксиально охватывающее вертикальный металлический стержень-волновод (звукопровод). Акустический импульс, возбужденный пьезокерамикой, через корпус поплавка и слой жидкости достигает стержня и распространяется по нему, достигая приемника УЗ, который установлен на верхнем конце стержня. Кольцо, генератор электрического импульса и схема управления установлены внутри корпуса плавающего на поверхности жидкости поплавка. Поплавок не связан никакими проводными линиями с другими блоками системы и может свободно перемещаться вдоль стержня. Питание и синхронизация излучателя

осуществляется посредством индуктивной связи между звукопроводом, который одновременно является частью витка первичной обмотки трансформатора и вторичной обмоткой, расположенной внутри поплавка. На рис. 10 изображена блок-схема уровнемера, созданного на основе данного метода.

стержень-волновод

жидкость

Рис. 10

На металлический стержень с формирователя напряжения питания через смеситель подается переменный электрический ток (несколько миллиампер) частотой 20 кГц. Также через смеситель с формирователя синхроимпульсов на стержень подаются управляющие электрические импульсы длительностью около микросекунды. В катушке индуктивности Ь, расположенной в корпусе поплавка, возникает соответствующий индукционный ток. Катушка подключена ко входу блока питания и синхронизации. В данном блоке вследствие частотной фильтрации происходит разделение синхроимпульса и напряжения питания. При поступлении синхроимпульса генератор вырабатывает электрический импульс напряжением до ста вольт, подаваемый на пьезокерамическое кольцо. Пьезокерамика возбуждает акустический сигнал, который достигает звукопровода и распространяется по нему. Прием УЗ импульсов осуществляется ПЭП, закрепленным на верхнем торце звукопровода. Электрический сигнал с пьезоприемника, усиленный предварительным усилителем, поступает на вход

компаратора формирователя прямоугольных импульсов микропроцессорного блока, где определяется время распространения ультразвукового импульса по стержню. Далее сигнал в цифровой форме по линиям связи передается в центральную ЭВМ системы, которая рассчитывает уровень жидкости. В микропроцессорный блок также поступает информация с цифровых датчиков, расположенных вдоль стержня.

На точность и диапазон измерения разработанного уровнемера в значительной степени влияют характеристики и свойства акустического тракта. В стержне на расстояниях, больших 0,5 м в формировании УЗ импульса участвуют различные типы стержневых волн. При этом на акустический сигнал оказывают воздействие как физические свойства материала волновода (упругая неоднородность, температурная зависимость модулей упругости, поглощение ультразвуковых колебаний и т. д.), так и его геометрические характеристики (диаметр d, длина /, неравномерность диаметра по длине). В работе исследуется влияние данных факторов на метрологические характеристики системы. Проводится теоретический анализ дисперсионных характеристик стержней для симметричных, изгибных и крутильных колебаний. На основе численного решения дисперсионных уравнений построены зависимости фазовой и групповой скорости различных мод от частоты со.

На рис. 11 приведены кривые, полученные для продольных волн в стержнях диаметрами d = 4 и 7 мм (сталь Х18Н10Т). Из рис. 11 видно, что в обоих случаях фазовые и групповые скорости нулевой симметричной моды {Сцп и Unn) и при су—>0 стремятся к Со = jE/р, а при <о—*°о - к Cr, где Cr = Cs-(0,87+l,12 v)/(l+v) - скорость распространения волн Рэлея; v- коэффициент Пуассона, Cs =jE/(2p+2pv). Первая симметричная мода (кривые Сип и U¡w) и моды более высокого порядка подвержены очень сильной дисперсии. Дисперсия скорости растет с увеличение диаметра стержня, так максимальная частота, при которой изменения скоростей С/щ и Unn не превосходят 10 м/с, составляет для стержня d= 4 мм около 200 кГц и для d = 7 мм - около 100 кГц.

С.м/с d = 4мм 5000

4500

3000

.Х-х _

ч \ х

4 ❖ I

\ ^ч / *

\

0,5

С, м/с 6000

4500 3000 500 0

d = 7 мм

1 ш.МГц

\ ч

—V-"^ \

° Сил

° Vim

, ь Сип

УТ \ х

\ /

С R

0,5

.МГц

Рис. 11

I-1

Расчеты показывают, что изгибные колебания подвержены еще большей дисперсии. При этом их скорость значительно меньше и соответственно регистрация момента прихода затруднена из-за наложения «хвоста» продольной симметричной волны. В случае возбуждения крутильных колебаний реально распространяется одна нулевая мода с постоянной скоростью сдвиговых волн С$.

Вследствие наличия слоя жидкости между корпусом поплавка и стержнем (0,5 мм) при использовании предложенного способа возбуждения УЗ импульсов крутильные колебания в стержне фактически не возникают, и для регистрации пришедшего УЗ сигнала используется нулевая симметричная мода продольных колебаний, которая первой достигает приемника УЗ.

На точность измерения ?„ значительное влияние оказывает способ регистрации пришедшего УЗ импульса. Для обеспечения абсолютной погрешности в 1 мм при скорости звука 5000 м/с погрешность определения времени Аг не должна превышать 0,2 мкс. Такая точность не может быть обеспечена регистрацией по переднему фронту УЗ импульса, так как в

результате затухания при изменении уровня происходит сдвиг регистрируемого момента времени, соответствующего началу УЗ импульса, даже при самом минимальном уровне шумов. Поэтому был выбран метод фазовой регистрации, в соответствии с которым за момент времени прихода УЗ импульса принимается время перехода первой полуволной нулевого значения. На рис. 12 приведены осциллограммы соответствующих сигналов; стрелкой обозначено фиксируемое время Л Данный метод и соответствующая электронная схема обеспечивают определение t с точностью 0,1 мкс. При расчете времени прихода хук от времени t вычитается длительность первой полуволны /,. Вследствие дисперсии время 1\ существенно возрастает при увеличении расстояния, проходимого УЗ импульсом, и должно учитываться в виде поправок при расчете уровня. Временную форму УЗ импульсов, распространяющихся в среде с дисперсией, можно представить в виде

¿со, (7)

и(х,1)= |гу'(й))ехр

-а(а>)х+ Аел-

СМ

где х - расстояние, проходимое импульсом, U'(co)= Ju(0,/)exp[- j{ox)}di - спектр

УЗ импульса на входе в «дисперсионную» среду; а(со), С(со) - функции, определяющие частотную зависимость скорости и коэффициента затухания УЗ колебаний соответственно. Расчеты проводились для двух видов спектральной плотности «исходного» УЗ сигнала U¡*(co) = со exp(-Qfiof), U2"(a>) = exp(-0,4af) (данные спектральные зависимости близки к реализуемым на практике), при а(со) = 8-Ю"9© и С (а) = СцП (со), рассчитанной для продольных волн. Расчеты показывают, что дисперсия проявляется в увеличении длительности переднего фронта и «модуляции» заднего фронта импульса (рис. 13) и соответственно в изменении временных интервалов для характерных точек импульса. По мере увеличения расстояния между излучателем и приемником длительность модуляционных явлений на заднем фронте увеличивается и увеличивается частота «модуляции». Качественных отличий искажений формы при различных входных воздействиях не наблюдается. При этом «дисперсионное уширение» времени t\ составляет ¡»15 мкс при х = 6 м, что составляет значительную величину.

Проведенные измерения и литературные данные показывают, что теоретические расчеты не дают в достаточной степени точную информацию о характеристиках и искажении формы упругих волн, распространяющихся в длинных стержнях. Поэтому были проведены экспериментальные исследования влияния дисперсии, параметров волновода и способа регистрации на точность измерения времени прихода возбужденного УЗ импульса. Использовалась специальная измерительная установка, позволявшая с высокой точностью регистрировать и обрабатывать в цифровой форме акустический сигнал,

U'(ев) * = 6 м

Uf(a) х = 6 м

Рис. 13

возбуждаемый в стержнях при изменении расстоянии между излучателем и приемником от 0 до 5,6 м. Были определены численные значения параметров, которые характеризуют изменение формы импульса, а также дисперсионные зависимости скорости звука и коэффициента затухания для стержней диаметром от 1 до 5 мм. На основе полученных данных были вычислены значения поправочных коэффициентов, учитывающих дисперсионное уширение УЗ импульса для различных способов регистрации. Проведенные измерения показали, что в отсутствие шумов и зависимости амплитуды только от расстояния, наибольшую точность обеспечивает регистрация по переднему фронту импульса или по максимуму первой полуволны. Однако в реальном акустическом тракте, используемым в разработанной системе, шумы имеют достаточно высокий уровень, а специфика процесса измерений не позволяет применить метод синхронного усреднения сигнала (достаточно большое время необходимое для одного измерения). Амплитуда сигнала также изменяется по ряду причин: вследствие нарушения центровки поплавка на 5 - 10 %; изменения температуры жидкости и соответственно всех элементов излучателя на 3+5 %; замены или ремонта поплавка-излучателя - до 30 %. Поэтому, как указано выше, на практике был использован метод фазовой регистрации, а дисперсионное уширение импульса учитывалось программно при расчете уровня /г в виде поправки АА/ = С2-^-', где к2 - экспериментально измеренный коэффициент (для используемых стержней диаметром 4 мм к2 = 1,786-10-6 с/м).

На точность измерения уровня может также влиять акустическая неоднородность волновода, которая возникает вследствие влияния на скорость ультразвука механических микронапряжений и пластической деформации, а также локальных изменений размеров. По специальной методике были проведены дополнительные измерения отклонения значений времени распространения на отрезке длиной 1 м от средних значений для стержней длиной 12,5 м и диаметром 4 мм. Для исследованных стержней акустическая неоднородность не превышала 5 м/с для образцов, изготовленных из стали СтЗ, и 1 м/с для образцов, изготовленных из стали Х18Н10 (калиброванная проволока, используемая для изготовления волноводов в разработанных системах). При этом отклонения от средних значений по длине образцов носили случайный характер. Проведенные расчеты показали, что при использовании калиброванной проволоки (сталь Х18Н10) акустическая неоднородность не оказывает значительного влияния на погрешность измерения уровня.

Значительное влияние на точность измерения уровня подогреваемых жидкостей оказывают температурные факторы. Основной вклад в погрешность вносит температурная зависимость скорости звука в стержне. Были проведены экспериментальные измерения температурного коэффициента скорости звука для стержней. Полученные значения хорошо согласуются с литературными данными. Расчеты, проведенные для измеренных температурных профилей, показывают, что без учета температурного вклада погрешность при АТ = 50 °С и /г = Юм для «обычных» сталей составляет до 6-8 см. Использование датчиков

температуры, расположенных вертикально вдоль стержня-волновода, позволяет значительно уменьшить эту погрешность. Так, вычисление эффективного значения скорости звука на основе показаний четырех датчиков в резервуаре высотой 12,5 м позволяет теоретически уменьшить данную погрешность до 0,5 - 1 мм. Реально ее величина составляет 1+3 мм и зависит от погрешности измерения температуры датчиками, величины перепада температуры внутри резервуара и режима его работы. Алгоритм расчета эффективной скорости звука использован в программном обеспечении созданных измерительных систем (см. ниже).

Оценки других вкладов в погрешность, связанных с температурным коэффициентом расширения, удлинением стержня за счет силы натяжения и температурной зависимости модуля Юнга показывают, что их величина незначительна и фактически может быть сведена к нулю путем введения констант или поправок, рассчитываемых на основе показаний датчиков температуры.

Значительное уменьшение погрешности измерений, связанной с температурным коэффициентом скорости звука, может быть достигнуто благодаря изготовлению волновода из элинварных сплавов. Сплавы данного типа имеют температурный коэффициент модуля Юнга (соответственно и скорости звука) на порядок меньше, чем у обычных сталей. Практически изготовить калиброванный стержень-волновод диаметром 3+4 мм и длиной более 10 м возможно только из подобных сплавов на основе железа с добавлением никеля и хрома. «Элинварный эффект» в сплавах данного типа связан с магнитообъемными эффектами при температурных и концентрационных магнитных фазовых переходах. При этом величина магнитообъемного вклада определяется изменением как взаимной ориентации, так и абсолютной величиной магнитных моментов атомов. При изготовлении волновода из элинварных сплавов величина «температурного вклада скорости» в погрешность измерения уменьшается на порядок (« 5 мм), а при использовании температурных датчиков для корректировки значений скорости еще в 10-20 раз до значений 0,25 - 0,5 мм.

На основе предложенного метода разработано и создано несколько модификаций измерительных систем: автоматизированные системы измерения уровня НП (включая подогреваемые) в резервуарах вместимостью до 3000 (СИУ-1) и до 20000 (СИУ-2) тонн; система постоянного мониторинга уровня воды в скважинах (Кедр-2); система измерения уровня для эксплуатации на АЗС (Кедр-3). Основные технические характеристики систем приведены в таблице.

Схема монтажа автоматизированной системы измерения уровня (СИУ-1), установленной на мазутной станции Хабаровской ТЭЦ-2, приведена на рис. 14 Система предназначена для технологического и коммерческого учета количества мазута в двух резервуарах вместимостью 3000 т и высотой 12 м. Основу системы составляют ультразвуковые поплавковые уровнемеры, описанные выше.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петербург 5 09 ТОО 1КТ

Тип системы СИУ-1 СИУ-2 Кедр-2 Кедр-3

Измерение уровня в диапазоне, м 0,1* 12 Он-20 0 + 5 0 + 4

Абсолютная погрешность ±3 ± 1 (А<10 м) ± 1 ± 1

Разрешающая способность, мм 0,3 0,1 0,2 ОД

Температура жидкости, "С 0 + 90 -40+105 0+ 100 -40+ 50

Время одного цикла измерений, с 3 3 5 2

Число точек измер. температуры 4 4 + 8 1 3

Количество контрол. емкостей 2 1 +20 5 8

Темпер, окруж. воздуха, °С -40-5- 50 -40 + 50 -40+ 50 -40+ 50

микро процессор ный

блок приемник УЗ ПЭВМ

линия связи

блок гальванической развязки

резерву^ /

нулевой провод -—

Л-

датчики температуры

Рис. 14

мазут

При монтаже системы стержни - звукопроводы устанавливаются вертикально внутри резервуаров через стандартное технологическое отверстие. Стержень удерживается в вертикальном положении грузом, закрепленным на нижнем конце стержня. Вдоль стержня натянуты нулевой провод, образующий вместе со стержнем замкнутый виток, и кабель с закрепленными датчиками температуры. Приемник УЗ закрепляется непосредственно на верхнем торце стержня. Микропроцессорный блок соединяется с приемником кабелем и устанавливается рядом на панели. Микропроцессорные блоки уровнемеров соединены через блок гальванической развязки с центральной ПЭВМ. Назначение ПЭВМ - расчет на основе данных с уровнемеров уровня и количества жидкости в резервуарах, отображение различных технологических параметров, ведение протоколов, диагностика системы и.т.д.

/ » ( : >" ..

В пятой главе представлены результаты исследования динамики акустических свойств полимеризующихся композиционных составов. В процессе полимеризации состав переходит из высоковязкого жидкого состояния в гелеобразное и затем в твердое. Целью данных исследований являлось изучение изменения акустических свойств в процессе полимеризации, а также исследование возможности применения акустических методов для технологического контроля процесса полимеризации. Были проведены измерения скорости звука С и коэффициента затухания а в зависимости от времени полимеризации для различных композиционных составов на основе эпоксидной смолы ЭД-20. Измерения проводились «в ручном режиме» аналоговыми средствами и с помощью программно-аппаратного комплекса, который позволяет автоматически вести измерения с цифровой записью и последующей обработкой сигналов в течение длительного времени. При использовании обоих методов измерялось время и амплитуда УЗ импульса, прошедшего сквозь слой полимеризующегося состава заданной толщины. Для сравнения также измерялась зависимость С электропроводности состава от времени полимеризации.

На рис. 15 приведены экспериментальные зависимости Се а и С? для эпоксидной смолы ЭД-20 с 15±0,5 % (по весу) полиэтиленполиамина (ПЭПа) в качестве отвердителя при 25±1 °С. Как видно из рис 15. акустические данные коррелируют с электри-

ческими, однако, имеются и различия. Минимум и максимум в зависимости 0(0 в соответствие с литературными данными интерпретируются как время начала и окончания гелеобразования. Эти времена совпадают с особенностями поведения С; и а (г). В начале процесса полимеризации (/ < 10 мин) происходит увеличение коэффициента затухания. Затем коэффициент затухания достигает максимального значения (/ » 10 мин). Скорость звука постоянно возрастает. На стадии гелеобразования Сна изменяются немонотонно. На

С, м/с

2000

1900

1800

1700

а, Нп/м 400

200

О в, 4020

Рис. 15

&

о

о

о

стадии гелеобразования отклонения от монотонности для С составляют 10-г20 м/с при чувствительности 5 м/с и для а - 10-;-15 % при чувствительности 5%. После окончания процесса гелеобразования С¡(¡) и а (¡) монотонно стремятся к своим предельным значениям, характерным для полностью полимеризовавшегося материала (С/ = 2280 м/с, а = 90 Нп/м). Описанные особенности поведения экспериментальных зависимостей могут быть объяснены исходя из представлений о связи электрических и механических характеристик полимеров, а также с учетом влияния времени релаксации на акустические параметры.

В экспериментах было также отмечено, что при времени полимеризации больше 2 часов в УЗ импульсе начинает выделяться сдвиговая компонента, скорость которой С$ составляет около 800 м/с, а коэффициент затухания примерно равен 200 -г 300 Нп/м (2000 3000 дБ/м). Появление сдвиговой составляющей УЗ импульса наглядно показывает, что объемная структура полимера уже сформировалась (произошло ее «протекание» по всему объему образца). Причем это произошло до перехода смолы в твердое состояние, которое помечено на рис. 15 символом Т.

Измерения с помощью автоматизированной системы позволили качественно проследить динамику дисперсионных свойств полимеризующегося состава. В процессе отверждения происходят изменение не только скорости и амплитуда УЗ импульса, но и его формы. При переходе в твердое состояние низкочастотные составляющие начинают значительно отставать от высокочастотных. При этом необходимо отметить, что изменение формы УЗ импульса происходит при времени отверждения более 12 часов, тогда как скорость и амплитуда (спектральной составляющей сигнала на частоте 300 кГц) фактически не изменяются.

По данным акустических измерений для композиционных составов в твердом состоянии с различными наполнителями были рассчитаны модули Юнга Е и сдвига ¡л. При этом полученные значения были несколько больше, значений рассчитанных на основе статических механических измерений. Это объясняется значительно большими скоростями нагружения при акустическом методе, чем при статическом. При этом акустические свойства композиции определяются соотношениями между модулями упругости матрицы и наполнителя.

Сравнение динамики акустических свойств с электрическими и механическими показывает, что степень отверждения смолы может определяться по формуле

(В)

Предполагая, что твердая фаза в образце распределена равномерно, и зная можно определить объемную долю отвержденной смолы

V - 1 _ 0 ~ К /о\

где С0 - скорость звука в начальный момент времени, а С® - скорость у.з. колебаний для полностью отвержденной смолы. При значении У > 0,8 образцы различного состава находятся в твердом или эластичном состоянии и «хорошо держат форму».

На базе проведенных исследований была создана ультразвуковая система контроля процесса полимеризации композиционных составов в производственных условиях. Система предназначена для определения степени отверждения одновременно в нескольких пресс-формах (до пяти) различного типа в автоматическом режиме. При работе системы на основе АЦП-преобразования и при обработке по специальному алгоритму сигналов с приемников УЗ автоматически определяется скорость звука. В качестве критерия отверждения используется параметр С'ср = АС/А/ (среднее значение производной), где А( = 5 мин. Выбор параметра С'ср, а не БА или 7 связан с тем, что в условиях производства абсолютные значения скорости могут существенно изменяться для композитов одного состава в зависимости от качества компонентов, температуры и т.д. Данная система внедрена на производственном участке АО «Дальлестехцентр» г. Хабаровска.

В заключении сформулированы основные выводы, приведены практические результаты работы.

Приложение к диссертации состоит из четырех частей. В первой описана автоматизированная измерительная система, созданная для измерения, аналого-цифрового преобразования и цифровой записи сигналов по четырем каналам, организации специальных циклов измерения с использованием различных способов синхронизации для переключения каналов и синхронного накопления. Приводятся технические характеристики, алгоритм работы совместно с акустической и оптической системами измерений, кратко описываются структурная схема и программное обеспечение. Во второй части приложения приводится фотография и краткое описание программного обеспечения эхолокационной системы измерений. В третьей части приложения даны описания автоматизированной системы измерения уровня жидкости СИУ-1 и скважинного уровнемера Кедр-2. Рассмотрены конструкции систем, алгоритмы расчета уровня жидкости и дополнительных технологических параметров, дано краткое описание программного обеспечения, приведены фотографии. В четвертой части приложения приведены копии актов внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Экспериментально и теоретически показано, что активные методы ультразвукового неразрушающего контроля могут быть применены в режиме реального времени для дефектоскопии и диагностики динамических объектов, в частности, внутреннего объема вращающихся тел и узлов трения.

2. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства связи неподвижных блоков измерительной системы и ультразвуковых датчиков, закрепленных на детали, вращающейся скоростью до 200 об/с, или при линейном перемещении излучателя ультразвука.

3. Разработаны аналоговые и цифровые методы возбуждения, приема и обработки акустических сигналов, позволяющие регистрировать ультразвуковые импульсы при наличии высокого уровня шумов и динамическом изменении сигнала.

4. Экспериментально доказана возможность активного акустического контроля степени износа подшипников качения в динамическом режиме при скорости вращения до 120 об/с.

5. Теоретически и экспериментально исследованы возможности применения оптического теневого метода для измерения колебаний и исследования динамики быстровращающихся тел. Разработаны методы фазовой дискретизации и усреднения сигнала, поступающего с датчиков измерительной системы. Создана автоматизированная система, позволяющая с порогом чувствительности 0,5 мкм проводить измерения параметров колебаний и относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с, при этом погрешность измерения составляет от 2 до 15 % в интервале смещений от 0 до 1 ООО мкм.

6. Исследованы возможности применения эхолокационного метода для измерений уровня жидкости в резервуарах большой вместимости при наличии в воздушной среде пара, конвективных потоков и градиентов температуры. Теоретически рассчитаны и экспериментально измерены случайные и систематические составляющие погрешности данного метода. Обнаружен эффект отражения ультразвуковой волны от границы раздела газовых слоев с различной температурой в резервуаре.

7. Разработан новый акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим на поверхности жидкости. На основе предложенного метода и проведенных исследований создан высокоточный ультразвуковой уровнемер, имеющий абсолютную погрешность измерения ±3 мм на базе до 12 м с порогом чувствительности 0,3 мм.

8. На основе прецизионных акустических измерений и теоретического анализа исследованы акустические свойства металлических стержней; определены дисперсионные параметры, позволяющие с высокой точностью рассчитывать изменение формы сигнала при прохождении по реальному волноводу в виде стержня большой длины. Исследовано влияние различных факторов на метрологические характеристики созданной измерительной системы.

9. Экспериментально исследована динамика изменения акустических свойств композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Обнаружено появление сдвиговой компоненты упругих волн до завершения процесса отверждения. Предложены параметры, характеризующие степень полимеризации состава на основе акустических измерений. Разработана автоматизированная система контроля степени отверждения полимеризующихся составов.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Иванов В. А Контроль механических параметров материалов на основе эпоксидных смол акустическими методами / / Дефектоскопия. - 1994. - № 9. - С. 41 - 44.

2. Римлянд В. И., Кондратьев А. И, Казарбин В. А., Иванов В. А. Исследование процесса полимеризации эпоксидных смол акустическими методами / / Акустический журнал. - 1995. -№ 3. - С. 461 - 464.

3. Римлянд В. И. Ультразвуковая диагностика вращающихся тел / / Контроль. Диагностика. - 2001. -№ 10. - С. 32 - 38.

4. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Система ультразвуковой диагностики вращающихся тел / / Дефектоскопия. - 1998. - № 6. - С. 26 - 30.

5. Римлянд В. И., Казарбин А. В., Калинов Г. А. Автоматизированная система измерения уровня жидкости в резервуарах / / Известия вузов. Приборостроение. -2000.-№3.-С. 47-50.

6. Rimlyand V. I., Kondratiev A. I., Kazarbin А. V., Dobromyslov M. В. The ultrasonic diagnostics system for rotating bodies / / J. Sound and vibration. - 2001. -Vol. 240.-№.3,-P. 581 - 586.

7. Кондратьев А. И., Калинов Г. А., Никитин О. А. Римлянд В. И. О точности измерения уровня жидкости в резервуарах акустическим эхо-методом / / Акустический журнал. - 2001. - Т. 47. - № 4. - С. 564 - 566.

8 Римлянд В. И., Казарбин А. В. Оптическая система диагностики быстровращающихся тел / / Известия вузов. Машиностроение - 1998. - № 4-6. -С. 83 - 89.

9. Пат. 2085935 РФ. Способ ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей / Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Римлянд В. И. - 1998.

10. Пат. 2084822 РФ. Устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний электродвигателя / Римлянд В. И., Казарбин

A. В., Терещенко В. Д., Кузьменко А. П. - 1997.

11. Пат. 2122728 РФ. Способ ультразвукового контроля вращающихся изделий / Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Римлянд В. И. - 1998.

12. Пат. 2123688 РФ. Устройство ультразвукового контроля вращающихся изделий / Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Римлянд В. И. - 1998.

13. Пат. 2137118 РФ. Самокалибрующийся емкостный преобразователь / Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Римлянд В. И. - 1999.

14. Пат. 2140072 РФ. Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя / Кондратьев А. И., Римлянд В. И., Казарбин А.

B.,-1999.

15. Пат. 2156962 РФ. Способ ультразвукового измерения уровня жидкости / Калинов Г. А., Лысаков А. В., Римлянд В. И. - 2001.

16. Римлянд В. И., Казарбин А. В. Диагностирование быстровращающихся тел с помощью оптической системы / / Оптический журнал. - 1997. - № 2. - С. 93 -96.

17. Дерябин А. В., Римлянд В. И. К вопросу о природе магнитообъемных явлений в сплавах инварного класса / / ФММ. - 1982. — Т. 54. - № 3. - С. 313 -315.

18. Дерябин А.В., Римлянд В.И., Швецов Б.Н. Изменение периода решетки, температуры Дебая при концентрационных магнитных фазовых переходах в сплаве на основе ГКЦ — Fe / / Известия высших учебных заведений. Физика. -1983.-№ 4.-С. 69-73.

19. Дерябин А.В., Римлянд В.И., Ларионов А.П. Особенности изменения теплоемкости при магнитных фазовых переходах в сплавах со смешанным обменным взаимодействием / / ЖЭТФ. -1983. - Т. 84. - № 6. - С. 2228 - 2234.

20. Пат. №214007 РФ. Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя / Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Римлянд В. И.

21. Заявка на изобр №.2001117766 (018528), решение о выдаче патента от 11.03.2003. Способ ультразвукового контроля подшипников качения / Римлянд В. И.

22. Римлянд В. И., Брюханова Т. Н., Кузьменко А. П. Динамический лазерный профилометр / / Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле: Тез. Всесоюз. конф. - Хабаровск, 1987.-С. 57.

23. Римлянд В. И., Петренко А. Н. Динамическая модель и вибрационная диагностика технологических погрешностей изготовления и сборки электродвигателей с помощью лазерного профилометра / / Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле: Тез. Всесоюз. конф. - Хабаровск, 1987. - С. 58.

24. Римлянд В. И., Казарбин А. В. Automatized system for testing electric motors / / Тез. Советско - Китайского симпозиума. - Хабаровск, 1991. - С. 126.

25. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Система диагностики быстровращающихся тел / / Моделирование технолог, процессов и систем в машиностроении: Тез. докл. конф. - Хабаровск, 1994. - С. 72

26. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Комплекс диагностики быстровращающихся тел / / Динамика систем, механизмов и машин: Тез. докл. конф. - Омск, 1995. - Кн. 3. - С. 27 - 28.

27. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Автоматизированная система ультразвуковой диагностики быстровращающихся .тел / / Повышение эффективности работы железнодорож. транспорта ДВ региона: Тез. док. конф. -Хабаровск, 1995.-С. 45.

28. V. I. Rjmlyand, А. I. Kondratiev, А. V. Kazarbin. Ultrasound diagnostics system for fast-rotating solids / / The scientific conférence jn use of research conversion resuit in the siberian institutions of higher éducation for international coopération (SIBCONVERS'95): Abstracts. - Tomsk, 1995. - P. 22.

29. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Система ультразвуковой диагностики быстровращающихся тел / / Сб. науч. тр. НИИ КТ. - Хабаровск, 1996.-Вып. 2.-С. 87-91.

30. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Иванов В. А. Исследование процесса полимеризации эпоксидных смол акустическими методами / / Сб. науч. тр. НИИ КТ. - Хабаровск, 1996. - Вып. 2. - С. 45 - 47.

31. Римлянд В. И., Казарбин А. В. Система оптической диагностики быстровращающихся тел / / Прикладная оптика - 96: Тез. докл. конф. - С-Пб., 1996.-С. 260.

32. Римлянд В.И., Терещенко В.Д., Филатов В.Н. Система динамического контроля параметров вращающихся тел / / Сб. науч. трудов НИИ КТ. -Хабаровск, 1993. -Вып. 1. - С. 169 - 173.

33. Rimljand V. I., Tereschenko V. D. Filatov V. N. The dynamic control system for rotation body. The second international symposium on promotion of scientific and technological progress in the frets / / Khabarovsk, 1992.-P. 284.

34. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Система ультразвуковой диагностики быстровращающихся тел / / Использование результатов конверсии науки в вузах Сибири для международного сотрудничества (СИБКОНВЕРС-95): Докл. наМеждун. конф.-Томск, 1995.-T. 1.-С. 34-35.

35. Римлянд В. И. Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Система ультразвуковой диагностики быстровращающихся тел / / Физика и техника ультразвука: Тез. докл. конф. - С-Пб., - 1997. - С. 17.

36. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В Ультразвуковой контроль уровня тяжелых нефтепродуктов в емкостях большого объема / / Физика и техника ультразвука: Тез. докл. конф. - С-Пб., 1997.- С. 18.

37. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В., Калинов Г. А. Исследование кинетики процесса полимеризации акустическими методами / / Физика: фундаментальные исследования, образование: Тез. докл. краев, науч. конф. - Хабаровск, 1998. - С. 24.

38. Калинов Г. А., Римлянд В. И., Добромыслов М. Б. Изучение акустических свойств стержней большой длины / / Физика: фундаментальные исследования, образование: Тез. докл. краев, науч. конф. - Хабаровск, 1998. - С. 51.

39. Римлянд В. И. Разработка новых акустических и оптических методов измерений для исследования динамики физических процессов и диагностики / / Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Тез. докл. II регион, науч. конф. - Хабаровск, 2001. - С. 102.

40. Римлянд В. И, Калинов Г. А., Добромыслов М. Б. Акустический тракт автоматизированной системы измерения уровня жидкости в резервуарах / / Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Тез. докл. II регион, науч. конф. -Хабаровск, 2001. - С. 111.

41. Римлянд В. И, Калинов Г. А. Акустический тракт автоматизированной системы измерения уровня жидкости в резервуарах / / Акустические измерения, геоакустика, электроакустика, ультразвук: Сб. тр. XI сессии Рос. акуст. общ. -М., 2001.-С. 265 -268.

42. Римлянд В. И., Кондратьев А. И., Казарбин А. В. Ультразвуковая диагностика вращающихся тел / / Акустические измерения, геоакустика,

электроакустика, ультразвук: Сб. тр. XI сессии Рос. акуст. общ. - М., 2001. - С. 268 - 274.

43. Римлянд В. И., Казарбин А. В. Применение сплавов с особыми магнитными свойствами в системах измерения уровня / / Магнитные материалы: Тез. докл. Байкальской международ, науч.-практ. конф. - Иркутск, 2002. - С. 94.

44. Римлянд В. И., Калинов Г. А., Казарбин А. В. Измерение уровня жидкости ультразвуковым эхолокационным методом / / Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Тез. докл. III регион, науч. конф. -Благовещенск, 2002. - С. 104.

45. Римлянд В. И., Казарбин А. В. Система ультразвуковой диагностики вращающихся тел в динамическом режиме / / Неразрушающий контроль и диагностика: Докл. на XVI Российской конф. - С-Пб., 2002.

46. Римлянд В. И., Казарбин А. В., Кондратьев А. И. Исследование процесса полимеризации композиционных составов акустическими методами / /Физическая акустика. Распространение и дифракция волн: Сб. трудов XIII сессии Рос. акуст. общ. - М., 2003. - С. 167 - 170.

I

Подписано в печать 20.09.2003. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,44 Уч.-изд-л. 2,1. Тираж 120 экз. Заказ 206.

Отдел оперативной полиграфии издательства Хабаровского государственного технического университета 6800035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

\j2o& \

Р 17 2 О 6

Введение.

Глава 1 Ультразвуковая диагностика вращающихся тел.

1.1 Методы диагностики вращающихся объектов.

1.2 Система активной ультразвуковой диагностики вращающихся тел.

1.2.1 Возбуждение и прием акустического сигнала.

1.2.2 Регистрация и обработка сигнала.

1.2.3 Результаты динамических испытаний.

1.2.4 Влияние динамических нагрузок на работу преобразователей ультразвуковых колебаний.

1.2.4.1 Изменение толщины контактного слоя.

1.2.4.2 Влияние силы прижатия преобразователя к образцу на результаты измерений.

1.2.4.3 Оценка чувствительности метода.

1.2.5 Обнаружение дефектов в динамическом режиме.

1.2.5.1 Контроль механического контакта.

1.2.5.2 Контроль рабочего колеса нагнетателя.

1.3 Методика диагностики подшипникового узла.

1.3.1 Выбор алгоритма обработки сигнала.

1.3.2 Амплитудно-частотные свойства системы излучатель подшипник —приемник.

1.3.3 Результаты измерений для подшипников с различной степенью износа.

Глава 2 Измерение виброперемещений вращающихся тел

2.1 Оптические методы измерения вибраций и контроля размеров динамических объектов.

2.2 Измерительная система. ф 2.2.1 Метод измерений.

2.2.2 Лазерный профилометр.

2.2.3 Чувствительность лазерного профилометра в статическом режиме

2.2.4 Чувствительность лазерного профилометра в динамическом режиме

2.2.5 Калибровка ИСВ с помощью лазерного виброметра.

2.3 Обработка сигналов и двухлучевая методика измерений.

2.3.1 Метод фазовой дискретизации и синхронного усреднения сигнала

2.3.2 Работа лазерного профилометра совместно с ИСВ.

2.4 Исследование динамики вращающихся тел.

2.4.1 Исследование динамики вращающихся полуколец.

2.4.2 Исследование динамики электродвигателя КУВ-071В.

2.4.3 Исследование динамики турбины центробежного насоса.

Глава 3 Измерение уровня жидкости в резервуарах акустическим эхо-методом.

3.1 Эхолокационная измерительная система.

3.1.1 Конструкция измерительной системы.

3.1.2 Алгоритм обработки информационного сигнала.

3.2 Точность измерения уровня эхолокационным методом.

3.2.1 Влияние температуры на точность измерения.

3.2.2 Погрешность измерения уровня.

3.3 Экспериментальное определение погрешности.

3.4 Дополнительные отражения ультразвукового импульса.

I Глава 4 Высокоточная автоматизированная система измерения уровня жидкости в резервуарах.

4.1 Ультразвуковые поплавковые системы измерения уровня.

4.2 Автоматизированная система измерения уровня жидкости.

4.2.1 Метод измерения уровня.

4.2.2 Системы измерения уровня.

4.2.3 Основные виды погрешностей.

4.3 Исследование дисперсионных характеристик волновода.

4.3.1 Теоретический анализ дисперсионных характеристик стержней.

4.3.1.1 Симметричные колебания.

4.3.1.2 Изгибные колебания.

4.3.1.3 Крутильные колебания.

4.3.2 Дисперсионные искажения УЗ импульса.

4.3.3 Экспериментальные исследования.

4.3.3.1 Определение момента «прихода» УЗ импульса.

4.3.3.2 Измерение спектральных и дисперсионных характеристик сигнала.

4.3.3.3 Определение акустической неоднородности волновода.

4.4 Влияние температуры и режимов работы на точность измерения уровня.

4.4.1 Зависимость скорости звука от температуры.

4.4.2 Влияние теплого расширения

4.4.3 Применение сплавов с особыми тепловыми свойствами.

Глава 5 Исследование динамики акустических свойств композиционных составов в процессе полимеризации.

5.1 Акустические свойства полимерных материалов.

5.2 Результаты экспериментальных исследований.

5.2.1 Определение модулей упругости.

5.2.2 Исследование динамики процесса полимеризации.

5.2.3 Контроль степени отверждения. t 5.2.4 Автоматизированная система для изучения акустических свойств полимеризующихся составов.

5.3 Система контроля степени отверждения композиционных составов

Общая характеристика работы

Современные экономические условия, увеличение удельной мощности агрегатов, снижение материалоемкости, повышение скоростей движения и нагрузок, ужесточение экологических норм предъявляют повышенные требования к точности и оперативности измерений, к качеству контроля и диагностики различных агрегатов на стадии их проектирования, изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта. Традиционные методы неразрушающе-го контроля (радиационные, акустические, магнитные, капиллярные и другие [1]) широко применяются на стадии изготовления и ремонта, однако, при их применении в условиях работающего оборудования возникают значительные трудности, обусловленные влиянием большого количества дополнительных факторов, резким удорожанием оборудования, а также невозможностью проведения контроля в некоторых случаях. Развитие современной аналоговой и цифровой техники позволяет значительно расширить возможности применения физических методов для проведения измерений в реальном масштабе времени различных параметров и характеристик динамических объектов и процессов. В значительной степени это относится и к акустическим методам, рассматриваемым нами в дальнейшем. Под динамическими объектами или процессами мы подразумеваем, в общем случае, объекты, которые изменяют свои свойства (механические, физические, размеры, координаты, состояние в целом) при поступательном или вращательном движении, а также под влиянием либо внутренних, либо внешних факторов в течение определенного промежутка времени. Акустические методы, являясь одними из наиболее информативных, обеспечивают с одной стороны выявление различных дефектов объекта контроля (дефекты структуры, несплошности, отклонение размеров и т.д. [1-3]), а с другой — проведения оперативных измерений ряда технологических параметров [4-5] и исследования физических свойств материалов [6-8]. Для дефектоскопии статических объектов наиболее хорошо развиты активные ультразвуковые методы, позволяющие во многих случаях с высокой точностью определить тип, размеры и координаты дефекта [9,10]. При этом актуальна задача совершенствования существующих и создания новых методов диагностики, позволяющих осуществлять контроль или оценивать степень износа и остаточный ресурс агрегатов непосредственно в процессе работы. Среди различных объектов контроля следует особо выделить быстровращающиеся детали и узлы трения. Данный вид объектов присутствует практически в любом механизме. Размеры вращающихся деталей могут различаться в очень широких пределах — от нескольких миллиметров до метров, а скорости вращения достигать сотен оборотов в секунду. Возникающие при этом механические напряжения приводят к упругой и неупругой деформациям вращающегося тела, образованию внутренних дефектов в виде нарушения механического контакта, трещин, разрушению сварных соединений, вибрации, изменению формы и размеров деталей, износу подшипников и т. д. В настоящее время контроль состояния подобных объектов в динамике осуществляется в основном методами вихревых токов, шумо- и вибродиагностики [11-16]. Данные методы, несмотря на достаточно широкое применение, обладают рядом существенных ограничений и недостатков. Область использования активных ультразвуковых методов при дефектоскопии движущихся объектов ограничивается контролем изделий простой формы (трубы, листовой прокат и т.д.) [17-19]. При этом поступательное или вращательное движения создается, в этом случае, для ускорения процесса сканирования всей поверхности детали, а не с целью выявления дефектов, которые могут при этом возникнуть [20-21]. Разработка систем, позволяющих проводить активный ультразвуковой контроль определенных частей деталей, вращающихся с большой скоростью, позволит в реальном масштабе времени отслеживать развитие дефектов, возникающих под действием вибрации и центробежных сил, контролировать качество сборки механизмов.

Важным направлением в диагностике различных агрегатов является измерение параметров вибрации вращающегося тела. Выбор диагностических параметров зависит от типов исследуемых механизмов, амплитудного и частотного диапазонов измеряемых колебаний [23-24]. При этом основными параметрами, которые в большинстве случаев измеряются, являются виброперемещение, виброскорость и виброускорение [25-27]. Используемые наиболее часто для этого контактные датчики имеют ряд недостатков, которые существенно ограничивают возможности используемых методов. Среди бесконтактных можно выделить радиоволновые [27], акустические [28] и голо-графические оптические методы [29]. Во многих случаях при диагностике требуется измерять не только абсолютные значения параметров колебаний вращающегося тела, но также определять динамические смещения и колебания отдельных его частей относительно друг друга. При этом измеряемая величина может быть значительно меньше амплитуды колебаний детали или стенда как целого, а уровень шумов превышать амплитуду полезного сигнала. Среди существующих методов только голографический позволяет проводить подобные измерения с необходимой точностью. Однако, ввиду технической сложности, его применение возможно только в лабораторных условиях для ограниченного набора изделий.

Создание систем диагностики и контроля рассматриваемых динамических объектов требует решения ряда научных и технических проблем: разработки специальных методов активной ультразвуковой диагностики; создания систем возбуждения и приема ультразвуковых импульсов; выделения полезного сигнала на фоне шумов, уровень которых может значительно превышать амплитуду полезного сигнала, а также при значительном динамическом изменении сигнала в процессе измерений; создания специальных алгоритмов регистрации и обработки сигнала. При создании системы измерения вибрационных колебаний и смещений точек поверхности вращающегося тела необходима разработка достаточно простого бесконтактного метода, позволяющего в динамическом режиме проводить измерения с высокой точностью. Особое внимание необходимо уделить достоверности получаемых данпых и метрологическому обеспечению создаваемых систем, так как проверка результатов другими методами часто бывает затруднена или невозможна.

Проблемы, возникающие при разработке методов неразрушающего контроля динамических объектов, в значительной степени аналогичны задачам, решаемым при создании систем технологического контроля и управления процессами, качество протекания которых определяется значениями меняющихся параметров [30]. Пример такой задачи — создание высокоточной системы измерения уровня жидкости. Маркетинговые исследования показывают, что значительный сегмент рынка автоматизированных систем для измерения уровня жидкостей в резервуарах большой вместимости может быть занят относительно дешевыми акустическими уровнемерами, способными составить конкуренцию дорогостоящим радиолокационным приборам [31, 32]. В акустических приборах используются методы на основе регистрации ультразвуковых импульсов, распространяющихся в газовой или жидкой среде (эхолокационные системы [5, 33, 34]) или в металлическом волноводе (маг-нитострикциоиные поплавковые системы [35, 36]). При измерении уровня тяжелых нефтепродуктов возникает ряд сложностей, связанных с постоянным подогревом жидкости до 40-й 00°С. При этом внутри резервуаров существуют значительные градиенты температуры, конвекционные потоки и высокая влажность воздушного столба над поверхностью жидкости; присутствуют постоянные технологические шумы в диапазоне частот 20-К3000 Гц. Происходит достаточно быстрое изменение условий внутри резервуара при наполнении или сливе жидкости из резервуара. Выпускаемые промышленностью уровнемеры во многом не отвечают требованиям потребителей по соотношению цена - качество. Особенно это относится к системам коммерческого учета количества тяжелых нефтепродуктов в резервуарах большой вместимости. Подобные уровнемеры должны определять количество различных жидкостей с высокой точностью (абсолютная погрешность измерения уровня 1ч-5 мм при высоте резервуара Ю-т-20 м, относительную погрешность измерения 0,0001-г0,0002). Порог чувствительности должен быть близким к

0,1 мм. Необходима разработка нового метода, позволяющего осуществлять коммерческий учет жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты, и на его основе создание автоматизированной измерительной системы. На метрологические характеристики ультразвуковых уровнемеров значительное влияние оказывают изменения амплитудно-частотных характеристик ультразвукового сигнала, связанные с условиями его возбуждения и распространения, а также дисперсионные свойства волновода [37, 38], которые могут существенно изменяться в процессе измерений. В связи с тем, что необходимо достижение высокой точности, учет данных факторов является определяющим при создании подобных систем, требуется анализ их динамики и учет в виде соответствующих поправок.

В качестве динамических процессов можно также рассматривать достаточно быстрое изменение физических свойств материалов во время химических превращений, в частности, процесс полимеризации композиционных составов. При полимеризации состав претерпевает ряд превращений. Можно выделить жидкое состояние, фазу образования эластичного геля и превращение геля в неэластичное твердое состояние [39]. При этом относительные изменения скорости, коэффициента поглощения звука и дисперсионных характеристик среды могут составлять десятки и сотни процентов за достаточно короткий промежуток времени [40]. Акустические измерения позволяют исследовать влияния изменения структуры полимерных материалов при фазовых переходах жидкость - твердое тело на упругие свойства среды. С практической точки зрения подобные исследования позволяют разработать методы автоматизации технологического контроля степени отверждения полиме-ризующихся составов.

Решение данных задач представляет большой интерес для различных отраслей народного хозяйства: авиационного и энергетического машиностроения, топливно-энергетического комплекса и других.

Целью настоящей работы являлась разработка новых акустических методов контроля динамических объектов и сред, изучение возможности их применения для высокоточных измерений и исследования динамики физических процессов; создание автоматизированных систем измерения.

Предполагалось решение следующих основных задач:

1. Исследование возможности применения активных ультразвуковых методов неразрушающего контроля для диагностики вращающихся тел в динамическом режиме.

2. Разработка основных электронных блоков и алгоритмов обработки сигнала, позволяющих применить методы активной ультразвуковой дефектоскопии для выявления дефектов изделий и контроля состояния узлов трения непосредственно в процессе вращения с высокой скоростью в реальном масштабе времени.

3. Создание автоматизированной системы измерения параметров колебаний различных частей вращающегося тела относительно неподвижного основания и определения взаимных смещений или изменений размеров отдельных его элементов с высокой точностью.

4. Изучение возможностей и метрологических характеристик эхолока-ционного метода для измерения уровня жидкостей при наличии температурных градиентов и конвекции

5. Разработка нового акустического метода контроля уровня жидкости и создание на его основе высокоточной измерительной системы. Исследование влияния условий измерения на метрологические характеристики системы.

6. Исследование динамики процесса полимеризации композиционных составов акустическими методами и создание акустической системы контроля отверждения композитов на основе эпоксидных смол.

Методы исследования. В работе использовались методы: экспериментальной акустики, основные положения теории упругости, оптики, математической обработки сигналов, спектрального анализа, компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились на оборудовании общего и специального назначения. Был создан программно-аппаратный измерительный комплекс, позволяющий в автоматическом режиме проводить различные измерения. При создании новых методик измерений и соответствующих систем использовались аналоговые и цифровые методы обработки сигналов, лазерная техника. Достоверность полученных результатов подтверждалась хорошим согласием теоретических выводов и экспериментальных результатов, моделированием ряда процессов, оценками погрешностей измерений и сопоставлением результатов с данными, полученными другими методами. Часть измерений и испытания разработанных систем проводились в производственных условиях.

В диссертации проводится систематизация и критический анализ материалов, близких по тематике к исследованиям автора, на основании работ отечественных и зарубежных ученых: И. Н. Ермолова, В. М. Баранова, В. В. Клюева, А. X. Вопилкина, В. Е. Чабанова, Н. П. Алешина, К. А. Наугольных, В. В. Сухорукова, М. Д. Генкина, А. И. Кондратьева, В. Е. Рядчикова, Н. Е. Никитиной, С. С. Волосова, М. С. Клюева, В. К. Хамидуллина, В. А. Иванова, А. И. Надеева, Н. П. Красненко, И. И. Перепечко, Б.Б. Бадмаева, О. Крамера, И. Вэна, Л. Бергмана, У. Мэзона, X. Хайнца, А. Файса, Д. Франка и др.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Развиты методологические основы и проведена экспериментальная апробация применения активных методов ультразвукового неразрушаюшего контроля для дефектоскопии и диагностики динамических объектов, в частности, внутреннего объема вращающихся тел и узлов трения.

2. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства связи неподвижных блоков измерительной системы и ультразвуковых датчиков, закрепленных на детали, вращающейся со скоростью до 200 об/с, или при линейном перемещении излучателя ультразвука вдоль стержня-волновода.

3. Разработаны аналоговые и цифровые методы приема, возбуждения и обработки акустических сигналов, позволяющие эффективно выделять ультразвуковой импульс, проходящий «сквозь» подшипник при скорости вращения свыше 100 об/с при наличии высокого уровня шумов и динамическом изменении сигнала. Экспериментально доказана возможность активного акустического контроля степени износа подшипников качения в динамическом режиме.

4. Теоретически и экспериментально исследованы возможности применения оптического теневого метода для измерения виброперемещений и исследования динамики быстровращающихся тел. Разработаны и применены методы фазовой дискретизации и усреднения сигнала, поступающего с датчиков измерительной системы. Создана автоматизированная измерительная система, позволяющая с порогом чувствительности 0,5 мкм проводить измерения колебаний и относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с.

5. Проведены экспериментальные измерения и теоретический анализ погрешностей эхолокационного метода при измерениях уровня жидкости в реальном резервуаре большой вместимости при наличии в воздушной среде пара, конвективных потоков и градиентов температуры. Обнаружен эффект отражения ультразвуковой волны от границы раздела газовых слоев с различной температурой в резервуаре.

6. Разработан новый акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим па поверхности жидкости. На основе предложенного метода и проведенных исследований создан высокоточный ультразвуковой уровнемер, разработаны соответствующие аппаратные и программные средства.

7. На основе исследований акустического тракта уровнемера определены оптимальные способы возбуждения и регистрации ультразвукового сигнала. Рассчитаны дисперсионные параметры, позволяющие с высокой точностью учитывать изменение формы сигнала при его прохождении по реальному волноводу в виде стержня большой длины. Исследовано влияние различных факторов на метрологические характеристики созданной измерительной системы.

8. Получены экспериментальные зависимости динамики изменения акустических свойств композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Показано, что акустические методы являются эффективным средством изучения динамики процесса полимеризации. Установлено, что сдвиговая компонента УЗ импульса регистрируется раньше завершения процесса отверждения, а трансформация УЗ сигнала за счет изменения дисперсионных свойств среды в процессе полимеризации происходит как в жидком, так и в стеклообразном состоянии.

9. Предложены параметры, характеризующие степень полимеризации состава, на основе акустических измерений. Создана автоматизированная система контроля отверждения композиционных составов на основе эпоксидных смол.

Практическая значимость. Показано, что методы активного ультразвукового контроля применимы для диагностики динамических объектов - вращающихся тел и узлов трения. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства, позволяющие осуществлять связь между ультразвуковыми датчиками, закрепленными непосредственно на вращающейся детали, и неподвижными блоками измерительной системы. Предложены соответствующие алгоритмы обработки сигналов. Создана высокоточная автоматизированная измерительная система, позволяющая проводить измерения колебаний и смещений различных частей тела, вращающегося с высокой скоростью. Исследованы возможности эхолокационного метода измерения уровня жидкости. Разработан новый акустический поплавковый метод измерения уровня жидкости в резервуарах, на базе которого создан ультразвуковой уровнемер, предназначенный для коммерческого учета количества различных жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты. Предложен метод определения степени отверждения составов на основе акустических измерений, создана система технологического контроля отверждения полимеризующихся составов.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены: СКБ «Ротор» г. Челябинск - автоматизированная система контроля качества сборки электродвигателей; Хабаровская ТЭЦ-2 -автоматизированная система измерения уровня тяжелых нефтепродуктов; ООО «Полином» - освоено опытное производство систем контроля уровня грунтовых вод (регистратор уровня подземных вод «Кедр-2»); завод «Даль-энергомаш» г. Хабаровск — неразрушающий ультразвуковой контроль опытных образцов турбин компрессоров в процессе динамических испытаний; АО «Дальлестехцентр» г. Хабаровск - автоматизированный контроль отверждения композиционных составов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Активные ультразвуковые методы могут эффективно применяться для дефектоскопии, высокоточных измерений и контроля динамических объектов и процессов.

2. Методы и соответствующие аппаратные средства, позволяющие применить активный ультразвуковой контроль для дефектоскопии деталей, вращающихся со скорость до 200 об/с. Методика возбуждения, приема и обработки акустических сигналов, проходящих «сквозь» подшипниковый узел при скорости вращения свыше 100 об/с.

3. Автоматизированная система измерений параметров колебаний и величины относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с, с порогом чувствительности 0,5 мкм.

4. При измерении уровня подогреваемых нефтепродуктов акустическим эхолокационным методом через воздушную среду погрешность составляет не менее 10 см на базе 10 м, вследствие высокой влажности, конвекции и расслоения воздушной среды.

5. Акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим на поверхности жидкости. Конструкция высокоточного ультразвукового уровнемера на основе предложенного метода, позволяющая проводить коммерческий учет количества различных жидкостей, включая тяжелые нефтепродукты, в резервуарах большой вместимости.

6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния различных факторов на метрологические характеристики созданного уровнемера.

7. Экспериментальные зависимости динамики изменения скорости звука и коэффициента затухания композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Методика контроля степени отверждения полимеризующихся составов на основе акустических измерений.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 46 научных работах, в том числе 12 статьях центральной печати и 8 патентах на изобретения.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на научно-технических конференциях: Всесоюзной конференции «Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле», Хабаровск, 1987 г.; Всесоюзной конференции «Применение лазеров в народном хозяйстве», Шатура, 1989 г.; Всероссийской конференции «Динамика систем, механизмов и машин», Омск, 1995 г.; Международной конференции «СИБКОНВЕРС-95», Томск, 1995 г.; Международной конференции «Прикладная оптика-96», Санкт-Петербург, 1996 г.; Международной конференции «Физика и техника ультразвука», Санкт-Петербург, 1997 г.; XI сессии Российского акустического общества, Москва 2001 г.; XVI Российской конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», Санкт-Петербург, 2002 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 313 наименований и приложений. Полный объем работы - 306 страниц текста - включает 95 рисунков, 20 таблиц и четыре приложения на 30 страницах.

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать в виде следующих выводов:

1. Экспериментально и теоретически показано, что активные методы ультразвукового неразрушающего контроля могут быть применены в режиме реального времени для дефектоскопии и диагностики динамических объектов, в частности, внутреннего объема вращающихся тел и узлов трения.

2. Разработаны методы и соответствующие аппаратные средства связи неподвижных блоков измерительной системы и ультразвуковых датчиков, закрепленных на детали, вращающейся скоростью до 200 об/с, или при линейном перемещении излучателя ультразвука.

3. Разработаны аналоговые и цифровые методы возбуждения, приема и обработки акустических сигналов, позволяющие регистрировать ультразвуковые импульсы при наличии высокого уровня шумов и динамическом изменении сигнала.

4. Экспериментально доказана возможность активного акустического контроля степени износа подшипников качения в динамическом режиме при скорости вращения до 120 об/с.

5. Теоретически и экспериментально исследованы возможности применения оптического теневого метода для измерения колебаний и исследования динамики быстровращающихся тел. Разработаны методы фазовой дискретизации и усреднения сигнала, поступающего с датчиков измерительной системы. Создана автоматизированная система, позволяющая с порогом чувствительности 0,5 мкм проводить измерения параметров колебаний и относительных смещения различных частей тела, вращающегося со скоростью до

500 об/сек, при этом погрешность измерения составляет от 2 % до 15 % в интервале смещений от 0 до 1000 мкм.

6. Исследованы возможности применения эхо-локационного метода для измерений уровня жидкости в резервуарах большой вместимости при наличии в воздушной среде пара, конвективных потоков и градиентов температуры. Теоретически рассчитаны и экспериментально измерены случайные и систематические составляющие погрешности данного метода. Обнаружен эффект отражения ультразвуковой волны от границы раздела газовых слоев с различной температурой в резервуаре.

7. Разработан новый акустический метод измерения уровня жидкости на основе возбуждения ультразвукового импульса в стержневом волноводе активным ультразвуковым излучателем, плавающим на поверхности жидкости. На основе предложенного метода и проведенных исследований создан высокоточный ультразвуковой уровнемер, имеющий абсолютную погрешность измерения ±3 мм на базе до 12 м с порогом чувствительности 0,3 мм.

8. На основе прецизионных акустических измерений и теоретического анализа исследованы акустические свойства металлических стержней; определены дисперсионные параметры, позволяющие с высокой точностью рассчитывать изменение формы сигнала при прохождении по реальному волноводу в виде стержня большой длины. Исследовано влияние различных факторов на метрологические характеристики созданной измерительной системы.

9. Экспериментально исследована динамика изменения акустических свойств композиционных составов на основе эпоксидных смол в процессе полимеризации. Обнаружено появление сдвиговой компоненты упругих волн до завершения процесса отверждения. Предложены параметры, характеризующие степень полимеризации состава на основе акустических измерений. Разработана автоматизированная система контроля степени отверждения по-лимеризующихся составов.

Практическим результатом проведенных экспериментальных и теоретических исследований является создание: системы активной ультразвуковой диагностики вращающихся тел; методики диагностики подшипникового узла; системы измерения параметров колебаний и величины относительных смещения деталей вращающихся тел; акустического поплавкового метода измерения уровня жидкости в резервуарах; высокоточной автоматизированной системы измерения уровня жидкости для резервуаров большой вместимости; регистратор уровня подземных; метода определения степени отверждения составов на основе акустических измерений; системы технологического контроля отверждения полимеризующихся составов.

На базе разработанных методов и систем созданы специализированные измерительные системы, внедренные на предприятиях: Автоматизированная система контроля качества сборки электродвигателей - СКБ «Ротор» г. Челябинск; Автоматизированная система измерения уровня тяжелых нефтепродуктов - Хабаровская ТЭЦ-2; регистратор уровня подземных вод «Кедр-2» -налажено опытное производство ООО «Полином» (г. Хабаровск); Автоматизированная система контроля степени отверждения композиционных составов в производственных условиях (АО «Дальлестехцентр» г. Хабаровск). Система активной ультразвуковой диагностики вращающихся тел использовалась для неразрушающего контроля опытных образцов турбин компрессоров, разрабатываемых КБ завода Дальэнергомаш (г. Хабаровск).

Для проведения экспериментальных исследований был создан ряд специальных измерительных систем, в частности автоматизированная система измерений, эхолокационная измерительная система, ряд стендов.

Основные положения диссертации отражены в 46 публикациях автора.

Автор выражает глубокую благодарность А.И. Кондратьеву за большую методическую помощь в проведении исследований и обсуждении результатов, В.А. Кныру за постоянное внимание и помощь в работе, Г.А. Калинову и

A.В. Казарбину за помощь в проведении экспериментов, Е.С. Матюковой и

B.Н. Стариковой за участие в оформлении диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной целью данной работы являлась разработка новых и изучение возможности применение уже известных и хорошо развитых для статических объектов акустических методов диагностики и технологического контроля динамических объектов и процессов, а также создание соответствующих автоматизированных измерительных систем. В качестве решения данной задачи можно рассматривать следующее: 1. Исследования возможности применения активного УЗ метода контроля для диагностики вращающихся с большой скоростью тел. В диссертации экспериментально и теоретически показано, что ультразвуковую дефектоскопию можно проводить в реальном масштабе времени во время вращения детали, при этом ПЭП закрепляются непосредственно на детали вблизи мест возможного возникновения дефектов.

2. Разработка нового метода активного акустического контроля подшипников качения в динамическом режиме, на основе измерения амплитуды УЗ импульса, проходящего «сквозь» подшипник, вращающийся со скоростью до 120 об/с. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что амплитуда регистрируемого сигнала зависит от степени износа подшипника и наличия смазки. Данный метод может быть использован для выявления дефектов па ранних стадиях развития и оценки остаточного ресурса подшипников.

3. На основе теоретических и экспериментальных исследований возможности применения теневого оптического метода в сочетании с предложенными методиками измерения, синхронизации и обработки сигналов была разработана бесконтактная прецизионная система измерения параметров вибрации тела и динамических смещений отдельных его частей при вращении со скоростью до 500 об/с. 4. Исследования динамики воздействий различных факторов на акустический сигнал, распространяющийся в воздушной среде в лабораторных условиях и реальном резервуаре с мазутом, позволили определить возможности применения эхолокационного метода. 5. Разработка нового метода измерений уровня жидкости, а также теоретические и экспериментальные исследования влияния условий возбуждения, дисперсионных свойств среды, способа регистрации и других факторов на погрешность измерения времени распространения УЗ импульса по длинному стержню-волноводу. На основе данных исследований создана высокоточная ультразвуковая система измерения уровня жидкости в резервуарах большой вместимости. 6. Исследования динамики акустических свойств полимеризующихся составов на основе эпоксидных смол, позволили получить ряд экспериментальных зависимостей для скорости звука и коэффициента затухания, обнаружено появление сдвиговой компоненты упругих волн до завершения процесса отверждения, Эти результаты имеют самостоятельный научный интерес, а также позволили предложить параметры, характеризующие степень полимеризации композиционных составов на основе акустических измерений, и создать систему контроля степени отверждения полимеризующихся композиционных составов.

Решение поставленной задачи потребовало создания аппаратных средств, позволяющих возбуждать и принимать акустические сигналы с помощью датчиков, расположенных непосредственно на вращающихся деталях и при линейном перемещении излучателя ультразвука вдоль стержня-волновода. Были разработаны новые методы синхронизации и алгоритмы обработки сигнала, позволяющие эффективно выделять полезный сигнал па фоне высокого уровня шумов, при наличии значительной модуляции сигнала, а также при динамическом его изменении в процессе измерений. Данные методы были использованы в различных вариантах: для регистрации сигнала, поступающего ПЭП, закрепленных на вращающемся объекте; выделения УЗ импульса, проходящего «сквозь» вращающийся подшипник; для обработки сигналов, поступающих с оптических датчиков и пропорциональных вибрационному смещению; высокоточной регистрации УЗ импульсов, распространяющихся в воздушной среде и стержне-вол поводе; при создании системы контроля степени отверждения композиционных составов. На ряд методов и устройств получены патенты.

При разработке новых методов проводились специальные исследования влияния различных факторов на достоверность получаемых результатов и метрологические характеристики создаваемых систем. Были проведены модельные эксперименты, использованы специальные прецизионные методы измерений.

1. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. 488 с.

2. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Акустический метод контроля. М.: Высшая школа, 1991. 288 с.

3. Методы акустического контроля металлов / Н.П. Алешин, В.Е. Белый, А.Х. Вопилкин, И.Н.Ермолов, А.К. Гурвич. М.: Машиностроение, 1989. 455 с.

4. Машиностроение т. Ш-7 Измерение, контроль, испытание и диагностика / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1996. 460 с.

5. Хамидуллин В.К. Ультразвуковые контрольно-измерительные устройства и системы. Л.: Изд-во Ленинф. ун-та, 1989. С. 152- 155.

6. Перепечко И.И. Акустические методы исследования полимеров. М.: 1973. 295 с

7. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1989. 400 с.

8. Физическая акустика. Принципы и методы. Т. 7 / Под ред. У. Мэзона и Р. Терстона. М.: Мир, 1974,. 429 с.

9. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. М.: Изд во МГТУ им. Баумана, 2000, 496 с.

10. Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник). М.: Изд во ООО НПЦ «ЭХО+», 2002, 108 с.

11. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса / В. М. Баранов, А. И. Карасевич и др. М.: Наука, 1998. 304 с.

12. Wang E.J., McFadtnn P.D. Application of wavelets to gearbox vibration signals for fanet detection. //J. Sound and vibr. 1996. Vol. 192. № 5. P. 927-939.

13. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник / Под ред. Г.С. Самойловича. М.: Машиностроение, 1976.456 с.

14. Генкин М.Д., Соколова Л.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987.

15. Добрынин С.А., Фельдман М.С., Фирсов Г.И. Методы автоматизированного исследования вибрации машин. М.: Машиностроение, 1987. 224с

16. Артоболевский И.И., Бобровницкий Ю.И., Генкин М.Д. Введение в акустическую динамику машин. М.: Наука, 1979. 296с

17. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия изделий. М.: Высшая школа, 1991. 271 с.

18. Заклоневский В.И., Карцев Г.Т. Применение пьезоэлектрических преобразователей для бесконтактного ультразвукового контроля изделий / / Дефектоскопия. 1978. № 3. С. 28 35.

19. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.

20. А. с. 1783416 Способ автоматизированного ультразвукового контроля изделий типа дисков и устройство для его осуществления / Б.И.Стожков, С.Ф. Сидорко, С.Н.Зайцев.

21. Пат. 5005417 США. Detecting flaws formed in surfaces of rotating members with ultrasonic waves / Kawasaki et al. 1991.

22. Цепков Г.В., Марков В.А., Яковенко И.Н. Система для автоматизированного контроля длительных процессов. / / Контроль. Диагностика. 2002. №2. С. 49-51.

23. Попков В.И., Мышинский Э. J1., Попков О. И. Виброакустическая диагностика в судостроении. J1.: Судостроение, 1983. 256 с.

24. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин. М.: Машиностроение, 2000. С. 344.

25. Приборы и системы для измерения вибраций, шума и удара: Справочник / Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1978. Т. 2. 439 с.

26. Воронцов JI.H., Корндорф С.Ф. Приборы автоматического контроля в машиностроении: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1987. С. 312.

27. Викторов В. А., Лункии Б. В., Совлуков А. С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоиздат. 1989. С. 124- 162.

28. Редчиков В.В. Измерение вибрации с помощью ультразвука / В кн. Вибрационная техника. М.: МДНТП, 1976. С. 76 86.

29. Кебнер Г. Промышленное применение лазеров: Пер с англ. М.: Машиностроение, 1988.280 с.

30. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа. 1998. 574 с.

31. The New Generation SAAB TANCRADAR G-3 / Проспект фирмы SAAB MARINE ELECTRONICS 1996. 48 c.

32. Прокопьев Б.М. Радарные уровнемеры. Приборы и системы управления. 1995. №7. С. 35-37.

33. Бабиков О.И. Контроль уровня с помощью ультразвука. Л.: Энергия, 1971. С. 62.

34. Пат. 5085077 США. Ультразвуковой уровнемер с неоднородной плотностью паров для накопительных баков. РЖ Изобретения стран мира, М., 1993, Вып.82, №17, с.83

35. Ультразвуковой магнитострикционный уровнемер РУ-ПТ1 // Приборы и системы управления. 1992. №2. С. 2.

36. Надеев А.И. Интеллектуальные уровнемеры. Астрахань.: АГТУ, 1997. 64 с.

37. Дъеласан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука, 1982. 424 с.

38. Ерофеев В.А., Клюева Н.В. Солитоны и нелинейные периодические волны деформации в стержнях, пластинах и оболочках (обзор) / / Акустический журнал. 2002. Т. 48. № 6. С. 725 740.

39. Ли X., Невил К. Справочное руководство по эпоксидным смолам: Пер. с англ. М.: Энергия, 1973. 415 с.

40. During. J., Bartusch. J., McHugh. J., Stark. W. Contribution to Ultrasound Cure Control for Composite Manufacturing. Proceedings 15 World Conference for NDT, Roma 15.-21. Oct 2000.

41. Неразрушающий контроль / Под ред. Сухорукова. М.: Высшая школа, 1992. Кн. 3. 284 с.

42. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. 240с.

43. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. М.: Машиностроение, 1971.224с.

44. Ляпунов В.Т., Никифоров А.С. Виброизоляция в судовых конструкциях. Л.: 1975.232с.

45. Вибрация энергетических машин: Справочное пособие / Л.: 1974. 464 с.

46. Вибрация в технике: Справочник в 6 т. / М.: 1978-1981. Т. 1-6.

47. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов / Ф.Я. Балиц-кий, М.А. Иванова, А.Г. Соколова, Е.И. Хомяков; М.: 1984. 120 с.

48. Никитин В.А., Ососков Г.А. Автоматизация измерений и обработка данных физического эксперимента. М., Изд-во Московского упивеситета. 1986. 185 с.

49. The application of the Fast Fourier Transform algorithm to the estimation of spectra and cross-spectra / / Journal of sound and vibration. 1970. Vol. 12. P. 339352.

50. Thomson W.T. Vibration theory and applications / / London, Allen and Un-win. 1971. P. 384.

51. Айрапетов Э.Л., Соколова А.Г., Хомяков Е.И. Виброакустическая диагностика выкрашивания и заедания зубчатых колес на ранней стадии / / Точность и надежность механических систем. Стохастическая локализация врожденности. Рига, 1983. С. 68 76.

52. Баршдорф Д. Методы диагностирования механизмов вращения. Техническая диагностика / / III Международный симпозиум ИМЕКО: Тез. докл. 1983. С. 122- 123.

53. Айрапетов Э.Л., Балицкий Ф.Я., Иванова М.А. и др. Вибрационная диагностика зарождающихся дефектов зубчатых механизмов / / Техническая диагностика: Тез. докл. V Всесоюз. совещ. Суздаль, 1982. С. 11 13.

54. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов / Ф.Я. Балицкий, М.А. Иванова, А.Г. Соколова, Е.И. Хомяков. М.: 1984. 120 с.

55. Иванова М.А. Автоматизированная система вибродиагностирования технического состояния механизмов на базе ЭВМ / / Точность и надежность систем. Рига, 1983. С. 49 60.

56. Harting D.R. Demodulated Resonance Analysis A Powerful Incipient Failure Detection Technique / / ISA Transactions (Instrument Society of America). 1977. Vol. 17. №. 1. P. 35-40.

57. Соколов С.Я. Ультраакустические методы определения внутренних дефектов в металлических изделиях / / Заводская лаборатория. 1935. № 4. С. 1468- 1473.

58. А. с. 1436062 Устройство для ультразвукового контроля изделий, имеющих форму тел вращения / Б.Е.Бондарь, А.Я.Киреева, А.В.Говоруха.

59. А. с. 1538117 Способ ультразвукового контроля качества изделий в виде тела вращения / Г.Е.Коновалов, А.Р.Баев, П.П.Прохоренко, М.С.Высоцкий, М.М.Шустерняк, А.Г.Выгонный.

60. А. с. 1827621 Устройство для ультразвукового контроля цилиндрических изделий / И.А.Чепик.

61. Лямин А.А., Паврос А.С., Паврос С.К., Щукин А.В. О возможности измерения скорости распространения продольных и поперечных волн в материале движущихся изделий / / Сб. тр. XI сессии РАО. Т. 1. Москва, 2001. С. 259 262.

62. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. / Под ред. Н.Н. Ермолова. М.: Машиностроение, 1986. 280 с.

63. Глухов Н.А., Бобров В.Т., Веремеенко С.В. Акустические преобразователи для упругих волноводов / / Дефектоскопия. 1972. № 4. С. 31 38.

64. Технические средства диагностирования: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989.

65. Шкарлет Ю.М. Бесконтактные методы ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1974. 56 с.

66. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля / Под. ред. И.И. Ермолова. М.: Машиностроение, 1986. 278 с.

67. Пат. 4936138 США. Method and apparatus for tyre inspection / Cushmen et al. 1990.

68. Чабанов B.E. Лазерный ультразвуковой контроль материалов. Jl.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986. 232 с.

69. Percivalt С.М. Laser-generated stress waves in a dispersive elastic rod II J. Appl. Phys. 1967. Vol. 38. №. 13. P. 5313 -5315.

70. Буденков Г.А. Возбуждение упругих волн в упругом полупространстве при тепловых воздействиях конечной длительности / / Дефектоскопия. 1979. №3. С. 75-81.

71. Гуревич С.Ю., Петров Ю.В., Шульгинов А.А. и др. О границах механизмов термоакустического преобразования при лазерной генерации ультразвука в металлах / / Дефектоскопия. 2001. № 4. С. 64-75.

72. Ходинский А.Н., Корочкин Л.С., Михнов С.А. Применение мопоим-нульсного лазера для ультразвуковой дефектоскопии сильно поглощающихся материалов Изв. АН СССР, сер. физ., 1980, т. 4, N 10, с. 2083-2085.

73. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Кондратьев А.И. Прецизионные акустические измерения оптическими и емкостными методами / / ТОЙ ДВО АН СССР. 1990. 240 с.

74. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Круглов С.В. Оптическое возбуждение и регистрация наносекундных импульсов при неразрушаюших испытаниях / / Дефектоскопия, 1976. № 6. С. 85 88.

75. Kline R.A., Green R.E., Palmer Н. A comparison of optically and piezoelectri-cally sensed acoustic emission signals II J. Acoust. Soc. Amer. 1978. Vol. 64. №. 6. P. 1633- 1640.

76. Reibold R., Molkenstruck W. Laser interferometric measurement and computerized evaluation of vetrasonic displacements. -Acoustica, 1981, v.49, p. 205-211.

77. Голямина И.П., Киселев Г.А., Лагусин A.H., Чулкова В.К. Лазерный измеритель амплитуды колебаний электромеханических преобразователей / / Приборы и техника эксперимента, 1980. № 6. С. 161 166.

78. Hintze Н. Nondestructive testing of train wheels at the German Bahn AG / / NDTnet. 1997. Vol. 2. №. 6.

79. Разработка автоматизированных измерительно-вычислительных систем и аппаратных комплексов ГПС: Отчет о НИР / НИИКТ при ХГТУ. № ГР 01.9.50003190 Хабаровск, 1996. 70 с.

80. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Гос-энергоиздат, 1956.

81. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов. Т. 1. Основные принципы и классические методы. М.: Мир. 1983. 312 с.

82. Викторов И.А. Ультразвуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.460 с.

83. Бреховских Л.М. Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1981. 288 с.

84. Архипов В.И., Кондратьев А.И. Исследование прохождения ультразвукового импульса через слой жидкости / /Дефектоскопия. 1994. № 1. С. 21-25.

85. Ворович И.И., Александров В.Н., Бабешко В.А. Неклассические смешанные задачи теории упругости. М.: Наука. 1974. 455 с.

86. Кондратьев А.И. Разработка прецизионных методов и средств измерений акустических величин твердых сред: Дис. . д. т. н. Хабаровск, 1998.

87. Таблицы физических величин. Справочник. / Под ред. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. С. 76.

88. Кондратьев А.И. Метод приближенного расчета формы ультразвуковых импульсов//Дефектоскопия. 1985. № 1.С. 53-59.

89. Краткий справочник металлиста / Под ред. А.Н. Малова. М.: Машиностроение. 1972. 81 с.

90. Пат. 2122728 РФ, Способ ультразвукового контроля вращающихся изделий / Кондратьев А.И., В.И.Римлянд В.И., Казарбин А.И. 1998.

91. ГОСТ 24297 87. Входной контроль продукции. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1988. 9 с.

92. Руководства по эксплуатации авиационных подшипников качения / Сост. Н.Ф. Григорьев, A.M. Зайцев, В.Г. Шахназаров. М.: Воздушный транспорт, 1981.70 с.

93. Подмастерьев К.В. Входной контроль подшипников качения электропараметрическим методом / / Контроль. Диагностика. 2001. № 1. С. 28 35.

94. Корндорф С.В., Подмастерьев К.В. О возможности дефектации неразборных подшипников качения электрическим методом / / Дефектоскопия. 1985. № 5. С. 88 90.

95. Пат. 2113699 РФ, Устройство для диагностики подшипников качения./ К.В. Подмастерьев.

96. Марченко Б.Г., Мыслович М.В. Вибродиагностика подшипниковых узлов электрических машин. Киев, Наукова думка, 1992. С. 196.

97. Rath М; Doring J; Stark W.; Hinrichsen G: //NDT&E International 33, 2000, pp. 123-130.

98. Коллакот P.А. Диагностирование механического оборудования. Jl.: 1980. 296 с.

99. Авакян В.А. Исследование качества монтажа подшипников электрических машин путем вибродиагностики / / Электротехника. 1980. № 3. С. 29 -33.

100. Глухомашок Г.Г. Роль высокочастотной области спектра вибрационного сигнала в вибродиагностике механизмов / / Контроль. Диагностика. 2001. № 2. С. 28 32.

101. Методы контроля состояния подшипников качения механизмов привода в процессе работы / / Экспресс информация ВИНИТИ. Детали машин. 1979. №30. С. 5- 12.

102. Stewart R.M. Detection of rolling element bearing damage by statistical vibration analysis / /Journal of mechanical design. Transaction of the AS WE. 1978. Vol. 100. №.2. P. 103- 116.

103. Соколова А.Г. Методы акустической диагностики зарождающихся эксплуатационных дефектов механизмов / / Точность и надежность механических систем: Сб. науч. тр. Рига. 1984. С. 38 48.

104. The application of vibration measurement and analysis in machine maintenance bruel & Kjaer В A 7003-12. 1982.

105. Пат. 2016388 РФ, Устройство диагностики подшипников качения./ B.C. Потапенко, А.Х. Рахманов.

106. Прибор для определения состояния подшипников качения 7КДМ: Каталог-справочник / Измерительные приборы в промышленности. Санкт-Петербург, изд-во Кримас+. 2000. Вып. 7. С. 28.

107. Грешников В. А., Дробот Ю. Б. Акустическая эмиссия, применение для испытаний материалов и изделий. М.: Изд-во стандартов, 1976. 272 с.

108. Щавелин В.М., Сарычев Г.А., Баранов В.М., Грязев А.П. Анализ акустического излучения при фрикционном взаимодействии твердых тел / / Трение и износ. 1985. Т. 6. № 1. С. 39 47.

109. Baranov V. М., Kudryavtsev Е. М., Sarychev G. A. Modeling of the parameters of acoustic emission under sliding friction of solids / / Wear. 1997. Vol. 202. P. 125 133.

110. Пат. 1124191 СССР, Устройство оценки технического состояния подшипников качения./ А.Ю. Юркаускас, Р.Ю. Бансевичюс и К.М. Рагулькис.

111. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988. С.448.

112. Подшипники качения: Справочник каталог / Под ред. Нарышкина В.Н., Коростышевского Р.В. М.: Машиностроение, 1984.320 с.

113. Наугольных К.А., Островский JI.A. Нелинейные волновые процессы в акустике. М.: Наука, 1990. 237 с.

114. Ультразвук: Маленькая энциклопедия / Под ред. И.П. Голяминой. М.: Сов. энциклопедия, 1979. 400 с.

115. Пат. 2123688 РФ, Устройство ультразвукового контроля вращающихся изделий. Кондратьев А.И., Римлянд В.И., Казарбин А.В. 1998.

116. Пат. 2085935 РФ, Способ ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей / Римлянд В.И., Кондратьев А.И., Казарбин А.И. 1997.

117. Римлянд В.И. Способ ультразвукового контроля подшипников качения. Заявка на патент РФ № 2001117766/28(018528), положительное решение 27.02.2003.

118. Римлянд В.И, Кондратьев,. Казарбин А.В. Система ультразвуковой диагностики вращающихся тел / / Дефектоскопия. 1998. № 6. С. 26 30.

119. Rimlyand V.I., Kondratiev A.I., Kazarbin A.V., Dobromyslov M.B. The ultrasonic diagnostics system for rotating bodies II J. Sound and vibration. 2001. Vol. 240. №. 3. P. 581 -586.

120. Римлянд В.И. Ультразвуковая диагностика вращающихся тел / / Контроль. Диагностика. 2001. № 10. С. 32-38.

121. Коломойцев Ф. Н., Быстряков Н.П., Снежко Е.М., Налча Г.И., Харагай А.С. СВЧ установка для измерения вибраций / / Измерительная техника. 1971. № 11. С. 45-46.

122. Редчиков В.В. Ультразвуковой фазовый метод измерения виброперемещений. М.: Знание, 1973. С. 194.

123. Гордеев Б. А., Новожилов М. В., Образцов Д. И. Применение ультразвукового метода в вибродиагностике легковых автомобилей. // Метрология. -1990.-N6.-С. 33 -36.

124. Крылов К.И., Прокопенко В.Т. и Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. JL: Машиностроение, 1978. 336 с.

125. Застрогин Ю.В., Застрогин О.Ю., Кулебякин А.З. Лазерные приборы вибрационного контроля и точного позиционирования. М.: Машиностроение, 1995. 320 с.

126. Feiske A. Laseroptische methoden zur schwingungsmcssung anmotoren / / VDi-Ber. 1983. №.499. P. 141 155.

127. Виноградов B.A., Притулюк. П.Л. Лазерные измерительные системы и унификация//Измерительная техника. 1987. № 11. С. 48-52.

128. Применение лазеров в военном деле: Сб. статей. М.: Воениздат, 1968. 186 с.

129. Алякишев С.А. Лазерные измерители линейных перемещений для точного станкостроения / / Обзоры по электронной технике. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. М.: 1974. Вып. 6. 43 с.

130. Бердичевский A.M., Перебякин В.А., Теняева Л.В. Лазерные интерферометры // Обзоры по электронной технике. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. М.: 1973. Вып. 7. 133 с.

131. Laser interferometric for checking giddlins lewisfraser machines / / Machinery and productions engineering. 1971. №. 3. P. 28 33.

132. Ostenberg M. Interferometric study of quarts bar vibrations III. Opt. Soc. Amer. 1932. Vol.22. P. 19.

133. Jiegler A. Electromechanical pick up calibratien by interferometr method III. Acoust. Soc. Amer. 1953. Vol. 25. P. 135.

134. Бараш В.Я. Измерение колебаний, основанное на эффекте Доплера / В кн.: Виброметрия. М.: МДНП. 1973. С. 133 136.

135. Брусин И.Я. и др. Исследования колебаний, весьма малых по сравнению с длиной волны, посредством гармонического анализа модулированной интерференционной картины / /ДАН СССР. 1952. № 4. С. 553 556.

136. Горелик Г.С. О применении модуляционного метода в оптической интерферометрии / / ДАН СССР. 1952. Т. 83. № 4. С. 549 552.

137. Берштейн И.Л. Об измерении весьма малых изменений разности хода двух световых колебаний / / ДАН СССР. 1954. Т. 94. № 4. С. 655 658.

138. Kriger D. Motion sensing by optical heterilyne woppler detection from diffuse II Proc. JEEE. 1965. Vol. 53. P. 211.

139. Андрианова Н.И. и др. Бесконтактный оптический метод определения собственных резонансных частот механических колебаний изделий сложной формы //Оптикомеханическая промышленность. 1970. № 10. С. 11 15.

140. Kuarital Jh. Constibution to the Interferometric measurement of sub-angstrem vibration // Rev. Schi. Instrum. 1974. Vol. 45. P. 39.

141. Haesen U.M. Improvement in the interferometric measurement of vibration / / Rev. Schi. Instrum. 1976. Vol. 47. P. 434.

142. Бараш В.Я. и др. Метод определения фазочастотных характеристик контактных профилометров системы / / Измерительная техника. 1970. № 11. С. 31 -33.

143. Defferari Н.А. Vibratinal disfacement and modeshape measurement by laser/ /J. Acoust. Soc. Amer. 1967. Vol.42. P. 982.

144. Застрогин Ю.Д. Измерение параметров механических колебаний методами оптической интерферометрии / / Измерительная техника. 1972. № 9. С. 65 67.

145. Егоров Ю.П., Петров А.С. Лазерный измеритель механических колебаний // Приборы и техника эксперимента. 1974. № 4. С. 184 186.

146. Oldengarm J. Laser doppler velosimeter with optical frequency shilling / / Opt. and Laser. Jhechn. 1973. Vol. 12. P. 249.

147. Застрогин Ю.Ф., Боднер В.А. Исследование оптических гетеродинных систем измерения параметров механических колебаний / / Измерительная техника. 1976. № 1. С. 59 63.

148. Страховский Г.М. и др. Стабилизация частоты гелий-неонового ОКГ 71 0-0,63 мкм с внутренней поглощающей ячейкой / / Измерительная техника. 1970. № 12. С. 25-28.

149. Галутва Г.В., Рязанцев Л.И. Селекция типов колебаний и стабилизация частоты оптических квантовых генераторов. М.: Связь, 1972. 73 с.

150. Застрогин Ю.Ф. Оптические бесконтактные методы измерения параметров механических колебаний, основанные на применении эффекта Доплера / / Измерительная техника. 1973. № 3. С. 35 37.

151. Бондаренко А.Н., Троценко В.П. Измерение акустических колебаний по сдвигу резонансной частоты относительно контура усиления Лг-лазера / / Метрология. 1974. № 11. С. 25 29.

152. Захаров В.П., Евстихнов Н.И., Снежко Ю.А., Тычинский В.П. Применение лазерной интерферометрии для изучения колебательных явлений / / Акустический журнал. 1976. Т. 22. № 1. С. 32 36.

153. Бондаренко А.Н., Троценко В.П. Использование эффекта конкуренции мод He-Ne лазера для измерения малых амплитуд акустических колебаний / / Измерительная техника. 1974. № 9. С. 30.

154. Лазерная измерительная информационная система для контроля точности и диагностики металлорежущих станков http://nich.stankin.ru/iTE/ MeasSys/LaserMiS.htm

155. Bobroff N. Recent advances in displacement measuring interferometry / / Measurement Science and Technology. 1993. Vol. 4. №. 9. P. 907 926.

156. ZMi-1000 Displacement measurement Interferometer system / / Межд. выст. Наука-93: Проспект фирмы ZiGO. М., 1993.

157. Митрофанов А.С., Тарлыков В.А. Исследование дифракционного способа контроля проводов о волокон / / Известия вузов. Сер. Приборостроение. 1976. № 1.С. 104- 108.

158. Pryor O.R., Hageniers O.L., Norch W.R.T. Diffractograpfie dimensional measurement / / Appl. Opt. 1972. Vol. 11. №. 2. P. 308 311.

159. West P. One line gange for wire and fibre diameter measurement / / Meas. and Contr. 1974. Vol. 7. №. 2. P. 45 46.

160. Williamson S.J., Weingart J.M. New high-precision photoelectric universal polarimeter and birefringence compensator / / JOSA. 1964. Vol. 54. №. 3. P. 60 -64.

161. Мордвинов B.A., Волков Б.С., Ровенский В.Б., Филейкин В.Б., Установка для непрерывного технологического контроля величины рабочего зазора электрических машин / / Механизация и автоматизация производства. 1974. №8. С. 16- 17.

162. Моргун Ю.Ф., Данилов Р.П., Игнатьев В.Г. Модернизированная голо-графическая установка УИГ-12М / / Волн, и вибрац. процессы в машиностр. (Виброизмерения, вибродиагностика и надеж, машин): Тез. докл. Горький, 1989. С. 54-55.

163. Островский Ю.И. Голография и ее применение. JI.: Наука, 1973. 179 с.

164. Бавельский Д.М., Листовец B.C., Островский Ю.И., Сидоренко В.Ф., Трофимовский В.В., Чубарев В.А., Этинберг М.И. Применение голографии в энергетическом машиностроении / / Энергомашиностроение. 1976. Вып. 8. С. 42-51.

165. Powell R.L., Itetyon К.A. Interferometric vibration analysis by wavefront reconstruction//JOSA. 1965. Vol. 55. P. 1593 1596.

166. Jeong H., Hsu D.K. Experimental analysis of porosity induced ultrasonic attenuation and velocity change in carbon composites / / Ultrasonic. 1995. Vol. 33. №.3. P. 195-203.

167. MasayoshI M., Masahiro K. Application of pulsed-wave laser holography to practical vibration study / / Mitsubishi juko giho. 1983. Vol. 20. №. 5. P. 469 -475.

168. Зайдель A.H., Малхасян Л.Г., Маркова Г.В., Островский Ю.И. Стробо-голографический метод изучения вибраций / / ЖТФ. 1968. Т. 38. № 10. С. 1824- 1828.

169. Yhajenko P., Jonson C.D. Introboscipic holographic interferomery / / Appl. Phys. Let. 1968. Vol.3. №. 1-2. P. 44-47.

170. Сарвин A.A. Системы бесконтактных измерений геометрических параметров. Л.: Изд-воЛГУ, 1983. 144 с.

171. Оптические измерения / Г.В. Креопалова, Н.Л. Лазарева, Д.Т. Пуряев; Под ред. Д.Т. Пуряева. М.: Машиностроение, 1987. 247 с.

172. А. с. 632897 СССР. Устройство для измерения поперечного размера движущихся цилиндрических тел / Ляшенко Л.С. и др.

173. А. с. 1798627 СССР. Лазерное устройство для контроля параметров вибрации объекта / Милинкис Б.М., Гусев А.Н.

174. Активный контроль размеров / Волосов С.С., Шлейфер М.Л., Рюмкин В.Я и др. М.: Машиностроение, 1984. 224 с.

175. А. с. 428200 СССР. Фотоэлектрическое измерительное устройство. Ха-ризоменов И.В., Пташенчук Ю.А. и Шварцбург Л.А.

176. А. с. 794366 СССР. Фотоимпульсное устройство для измерения геометрических параметров лент / Громов-Бархин И.С., Пушков В.П., и Корытни-ков А.Ф.

177. Воронцов Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М.: Машиностроение, 1965. С. 30 31.

178. Гречинский Д.А., Максименко Е.А., Рыгалин В.Г. Измерение параметров вибраций оптическим методом с применением позиционно-чувствительных фотоприемников / / Измерительная техника. 1973. № 8. С. 40 -41.

179. А. с. 785645 СССР. Устройство для измерения геометрических параметров объектов. / Харизоменов И.В., Сорокин П.А. и Рудаков К.С.

180. Демин В.В., Половцев И.Г. Фотоэлектрические датчики в задачах промышленного контроля геометрии объектов // Датчики и Системы. 2001. № 8. С. 55 61.

181. Галиулин Раф.М., Галиулин Риш. М., Бакиров Ж.М. и др. Компьютерные лазерно-оптические системы измерений изделий сложной формы «ОП-ТЭЛ» / /Авиационная техника. Известия вузов. 1997. № 1. С. 100 106.

182. Галиулин Раф.М., Галиулин Риш. М., Бакиров Ж.М. и др. Лазерный компьютерный контроль газовоздушного тракта ГТД / / Контроль. Диагностика. 2000. № 8. С. 26 33.

183. Б.Я.Зельдович, Н.Ф.Пилипецкий, В.В.Шкунов. Обращение волнового фронта. М.: Наука, 1985. 240 с.

184. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн М.: Наука, 1977. С. 738.

185. Справочник по лазерной технике / Под ред. А.П. Наиартовича М.: Энергоатомиздат, 1991. 544 с.

186. Создание методики диагностики электродвигателей лазерным профило-метром: Отчет о НИР / Хаб. политех, ин-т.: № ГР 0187 0099214; Хабаровск, 1991.87 с.

187. Рабинер JI., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.

188. Сопротивление материалов / Под ред. А.Ф.Смирнова. М.: Высшая школа, 1975. С. 241.

189. Справочник по сопротивлению материалов / Е.Ф. Винокуров, М.К. Ба-лыкин, И.А. Голубев и др. Мн.: Наука и техника, 1988. С. 412.

190. Создание методики диагностики электродвигателей лазерным профило-метром: Отчет о НИР / Хаб. политех, ин-т.: № ГР 0185 0099214; Хабаровск, 1989. 66 с.

191. Разработка и исследование специального лазерного профилометра для контроля состояния коллектора электрической машины: Отчет о НИР / Хаб. политех, ин-т.: № ГР 0185 0042646; Хабаровск, 1987. 66 с.

192. Пат. 2084822 РФ. Устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний электродвигателя / Римлянд В.И., Казарбин А.В., Терещенко В.Д., Кузьменко А.П. 1997.

193. Римлянд В.И., Казарбин А.В. Диагностирование быстровращающихся тел с помощью оптической системы / / Оптический журнал. 1997. № 2. С. 93 96.

194. Римлянд В.И., Казарбин А.В. Оптическая система диагностики быстровращающихся тел//Известия вузов. Машиностроение. 1998. № 4-6. С. 83 -89.

195. Frank J. Berto Review of tank measurement errors reveals techniques for greater accuracy / / Oil & Gas Journal. 1997. Mar. 3. P. 68 73.

196. Клюев M.C., Краснобородько В.В., Селиванов В.Г., Сычев В.А. Новый акустический метод измерения уровня жидких нефтепродуктов / / Акустический журнал. Т. 44. № 4. С. 480 485.

197. Калашник Г.Г., Кузьмин С.А., Макушкин С.Г. Современные информационно измерительные системы учета нефтепродуктов для резервуарных парков / http://www.connect.ni/rlext/1998/7/146.

198. Отработка механизма правовой охраны измерительной системы для коммерческого учета количества и расхода тяжелых нефтепродуктов введение ее в хозяйственный оборот: Отчет о НИР / Хаб. гос.-тех. ун-т: № ГР 01.200010489; Хабаровск, 1999. 75 с.

199. Радиолокационный уровнемер серии 872 «ENRAR» / Проспект фирмы ENRAR DELFT INSTRUMETS 1993. 12 с.

200. Годнев А.Г., Свицкий А.А. Средства измерения количества топлива в резервуарах / /Зарубежная радиоэлектроника. 1996. № 8. С. 118 120.

201. А. с. 330348 СССР. Акустический уровнемер. Тюмков Н.Д.

202. Пат. 5911159 США. Resin curing monitoring / Choo , et al. 1999.

203. Ганькин А.В. Разработка и исследование ультразвуковых уровнемеров с улучшенными характеристиками: Автореф. дис. канд. техн. наук. Пенза, 2001.20 с.

204. Ганькин А.В. Чураков В.П. Ультразвуковой уровнемер с расширенным диапазоном измерений / / Датчики и Системы. 1999. № 5. С. 51 54.

205. Создание измерительной системы для ультразвуковых измерений: Отчет о НИР / НИИКТ при ХГТУ, № ГР 01.9.70000383; Хабаровск, 1997. 52 с.

206. Пат. 2137118 РФ. Самокалибрующийся емкостный преобразователь / Кондратьев А.И., Римлянд В.И., Казарбин А.В. 1999.

207. Сивухин Д.В. Курс общей физики. М: Наука, 1975. Т. 2. С. 80.

208. Owen Cramer The variation of the specific heat ratio and the speed of sound in air with temperature, pressure, humidity, and CO2 concentration II J. Acoust. Soc. Am. 1993. Vol.93. №.5. P. 2510-2516.

209. Красненко Н.П. Акустическое зондирование атмосферы. Новосибирск: Наука, 1986. 167 с.

210. Клюев М.С., Клюев С.П, Краснобородько В.В. О погрешностях измерения уровня жидкости и методах их снижения / / Акустический журнал. 1999. Т. 45. №6. С. 825-831.

211. Кондратьев А.И., Калинов Г.А., Никитин О.А. Римлянд В.И. О точности измерения уровня жидкости в резервуарах акустическим эхо-методом / / Акустический журнал. 2001. Т. 47. № 4. С. 564 566.

212. Римлянд В.И., Кондратьев А.И., Казарбин А.В Ультразвуковой контроль уровня тяжелых нефтепродуктов в емкостях большого объема / / Физика и техника ультразвука: Тез. докл. С.-Петерб., 1997. С. 18.

213. А. с. 620828 СССР, Ультразвуковой индикатор уровня / Ефимов В.В., Кривенко Б.В. и Солодов В.В.

214. А. с. 551514 СССР, Ультразвуковой уровнемер / Рехельс Т.Р. и другие

215. Вонсовский С.Н. Магнетизм. М.: Наука, 1971. 974 с.

216. Белов К.П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнетиках. М.: 1957. 280 с.

217. Пат. 5804961 США, Magnetostrictive waveguide position measurement apparatus using piezoelectric sensor / Castillo, et al. 1998.

218. Пат. 5590091 США, Waveguide suspension device and modular construction for sonic waveguides / Gloden; Michael L., Sprecher, Jr., Arnold F. 1996.

219. Пат. 4939457 США, Flexible tube sonic waveguide for determining liquid level / Tellerman; Jacob. 1990.

220. Пат. 5821743 США, Magnetostrictive waveguide position measurement apparatus with piezoceramic element / Page, Jr.; William J. Koski; Richard D. 1998.

221. LEVEL PLUS. / Product Bulletin MTS Systems Corporation. 1991. P. 11.

222. Пат. 2080559 РФ, Магнитострикционный преобразователь перемещения в код. Надеев А.И., Шумов О.Н. 1997.

223. А. с. 838381 СССР, Ультразвуковой уровнемер / Кузнецов В.И., Розен-фельд Ф.З

224. А. с. 1698648 СССР, Ультразвуковой уровнемер / В.В.Внуковский (СССР).

225. Пат. 2060472 СССР, Уровнемер / Кабатчиков В.А. 1996.

226. Пат. 2064666 СССР, Ультразвуковой уровнемер / Кабатчиков В.А. 1996.

227. Пат. 4158964 США, Method and apparatus for determining liquid level / McCrea; Peter F., MeGown; James B. 1979.

228. Roman Skorski. Matteucci effect: its interpretation and its use for the study of ferromagnetic matter / / Journal of Applied Physics. 1964. Vol. 35. №. 4.

229. Калашник Г.Г., Кузьмин C.A., Макушкин С.Г. Современные информационно измерительные системы учета нефтепродуктов для резервуарных парков / / http://www.connect.rU/rtext/1998/7/146.htm

230. Уровнемер ультразвуковой поплавковый РУ-ПТЗ / / http://www.kip-pribor.com.ua/WEBobnov/RTeplopribor-HTML/Rupt3.htm

231. Уровнемер магнитострикционный поплавковый УМ-П01 / / http://www.kz.ry azan.ru:8101 /ump.htm.

232. Системы оперативного и коммерческого учета светлых и темных нефтепродуктов в горизонтальных и вертикальных резервуарах / / http://npa.nm.ru/urovs.htm.

233. Kumar Y., Kumar A., Kumar В. Effect on Ultrasound Propagation In Metal Rods Due To Contact With Liquid. / / Acustica • acta acustica 1997, Vol.83, pp. 78-82.

234. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука. J1.: Из-во ЛГУ, 1980. 280 с.

235. Надеев А.И. и др. Динамическая модель полной погрешности магнито-стрикционных преобразователей параметров движения / / Датчики и Системы. 2001. №9. С. 21 -22.

236. Надеев А.И., Севостьяноа Е.В., Вдовин А.Ю. Математическая модель погрешности магнитострикционного преобразователя перемещений / / Измерительная техника. 2001. №1. С. 24 28.

237. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. Л.: Энергия, 1969. 260 с.

238. Кварцевые и квантовые меры частоты / Под ред. Б.И. Макаренко. М.: Изд-во СО СССР, 1976. 189 с.

239. Филипов И.Г., Егорычев О.А. Нестационарные колебания и дифракция волн в акустических и упругих средах. М.: Машиностроение, 1977. 270 с.

240. Попов Е.П. Теория и расчет гибких упругих стержней. М.: Наука, 1986. 323 с.

241. Методы акустического контроля металлов / Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопил кии А.Х., Ермолов И.Н., А.К. Гурвич. М.: Машиностроение, 1989. 455 с.

242. Никитина Н.Е. Влияние собственной анизотропии материала на точность измерения напряжений методом акустоупругости / / Дефектоскопия. 1996. №8. С. 77-84.

243. Бакшеев В.Г., Панин В.И. Анализ погрешностей ультразвуковых стержневых мер для калибровки приемных преобразователей / / Акустические измерения в твердом теле: Сб. науч. тр. М., ВНИИФТРИ, 1983. С. 25-28.

244. Matsuoka Tatsuro, Kumata Akihiro, Koda Shinobu. Ultrasonic velocity measurement using optical deflection //JaP. J. Appl. Phys.pt. 1995. Vol.34. №. 5. P. 2778-2780.

245. Труэл P., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М.: Мир, 1978. 544 с.

246. Никитина Н.Е. Об одной составляющей погрешности измерения фазовой скорости ультразвука импульсным методом / / Дефектоскопия. 1989. № 8. С. 23 29.

247. Jmano Kazuhico, Jnoue Hiroshi. Measurement method of ultrasonic velocity in liquid and solid using continuons wave signal / / JaP. J. Appl. Phys.pt. 1995. Vol.34. №.5. P. 2774-2777.

248. Ditchi Т., Alquie C., Lewiner J. Broadband determination of ultrasonic attenuation and phase velocity in insulating materials IIJ Acoust. Soc. Amer. 1993. Vol.94. №.6. P. 3061 -3066.

249. Wang Y., Wei M. An apparaturs for ultrasonic velocity and attenuation measurements //Appl. Acoust. 1989. Vol.8. №.2. P. 1 5.

250. Kinra V.K., Dayal V. A new technique for ultrasonic / / Nondestructive Evaluation on Thin Specimens / / Experimental Mechanics. 1988. Vol. 28. №. 3. P. 288 297.

251. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. 802 с.

252. Архипов В.И., Кондратьев А.И. О качестве образцов для ультразвуковых измерений// Дефектоскопия. 1991. № 10. С. 41 -49.

253. Naik G.M., Selvarajan A., Narayanan P.S. A modified acusto-optic technique for measuring ultrasonic velocity and attenuation / / Indian Jornal of Technology. 1986. Vol.24. №.10. P. 639-642.

254. Руковишников В.А., Ткаченко О.П. Численное и асимптотическое решение уравнения распространения гидроупругих колебаний в изогнутом трубопроводе // Прикладная математика и техническая физика. 2000. Т. 41. №6. С. 161 169.

255. Шкутин J1.H. Численный анализ разветвленных форм изгиба стержней / / Прикладная математика и техническая физика. 2001. Т. 42. №2. С. 141147.

256. Кондратьев А.И. Экспериментальное исследование волноводных свойств объектов / / Акустические измерения в твердом теле: Сб. науч. тр. М., Изд-во ВНИИФТРИ, 1983. С. 20-24.

257. Касаткин Б.А. Ультразвуковое поле в стержне при возбуждении поршневым источником//Дефектоскопия. 1967. №1. С. 5 —11.

258. Папкова С.Д., Тужилкин Ю.И. Об ошибках в определении амплитуды и времени прихода импульсов при неполном их разрешении / / Акустический журнал. 2002. Т. 48. №3. С. 406-411.

259. Paradakis Е.Р. Ultrasonic attenuation and velocity in three transformation products in steel //J. Appl. Phys. 1964. Vol. 35. P. 1474 1482.

260. Муравьев В.В., Зуев JI.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск.: Наука, 1996. 236 с.

261. Ерофеев В.И. Волновые процессы в твердых телах с микроструктурой. М.: Изд МГУ, 1999. 328 с.

262. Никитина Н.Е. Определение плоского напряженного состояния конструкционных материалов с помощью объемных упругих волн. / / Дефектоскопия. 1999. № 1. С. 48-54.

263. Nikitina N.Y., Ostrovsky L.A. An ultrasonic method for measuring stresses in engineering materials. // Ultrasonics. 1998.№ 3 pp. 605 -610.

264. Mason T. A. Variation in the dispersion of axisymmetric waves in infinite circular rods with crystal lographic wire texture. / /J. Acoustical Society of America 1999, Vol. 106, № 3, pp. 1262-1270.

265. Гуляев А.П. Металловедение. M.: Металлургия, 1978. С. 539.

266. Архипов В.И., Бондаренко А.Н., Троценко В.П. Стали, алюминиевые и титановые сплавы, групповая скорость продольных ультразвуковых волн в диапазоне до 107 Гц // Таблица рекомендуемых справочных данных № Р81-84. М.: ГСССД, 1984. 10 с.

267. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел. М.: Наука, 1974. 292 с.

268. Рахштандт А.Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982. 400 с.

269. Прецизионные сплавы с особыми свойствами теплового расширения и упругости: Справочник М.: Стандарты, 1972. 151с.

270. Прецизионные сплавы: Справочник / Под ред. Б.В. Молотилова. М.: Металлургия, 1974. 446 с.

271. Меньшиков А.З., Теплых А.Е. Диаграмма магнитного состояния у- Fe-Ni-Cr сплавов//ФММ. 1977. Т. 44. С. 1215-1221.

272. Мохов Б.Н. Магнитная структура З^-металлов со смешанным обменным взаимодействием: Авторев. дис. . канд. ф.-м. наук. М., 1979. 20 с.

273. Захаров Е.К. Польднева Г.П. Немагнитные сплавы на основе ниобия с термостабильным модулем упругости / / Опыт научных исследований и внедрения на предприятиях прецизионных сплавов: Тез. докл. науч.-техн. семинара. Иркутск, 1982. С. 24-25.

274. Римлянд В.И. Тепловые свойства сплавов Fe-Ni-Cr и Fe-Ni-Mn при низких температурах: Автореф. дис. канд. ф.- м. наук. М., 1982.

275. А.В. Дерябин, В.И Римлянд, К вопросу о природе магнитообъемных явлений в сплавах инварного класса. ФММ 1982, т.54, №3,с.313-614.

276. Дерябин А.В., Римлянд В.И., Швецов Б.Н. Изменение периода решетки, температуры Дебая при концентрационных магнитных фазовых переходах в сплаве на основе ГКЦ- Fe // Известия вузов. Физика. 1983. № 4. С. 69-73.

277. Дерябин А.В., Римлянд В.И., Ларионов А.П. Особенности изменения теплоемкости при магнитных фазовых переходах в сплавах со смешанным обменным взаимодействием// ЖЭТФ. 1983. Т. 84. №6. С. 2228 2234.

278. Римлянд В.И., Казарбин А.В, Калинов Г.А. Автоматизированная система измерения уровня жидкости в резервуарах / / Известия вузов. Приборостроение. 2000. № 3.

279. Римлянд В.И, Калинов Г.А. Акустический тракт автоматизированной системы измерения уровня жидкости в резервуарах / / Акустические измерения, геоакустика, электроакустика, ультразвук: Сб. тр. XI сессии Рос. А куст. Общ. М.: ГЕОС, 2001. С. 265 268.

280. Пат. 2156962 РФ. Способ ультразвукового измерения уровня жидкости / Калинов Г.А., Лысаков А.В. Римлянд В.И. 2001.

281. В.Штраус, В.Калпиньш, У.Ломановскис, Ю.Ротбахс Система контроля отверждения смол на основе неразрушающей диэлектрической спектроскопии / / Механика композитных материалов. 1996. Т. 32. № 3. С. 401 409.

282. Композиционные материалы: Справочник / Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

283. Мадалиев Э.У. Разработка и исследование процесса отверждения фура-новых олигомеров: Автореф. дис. канд. наук. М., НИИ Пластических масс НПО «Пластмассы», 1991. 22 с.

284. Дмитриев О.Г. Интенсификация процессов отверждения изделий из полимерных композитов на основе автоматизированного контроля и коррекциитехнологических режимов: Автореф. дис. . д-ра наук. Тамбов, 2000. С. 2022.

285. Перепечко И.И., Бодрова J1.A. В сб. Применение ультраакустики к исследованию вещества. М.: Изд во МОПИ, 1967. № 22. С. 62.

286. Физическая акустика / Под ред. У.Мэзона и Р.Терстона. 1973. Т. 6. С. 203.

287. Derjaguin B.V., Badmaev В.В., Bazaron U.B., Lamazhapova Kh.D., Budaev O.R. Phys. Measurement of the low-frequency shear modulus of polymeric liquids / / Chem.Liq. 1995. Vol. 29. P. 201 -209.

288. Базарон У.Б., Дерягин Б.В., Булгадаев А.В. Исследование сдвиговой упругости жидкостей и их граничных слоев резонансным методом / / ЖЭТФ. 1966. Т. 51. Вып. 4. С. 969-982.

289. Базарон У.Б., Дерягин Б.В., Будаев О.Р. Измерение комплексного модуля сдвига жидкостей / /Докл. АН СССР. 1972. Т. 205. № 6. С. 1324 1327.

290. Дембелова Т.С., Дамдинов Б.Б., Бадмаев Б.Б., Будаев О.Р. Сдвиговые волны в жидкостях / / Акустика на пороге XXI века: Сб. тр. VI сессии РАО. Москва, 1997. С. 31 -34.

291. Бадмаев Б.Б., Будаев О.Р., Дембелова Т.С. Распространение сдвиговых волн в полимерных жидкостях / / Акустический журнал. 1999. Т. 45. № 5. С. 610 614.

292. Бадмаев Б.Б., Дембелова Т.С., Иванова М.Н., Очирова Е.Р. Импеданс-ный метод измерения сдвиговой упругости жидкостей // Сб. тр. сессии РАО. Москва, С. 44 47.

293. Дамдинов Б.Б., Бадмаев Б.Б., Будаев О.Р., Иванова М.И. Низкочастотная сдвиговая упругость жидкостей / / Акустика на пороге XXI века: Сб. тр. VI сессии РАО. Москва, 1997. С. 35 -38.

294. Бадмаев Б.Б., Дамдинов Б.Б. Исследование вязкоупругих свойств органических жидкостей акустическим методом / / Акустический журнал. 2001. Т. 47. №4. С. 561 -563.

295. Matsukawa M., Nagai I. Ultrasonic characterization of a polymerizing epoxy resin with imbalanced stoichiometry / / J.Acoust. Soc. Am. 1996. Vol. 99. №. 4. P. 2110 2115.

296. Rokhlin S.I., Lewis D.K., Giraff K.F., Adler L. Real-time study of frequency dependence of attenuation and velocity of ultrasonic wave during curing reaction of epoxy resin II J. Acoust. Soc. Am. 79. P. 1786 1793.

297. Пат. 4590803 США. Acoustic wave monitoring / Harrold; Ronald T. 1986.

298. Карабутов A.A., Керштейн И.М., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б. Распространение продольных и сдвиговых акустических видеоимпульсов в гра-фито-эпоксидных композитах. 1999.

299. Гольдман А.Я., Ханарин B.C., Сысоев И.В., Аскадский А.А., Коршак В.В. Акустические свойства и сжимаемость теплостойких полимеров / / Доклады АН СССР. 1988. Т. 299. №6. С. 1409- 1412.

300. Распространение акустических волн в медной проволоке, помещенной в затвердевающую эпоксидную смолу / / IEEE Ultrason.Symp. Denver, 1987. Vol. 1. P. 439-442.

301. Perissin-Fabert I., Jayet Y. Polymer evaluation by using the thickness longitudinal and shear vibrations of piezoelectric ceramics: application to the monitoring of thermosetting resins polymerization / / J.Phys.D: Appl.Phys. 1995. P. 2328 2334.

302. Кондратьев А.И., Римлянд В.И., Иванов B.A., Казарбин А.В. Контроль механических параметров материалов на основе эпоксидных смол акустическими методами//Дефектоскопия. 1994. №9. С. 41-44.

303. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Справочное пособие / Под ред. С.И. Кишкиной и Н.М. Склирова. М.: Машиностроение, 1974. Т. 2. 620 с.

304. Акустические исследования механизмов формирования структуры в процессе полимеризации композиционных составов: Отчет о НИР (проме-жут.) / НИИ КТ при ХГТУ:№ГР01.20.0010422; Хабаровск, 1999. 51с.

305. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.И. Эпоксидные полимеры. М.: Химия, 1982. 230 с.

306. Иванов В.А. Теоретические принципы управления триботехническими свойствами и технологические основы производства эпоксидофторопластов и самосмазывающихся подшипниковых систем: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2000. 43 с.

307. Иванов В.А., Хосен Ри Прогрессивные самосмазывающихся материалы на основе эпоксидофторопластов для триботехнических систем. Владивосток Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 2000. 432 с.

308. Кондратьев А.И., Римлянд В.И., Казарбин А.В., Иванов В.А. Исследование процесса полимеризации эпоксидных смол акустическими методами / / Акустический журнал. 1995. Т.41. №3. С. 461 -464.

309. Римлянд В.И., Кондратьев А.И., Казарбин А.В., Калинов Г.А. Исследование кинетики процесса полимеризации акустическими методами / / Физика: фундаментальные исследования, образование: Тез. докл. краевой науч. конф. Хабаровск, 1998. С. 24.

310. Создание автоматизированной системы ультразвуковых технических измерений: Отчет о НИР / НИИКТ при ХГТУ: № ГР 01.97.0000383; Хабаровск, 1996. 70 с.

311. Автоматизированная измерительная система измерения уровня мазута: Техническое описание и руководство по эксплуатации / НИИКТ при ХГТУ. Хабаровск: 1999. 28 с.

312. Stark. W., During. J., McHugh. J. On-Linc Monitoring of Thermosets Moulding Process Applying Ultrasound. Proceedings 15 World Conference for NDT, Roma 15.-21. Oct 2000.