Оптические методы для метрологического обеспечения акустических измерений в конденсированных средах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Луговой, Владимир Александрович

  • Луговой, Владимир Александрович
  • доктор физико-математических наукдоктор физико-математических наук
  • 2004, Хабаровск
  • Специальность ВАК РФ01.04.05
  • Количество страниц 337
Луговой, Владимир Александрович. Оптические методы для метрологического обеспечения акустических измерений в конденсированных средах: дис. доктор физико-математических наук: 01.04.05 - Оптика. Хабаровск. 2004. 337 с.

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Луговой, Владимир Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Методы генерации и приема сверхкоротких акустических импульсов в твердых средах

1.2. Методы генерации и приема поверхностных акустических волн в твердых средах

2. ОПТИЧЕСКИЕ ПРИЕМНИКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ НА БАЗЕ ДВУХЛУЧЕВОГО ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА

2.1. Технические характеристики двухлучевого лазерного интерферометра

2.2. Оптический приемник для регистрации акустических сигналов нано-и субнаносекундной длительности

2.3. Оптические приемники для регистрации поверхностных акустических волн

3. ОПТИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

3.1. Оптическая генерация сверхкоротких акустических сигналов

3.2. Оптическая генерация ультразвуковых рэлеевских волн

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ГЕНЕРАЦИИ И ПРИЕМА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН РЭЛЕЯ

4.1. Экспериментальная установка

4.2. Исследование интерферометрического метода регистрации рэлеевских волн

4.3. Исследование лазерной генерации широкополосных сигналов волн Рэлея

4.4. Исследование лазерной генерации узкополосных сигналов волн Рэлея

5. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СКОРОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РЭЛЕЕВСКИХ ВОЛН УВТ79-А

5.1. Назначение и основные метрологические характеристики установки высшей точности У ВТ 79 - А

5.2. Принцип действия, структурная и оптическая схема установки

5.3. Методика измерения скорости распространения рэлеевских волн

5.4. Анализ погрешности измерения скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ВОЗМОЖ -НОСТЕЙ ЕМКОСТНОГО СПОСОБА ГЕНЕРАЦИИ И ПРИЕМА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

6.1. Емкостный приемник акустических сигналов с тонкопленочным диэлектриком

6.2. Генерация акустических сигналов емкостным методом

7. РАЗВИТИЕ ЭТАЛОННОЙ БАЗЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПТИЧЕСКОГО И ЕМКОСТНОГО МЕТОДОВ

7.1. Исходная установка для измерения скорости распространения ультразвуковых сдвиговых волн

7.2. Исходная установка для измерения затухания рэлеевских ультразвуковых волн

7.3. Исследование методов измерения затухания ультразвуковых сдвиговых волн для создания эталонной установки

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптические методы для метрологического обеспечения акустических измерений в конденсированных средах»

Акустические измерения в твердых средах находят широкое применение. В физике твердого тела с их помощью изучают фундаментальные свойства твердых тел: ангармонизм межатомного взаимодействия, структуру и свойства различных дефектов решетки, фазовые переходы, сверхпроводимость, магнитоуп-ругие и акусто-электрические эффекты и др. В комплексе наук о Земле акустические измерения используют в сейсмологии, сейсмической разведке, акустическом каротаже скважин и т.д. В технических приложениях наиболее обширная область применения акустических измерений в твердом теле относится к неразрушающим испытаниям конструкционных материалов. Эти измерения используются для обнаружения и оценки параметров дефектов, определения линейных размеров, структуры материалов и их физико-механических характеристик. В перечисленных областях применяются очень широкие диапазоны длин волн, что связано с различными пространственными масштабами изучаемых объектов и явлений; а также, амплитуд перемещений, что обусловлено большим разбросом энергетических характеристик источников излучения [1-3,17].

Как и в любой области измерительной техники, при акустических измерениях в твердом теле актуальна проблема повышения точности. Точность определения параметров состояния зависит, прежде всего, от точности измерений информативных акустических величин, связанных с параметрами состояния функциональными или корреляционными зависимостями.

Так акустические методы широко применяются при определении упругих постоянных и модулей упругости - важнейших характеристик твердых тел. Последние являются расчетными параметрами в аналитическом аппарате физической теории деформации и разрушения твердого тела, базирующейся на современной теории дислокаций. Модули упругости входят во все уравнения механики твердого тела и служат основными параметрами в конструкторских расчетах сооружений, машин и механизмов. В отличие от показателей реальной ^ прочности твердого тела упругие постоянные и модули упругости относятся к мало структурно чувствительным характеристикам. Например, сопротивление разрыву и удлинение легированной углеродистой стали в зависимости от структурных изменений, обусловленных операцией термической либо механо-термической обработки, могут изменяться почти на порядок; при этом нормальный модуль упругости изменяется на несколько процентов. И все-таки для модулей упругости квазиизотропных кристаллических тел, как ни для какого другого физического параметра твердых тел, характерны ненадежность и широкие пределы рассеяния экспериментальных значений, получаемых для одного и того же материала различными методами.

При неразрушающих испытаниях конструкционных материалов допустимые погрешности измерений составляют обычно единицы процентов. Однако имеются и такие области применения, где требования к погрешностям более жесткие. Так, при малой чувствительности акустических величин к изменению параметров состояния достоверные оценки последних требуют снижения погрешностей акустических измерений. Например, скорость распространения ультразвуковых колебаний /УЗК/ слабочувствительна к степени радиационного повреждения материала или к уровню действующих в нем механических напряжений. Существенные изменения указанных параметров состояния вызывают изменения скорости лишь на десятые доли процента. Поэтому достоверные суждения в этих случаях возможны при погрешностях акустических измерений порядка сотых долей процента и менее.

Воспроизведение единиц информативных параметров акустических величин для целей метрологического обеспечения этой области измерительной техники, также требует существенного снижения погрешностей измерений, чтобы компенсировать потери точности при передачи единиц по элементам поверочных схем. Таким образом, практические потребности выдвигают задачу снижения погрешностей акустических измерений в твердых телах до сотых или даже тысячных долей процента.

Традиционными широко распространенными методами в акустических измерениях являются контактные методы, использующие, как правило, пьезоэлектрические преобразователи. В этом случае измерительная схема представляет собой излучающий и приемный преобразователи, связанные с объектом контроля переходной средой, обеспечивающей акустический контакт. При этом принципиальным ограничением для увеличения точности измерений является влияние переходного слоя, существенным образом изменяющее амплитудно-фазовые характеристики акустических сигналов. В традиционных схемах измерений это влияние неустранимо и не поддается контролю; и как показывают оценки, значительно увеличивает погрешность измерений [4-6].

Исследования и накопленный опыт применения акустических методов измерения в фундаментальных и прикладных работах показывает, что дальнейший рост точности и достоверности измерений возможен только с введением в практику акустических измерений бесконтактных методов генерации и приема акустических сигналов с использованием для их обработки аппарата акустической спектроскопии и акустической голографии [7,8].

В настоящее время наиболее широко применяются импульсные методы измерений. Применение коротких акустических импульсов позволяет снизить за-j траты мощности, вводимой в объект, обеспечить широкую полосу частот повысить повторяемость результатов и точность измерений. Для уменьшения погрешностей измерений излучающие преобразователи должны обеспечивать высокую воспроизводимость генерируемых волновых пакетов, их минимальную

12 длительность /до 10" с/, а также позволяют легко регулировать тип волны и параметры формы пакетов. Приемники УЗК должны иметь низкий порог чувствительности / до 10"14 м /, быть широкополосными и легко градуируемыми, вносить минимальные искажения в регистрируемый сигнал. Искажения могут быть обусловлены влиянием приемного преобразователя / ПП / на поле входных воздействий при установке его на объект, осреднением входного воздействия за счет соизмеримости размеров чувствительной зоны ПП с масштабом пространственной изменчивости поля, сложностями законов электромеханического преобразования в ПП. Стремление уменьшить эти искажения приводит к необходимости "бесконтактности" и "точечности" измерений, упрощения соотношений между сигналами на входе и выходе 1111.

Известно большое число методов и средств возбуждения и приема УЗК в твердом теле. Однако многие из них плохо удовлетворяют некоторым из указанных требований, что и ограничивает точность измерений. Так, в акустических измерениях наибольшее применение нашли пьезоэлектрические преобразователи УЗК. Теоретически, минимальная длительность акустических импульсов, которые может излучать преобразователь, ограничивается временем установления поляризации, что составляет 10"10-10~и с. На практике длительность этих импульсов ограничивается шероховатостью излучающей поверхности и составляет ~ 2*10"9 с. Кроме того, пьезопреобразователи являются резонансными системами, и при попадании собственной частоты преобразователя в спектр возбуждающего электрического импульса, длительность акустического импульса резко возрастает. Для устранения этого явления необходимо резонансную частоту преобразователя вывести выше верхней границы возбуждающих частот, что иногда довольно сложно обеспечить, Так, для частот более 10 МГц требуется пьезопластина толщиной менее 0,08 мм, а это усложняет технологию изготовления и конструкцию преобразователя, снижает его надежность.

Приемные пьезопреобразователи имеют высокую чувствительность, просты и компактны. Теоретический порог чувствительности такого 1111, нагруженного на твердое тело, в режиме холостого хода достигает 2*10"14 см. Однако из-за своих резонансных свойств, сильного влияния акустического контакта, сложности и плохой воспроизводимости передаточных характеристик 1111 не пригодны для прецизионных измерений.

Кроме того, измерительная схема с пьезопреобразователями представляет собой излучатель и приемник, связанные с объектом контроля переходной средой, влияние которой на аплитудно-фазовые характеристики акустических сигналов приводит к снижению точности измерений [4-6].

В последние время все шире стали применяться оптические методы возбуждения и приема акустических колебаний. К числу достоинств этих методов относятся возможность возбуждения акустических волновых пакетов длитель

1 У 1 У ностью до 10" с, что соответствует частотам до 10 Гц, бесконтактность и дистанционность, возможность формирования практически любой конфигурации и размера светового пятна на поверхности исследуемого объекта. При приеме УЗК оптические методы практически безинерционны, не требуют акустического контакта с исследуемым объектом, позволяют сузить область измерений до единиц микрометров, обладают достаточной чувствительностью, не требуют градуировки, обеспечивают высокую воспроизводимость результатов.

Несомненными достоинствами при возбуждении и регистрации акустических колебаний в твердых средах обладает и емкостный метод. Соответствующие преобразователи бесконтактны, широкополосны, обладают высокой чувствительностью, просты в расчете, изготовлении и аттестации. При этом лазерные методы генерации и приема ультразвуковых акустических сигналов являются уникальным "инструментом" исследования емкостного метода.

Реализации положительных качеств указанных методов были посвящены теоретические и экспериментальные работы, начатые во ВНИИФТИ "Дальст-андарт" в 1971 году [9]. Для оптических методов необходимо было изучить механизмы возбуждения лазерным излучение акустических волн в твердых средах, способы снижения порога чувствительности при измерениях и длительности возбуждающих импульсов, стабилизации амплитудно-временных параметров лазерного излучения и т.д. Для емкостных методов необходимо было разработать электроды с тонкопленочным диэлектриком, исследовать свойства преобразователей с тонкопленочным электродом: электрическую прочность, временную и температурную стабильность, порог чувствительности, эффективность преобразования электрической энергии в акустическую и т.д.

В результате проведенных исследований были созданы лазерные измерительные технологии и измерительные технологии с применением емкостных преобразователей с тонкопленочным диэлектриком. При этом были разработаны методы достижения наивысших значений технических характеристик приемников ультразвуковых волн: лазерного интерферометра и емкостного датчика с тонкопленочным диэлектриком. Изучены механизмы возбуждения и выявлены оптимальные режимы генерации продольных, сдвиговых и поверхностных волн. На базе акустических приемников созданы устройства для измерения колебаний и перемещений в широкой полосе частот с предельно низким порогом чувствительности близким, а на основе моноимпульсных твердотельных лазеров созданы генераторы акустических волн, позволяющие возбуждать короткие и сверхкороткие акустические импульсы различных типов волн со стабильными амплитудно-временными характеристиками, управлять формой волны. Созданы методики измерения параметров распространения акустических волн: скоростей распространения продольных, сдвиговых и поверхностных волн; коэффициента затухания продольных волн; дисперсии скорости и затухания и т.д.

Созданный теоретический и экспериментальный задел позволил заложить основы метрологического обеспечения акустических измерений в твердых средах, включающие в себя создание ряда установок высшей точности - УВТ, рабочих эталонов высших разрядов - РЭ, разработку системы передачи размеров единиц физических величин (скорости, затухания) от УВТ рабочим средствам измерений - Рекомендаций по метрологии (МИ).

Перечень созданных эталонных установок и разработанных Рекомендаций приведен ниже.

1. УВТ 39-А-86. Установка высшей точности для хранения и воспроизведения единицы скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых средах.

МИ 2055-90. ГСИ. Государственная поверочная схема для СИ скорости распространения продольных УЗ - волн в твердых средах.

2. УВТ73-А-91. Установка высшей точности для хранения и воспроизведения единицы коэффициента затухания продольных ультразвуковых колебаний в твердых средах.

МИ 2163-91. ГСИ. Государственная поверочная схема для СИ коэффициента затухания продольных УЗ - колебаний в твердых средах.

3. УВТ 79-А-92. Установка высшей точности для хранения и воспроизведения единицы скорости распространения УЗ рэлеевских волн в твердых средах.

МИ 2227 - 92. ГСИ. Государственная поверочная схема для СИ скорости распространения УЗ рэлеевских волн в твердых средах.

4. Рабочий эталон 2-го разряда (ИЗУ-1) для измерения коэффициента затухания и скорости распространения продольных УЗ колебаний.

5. Рабочий эталон 2-го разряда (ИВАХ-1) для аттестации преобразователей акустической эмиссии.

После распада СССР ВНИИФТИ "Дальстандарт" является единственным метрологическим центром в России, обеспечивающим единство акустических измерений в твердых средах.

Дальнейшее развитие метрологической базы "Дальстандарта" связано с созданием Государственного специального эталонного комплекса для воспроизведения скоростей распространения и коэффициентов затухания объемных и поверхностных ультразвуковых волн, работы над которым вступили в завершающую стадию.

Первыми эталонными установками, созданными во ВНИИФТИ "Дальстандарт", были установки для воспроизведения единиц скорости распространения и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в металлах.

В дальнейшем решались следующие задачи:

1. Исследовались лазерные методы генерации и приема сверхкоротких импульсов (СКАИ) продольных акустических волн с целью расширения частотного диапазона измерений акустических характеристик твердых сред и создания задела для исследования параметров распространения поверхностных акустических волн (ПАВ).

2. Исследовались лазерные методы генерации и приема ПАВ в диапазоне частот (0-109) Гц, результатом чего явилось создание эталонной установки для воспроизведения единицы скорости распространения рэлеевских ультразвуковых волн.

3. Исследовались возможности емкостного метода с использованием емкостных преобразователей с тонкопленочным диэлектриком для создания эталонных и высокоточных рабочих средств.

4. Исследовались возможности лазерных измерительных технологий и измерительных технологий на базе емкостного метода с целью их применения для создания установок, обеспечивающих измерение скорости распространения сдвиговых волн и коэффициента затухания сдвиговых и рэлеевских волн.

Проведенные исследования являются содержанием представленной диссертационной работы.

Цель исследований:

-создание теоретического и экспериментального задела для разработки средств генерации и приема сигналов объемных и поверхностных акустических волн в твердых средах и диапазоне частот (0-109) Гц;

-создание эталонной базы для средств измерений скоростей распространения и коэффициентов затухания объемных и поверхностных ультразвуковых волн в твердых средах;

-исследование емкостного метода генерации и приема акустических сигналов и создание на его базе эталонных и высокоточных средств измерений.

В рамках работы представлены:

• Аналитический обзор методов генерации и приема сверхкоротких импульсов (СКАИ) продольных и ультразвуковых поверхностных (ПАВ) акустических волн - Глава 1.

• Оптические приемники для регистрации сигналов объемных и поверхностных акустических волн - Глава 2;

• Оптическая генерация акустических сигналов объемных и поверхностных акустических волн - Глава 3;

• Результаты экспериментального исследования методов генерации и приема ультразвуковых волн Рэлея - Глава 4;

• Установка для прецизионных измерений скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн (УВТ 79-А-92) - Глава 5;

• Широкополосные емкостные преобразователи с тонкопленочным диэлектриком - Глава 6;

• Оптические и емкостные методы для развития эталонной базы ультразвуковых измерений в твердых средах - Глава 7.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [42,71,75,8388,90,112-114,151-157,121-122,127,133-139,185,188-189,190-195]. Материалы исследований по теме диссертации изложены в шести научно - технических отчетах и докладывались на научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение средств неразрушающего контроля на основе акустической эмиссии и пути ускорения их внедрения на предприятиях края" (Хабаровск, 1983); Всесоюзных конференциях "Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле" (Хабаровск, 1984, 1987); IV Международной конференции "Акустическая эмиссия. Неразрушающий контроль" (Москва, 1998); 1,2,3-ем Всероссийских научно - технических семинарах "Метрологическое обеспечение НК" (Москва, 1999,2000,2001); Всероссийском научно-техническом семинаре "Метрологическое обеспечение НК" (Москва, ВИИОФИ, 2002); XVI Российской научно - технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (Санкт-Петербург,2002); 2 и 3-ей Региональных конференциях "Фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Хабаровск, ХГТУ, 2001,2002); Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные вопросы механики" (Хабаровск, ХГТУ, 2003); Дальневосточном инновационном форуме-2003 "Роль науки, новой техники, и технологий в экономическом развитии регионов" (Хабаровск,2003); Всероссийских симпозиумах "Сейсмоакустика переходных зон" (Владивосток, ТОЙ ДВО РАН, 2001,2003); VIII Международной научно-технической конференции "Современные методы и средства океанологических исследований" (Москва,2003).

Результаты исследований вошли в состав конкурсной работы "Создание основ научной и экспериментальной базы для метрологического обеспечения акустических методов неразрушающего контроля", ставшей лауреатом Международного конкурса и удостоенной медали "W.K.Roentgen-С.Я.Соколов" в 2002 году за достижения в области НК.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Использование при разработке оптического приемника

- равноплечего (равенство плеч с точностью < 50 мкм) двухлучевого лазерного интерферометра для снижения частотных шумов;

- высокочастотных фотодиодов в качестве фотоприемников для снижения дробовых шумов;

- одночастотного лазера в качестве источника излучения в двухлучевом интерферометре и компенсационной схемы приема для снижения интенсивных шумов лазера;

- системы стабилизации рабочей точки интерферометра для снижения влияния тепловых деформаций и вредных акустических шумов позволяет создать на базе двухлучевого лазерного интерферометра оптический приемник для регистрации ОАВ в полосе частот (0-1010)Гц с предельно низким порогом чувствительности, спектральная плотность которого ~1,5-10'14 м/Гц1'2.

2. Минимизация размеров приемной зоны оптического приемника ультразвуковых сигналов на основе двухлучевого лазерного интерферометра за счет фокусировки лазерного излучения в его рабочем плече позволяет обеспечить полосу воспроизведения частот при регистрации ПАВ (0-109)Гц.

3. Разработанные модификации интерферометра Майкельсона обеспечивают возможность создания двухканальных широкополосных оптических приемников ПАВ с порогом чувствительности ~2-10'14 м/Гц1а, близким к теоретическому ~10'15 м/Гц1/2.

4. Использование при создании генератора сверхкоротких импульсов продольных акустических волн:

- в качестве генератора сверхкоротких световых импульсов (СКИ) твердотельного лазера на рубине, работающего в режиме активной синхронизации мод;

- в качестве объекта, в котором возбуждаются акустические сигналы, образца из слабопоглощающего материала (например, кварца) с нанесенной на его поверхность пленкой позволяет создать генератор сверхкоротких акустических импульсов со стабильными (10 %) амплитудно-временными характеристиками.

5. Использование твердотельного моноимпульсного лазера, работающего в режиме модулированной добротности, в сочетании с предложенными способами формирования оптико-акустического источника позволяет создать оптические генераторы широкополосных и узкополосных (с перестраиваемой частотой) сигналов рэлеевских волн со стабильными (10 %) амплитудно-временными характеристиками в диапазоне частот (0-30) МГц.

6 .Применение в измерительной установке оптического генератора рэлеевских волн на базе твердотельного моноимпульсного лазера и оптического приемника ПАВ на базе двухканального модифицированного интерферометра Майкельсона в сочетании с разработанной методикой измерений обеспечивают наивысшую точность измерений скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн в твердых средах с относительной погрешностью не более 1-Ш4.

7. Исследования емкостных преобразователей с тонкопленочным диэлектриком доказывают возможность их использования для создания эталонных установок и высокоточных рабочих средств измерений акустических параметров твердых сред.

7.1. Впервые разработанные емкостные преобразователи с тонкопленочными диэлектриками позволяют создать емкостные генераторы и приемники акустических сигналов с высокими и стабильными во времени техническими характеристиками.

7.2. Использование в качестве диэлектрика тонкой пленки AI2O3 с относительной диэлектрической проницаемостью ~8Д позволяет увеличить чувствительность и снизить порог чувствительности емкостного приемника до

Я /7 /

-10 В/м и 2,5-10"' м/Гц соответственно и повысить эффективность преобразования электрической энергии в акустическую при емкостном возбуждении до 10'2-10'3.

8. Разработанные оптические и емкостные методы и средства, обеспечивающие высокую точность и широкий частотный диапазон измерений, являются наиболее перспективными для развития и совершенствования метрологического обеспечения акустических измерений в твердом теле, в частности, для создания эталонных средств измерений скорости распространения сдвиговых волн, коэффициентов затухания ультразвуковых сдвиговых и рэлеевских волн.

Похожие диссертационные работы по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Оптика», Луговой, Владимир Александрович

Выводы по разделу 7.3

Полученные оценки показывают, что точность определения коэффициента затухания 5, составляет величину порядка 0,l/(2z) дБ/м. При этом, обеспечиваются измерения значений 8, более 10 дБ/м с относительной погрешностью менее 10%.

Для снижения погрешности и расширения диапазона измерений коэффициентов затухания в область меньших значений необходимо повысить точность измерения угловых и геометрических характеристик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные исследования со всей очевидностью показывают, что ресурс для увеличения точности акустических измерений с использованием контактных методов исчерпан [4-9]. Дальнейшее снижение погрешности измерений может быть связано только с применением бесконтактных методов, среди которых оптические методы генерации и приема акустических сигналов как нельзя лучше подходят для создания эталонов высших разрядов, а емкостные методы - для разработки рабочих эталонов и высокоточных рабочих средств.

Средства измерений созданные на базе вышеназванных методов позволяют создать стройную метрологическую схему для передачи размера акустических единиц от верхних звеньев поверочной схемы низшим с наименьшими потерями точности.

Цель исследований - на базе оптического метода:

- создание теоретического и экспериментального задела для разработки средств генерации и приема сигналов объемных и поверхностных акустических волн в твердых средах и диапазоне частот (0-109) Гц;

- создание эталонной базы для средств измерений скоростей распространения и коэффициентов затухания объемных и поверхностных ультразвуковых волн в твердых средах;

- исследование емкостного метода генерации и приема акустических сигналов и создание на его базе эталонных и высокоточных средств измерений.

В ходе выполнения работ по достижению поставленной цели были получены следующие результаты:

1. Исследованы возможности интерферометрического приема сигналов объемных (ОАВ) и поверхностных (ПАВ) акустических волн в полосе частот (0-109) Гц и показаны пути достижения наивысших технических характеристик оптического приемника.

1.1. На базе двухлучевого лазерного интерферометра разработан оптический приемник ОАВ с полосой воспроизведения частот (0,0001-2.2) ГГц и порогом чувствительности близким к теоретическому ~10"15м/Гц1/2, в котором использованы:

- рациональная конструкция головки интерферометра;

- высокочастотные диоды ФД-21КП и JIAB-2 в качестве фото приемников;

- одночастотный лазер и компенсационная схема приема;

- система стабилизации рабочей точки интерферометра;

- малошумящие высокочастотные усилители.

Технические характеристики разработанного приемника представлены в таблице

Технические характеристики Оптический приемник

Вариант1: фотодиоды ФД-21КП Вариант2: фотодиоды ЛФД-2

Порог чувствительности, м 1,8- Ю"10 7,0- Ю"10

Чувствительность, В/м 5,0-104 3,3-107

Полоса воспроизведения частот, МГц 0.1-150 0.1-2200

Динамический диапазон, дБ 45 33

1.2. Теоретически и экспериментально исследовано применение оптического интерферометрического метода регистрации малых УЗ колебаний при приеме поверхностных акустических волн (ПАВ) Рэлея; показана принципиальная возможность создания оптического приемника ПАВ в диапазоне частот (0-1100) МГц и порогом чувствительности ~10"15 м/Гц1/2.

1.3. Разработан бесконтактный оптический приемник ПАВ на базе двухлучевого лазерного интерферометра Майкельсона, технические характеристики которого даны в таблице.

Технические характеристики Диаметр зоны приема d, мкм

300 40

Полоса воспроизведения частот, МГц 0,05-7 0,05-50

Порог чувствительности, м 4,0-10'11 1,1Т0"'°

Чувствительность, В/м 5-Ю5

Динамический диапазон, дБ 60 50

1.4. Для проведения измерений параметров распространения ПАВ разработаны оптические приемники, имеющие 2 приемных канала, с полосой пропускания (0.1-50) МГц и порогом чувствительности близким к теоретическому ~10 "15 м/Гц1/2; при этом реализованы две принципиальные схемы такого приемника: на основе двух связанных по фазе обычных (одноканальных) интерферометров, освещаемых общим лазером, и на основе впервые разработанного лазерного интерферометрического приемника -двухканального, созданного на основе модификации интерферометра Майкельсона. Технические характеристики представлены в таблице.

Технические характеристики Оптический приемник

1 тип 2 тип

Полоса воспроизведения частот, МГц** (0,05-50) (0,05-50)

Порог чувствительности, м 1,1 • ю-ш 1,5 • Ю-10

Чувствительность, В/м 2,5 • 105 5 • 105

Динамический диапазон, дБ 50 45 при d=40 мкм

2. В рамках диссертационной работы разработаны две экспериментальные установки

- для генерации сверхкоротких акустических импульсов продольных волн;

- для генерации ультразвуковых рэлеевских волн.

2.1. Установка для генерации акустических импульсов продольных волн включает:

- разработанный на базе рубинового лазера оптический генератор, работающий в режиме активной синхронизации мод (АСМ);

- образец из кварца с тонкой металлической пленкой, нанесенной на его поверхность;

- лазерный интерферометр в качестве оптического приемника с рабочей полосой частот AJ= (0-2,2)ГГц и порогом чувствительности Д1= 7,0-Ю~10 м

Разработанная установка позволяет воспроизводить акустические сигналы со стабильными амплитудно-временными параметрами: длительностью акустического импульса Та ~3 не, амплитудой Ат ~300 ангстрем.

2.2. Установка для генерации ультразвуковых рэлеевских волн включает:

- оптические генераторы широкополосных и узкополосных сигналов ультразвуковых рэлеевских волн, разработанные на базе твердотельного импульсного оптического квантового генератора на рубине, работающего в двух режимах: режиме модулированной добротности и режиме активной синхронизации мод. В установке впервые реализован интерференционный метод генерации ПАВ, обеспечивающий перестройку частоты ПАВ.

Основные технические характеристики оптических генераторов широкополосных сигналов ПАВ Рэлея

Технические характеристики Оптический генератор

1 тип 2 тип

Диапазон интенсивности лазерного излучения, Вт/см2 О+Ю10 0+6-108

Минимальный размер ОАИ*\ мкм 300 50

Диапазон частот генерируемых ПАВ, МГц 0+15 0+30

Воспроизводимость характеристик ПАВ, % 10 10 диаметр D или ширина h

Основные технические характеристики оптического генератора узкополосных сигналов ПАВ Рэлея.

Технические характеристики Значение

Диапазон интенсивности лазерного излучения, Bt/cmz O-s-5-l О7

Диапазон частот генерируемых ПАВ, МГц 3-ИО

Амплитуда УЗ сигнала, м < 7-Ю"10

Воспроизводимость характеристик ПАВ, % 10

- набор образцов из различных металлов;

- оптический приемник на базе двухлучевого лазерного интерферометра (п.1.3)

Созданная экспериментальная установка предназначена для исследования характеристик ультразвуковых рэлеевских волн, генерируемых термооптическим источником.

3. Проведены экспериментальные исследования параметров сигналов ультразвуковых рэлеевских волн при различных механизмах взаимодействия лазерного излучения с поверхностью образца.

3.1. Впервые, с использованием широкополосного оптического приемника на базе двухлучевого лазерного интерферометра, выполнены экспериментальные исследования термооптической генерации широкополосных сигналов волн Рэлея:

-импульсным лазерным излучением в широком диапазоне интенсивности лазерного излучения, обеспечивающем реализацию всех механизмов лазерной генерации рэлеевских волн;

-в различных материалах;

-двумя основными типами оптико-акустических источников (точечный и линейный);

-лазерными импульсами различной длительности.

Показано, что амплитудно-временные и спектральные характеристики ПАВ определяются как параметрами оптико-акустического источника, так и акустическими и теплофизическими характеристиками самого материала.

3.2.Впервые, с использованием широкополосного оптического приемника на базе двухлучевого лазерного интерферометра, проведены исследования генерации узкополосных сигналов волн Рэлея импульсным лазерным излучением с использованием интерферометрического метода формирования пространственного периодического распределения интенсивности на поверхности.

Экспериментально показано, что данный метод при длительности лазерного импульса 25 не обеспечивает возбуждение ПАВ в диапазоне частот до 10 МГц и с амплитудой УЗ сигнала до 7-10"10 м.

3.3 Определены оптимальные режимы лазерной генерации УЗ рэлеевских волн. Разработана методика прецизионных измерений скорости распространения рэлеевских волн, обеспечивающая методическую относительную погрешность измерений ~Ы0"5.

3.4 Результатом исследований явилось создание эталонной установки и ее аттестация в качестве установки высшей точности УВТ 79-А-92, предназначенной для воспроизведения единицы скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн в диапазоне частот (О.З-ЗО)МГц, диапазоне скоростей (2000-^3500) м/с, с относительной погрешностью не более МО"4.

Созданная установка возглавляет государственную поверочную схему для средств измерений скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн.

3.5. Разработка установки УВТ 79-А-92 завершила цикл работ по созданию технической базы для Государственного специального эталонного комплекса по воспроизведению единиц скоростей распространения продольных, сдвиговых и поверхностных волн и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн и определило ближайшую задачу - проведение аттестации эталонного комплекса в Госстандарте России.

Разработан проект Государственной поверочной схемы для средств измерений (Приложение А.З).

4. Для обеспечения передачи размеров акустических единиц от верхних звеньев поверочной схемы низшим с наименьшими потерями точности был исследован емкостный метод генерации и приема акустических сигналов. Впервые разработаны емкостные преобразователи с тонкопленочным диэлектриком. Исследованы возможности емкостного метода для генерации и приема акустических сигналов с применением таких преобразователей. Созданы высокоточные средства измерений акустических параметров конденсированных сред.

4.1 Емкостный генератор коротких акустических сигналов представляет собой генератор высоковольтных электрических импульсов, собранный на накопительной линии с искровым разрядником, которая нагружена на емкостный преобразователь с тонкопленочным диэлектриком. Вторым электродом является поверхность образца. Эффективность преобразования электрической энергии в акустическую не ниже ~ 10"3.

4.2 Емкостный приемник, входящий в состав установки, реализован на емкостном преобразователе с тонкопленочным диэлектриком и имеет следующие технические характеристики: g

- чувствительность, В/м 10 м | т

- порог чувствительности, м/Гц 2,5-10"

- полоса рабочих частот, Гц 4,0-108

- динамический диапазон, дБ 100,0

4.3 На экспериментальной установке для воспроизведения акустических сигналов нано- и субнаносекундного диапазона зарегистрированы акустические сигналы со следующими параметрами:

- длительность акустического импульса по основанию, не 40,0

- длительность переднего фронта, не 20,0

- амплитуда смещения, м 3,0-Ю'10 5. Развитие эталонного комплекса ВНИИФТИ «Дальстандарт» предполагает проведение следующих работ:

- разработку и аттестацию эталонной установки для измерения скорости распространения ультразвуковых сдвиговых волн;

- разработку и аттестацию эталонной установки для измерения коэффициента затухания ультразвуковых сдвиговых волн;

- разработку и аттестацию эталонной установки для измерения коэффициента затухания ультразвуковых поверхностных волн;

- разработку эталонной установки для контроля физико-механических характеристик твердых сред на основе прецизионных измерений скоростей распространения продольных и сдвиговых волн и их коэффициентов затухания.

5.1. Наиболее значимые результаты по этим работам, полученные на данном этапе следующие:

- впервые выявлены особенности во временной форме импульса сдвиговой волны при переходе от термоупругого режима к испарительному режиму генерации. Определен оптимальный переходный режим генерации импульса смещения сдвиговой волны. Предложены две методики измерения скорости распространения сдвиговых волн импульсно-лазерным методом. Разработана блок-схема установки для реализации методик. предложены две схемы для измерения коэффициента затухания ультразвуковых сдвиговых волн, с использованием эффекта трансформации акустических волн. Получены оценки точности и диапазона измерений.

- разработаны импульсный метод и методика измерения коэффициента затухания ПАВ на основе дискретного спектрально-временного анализа функции, описывающей форму широкополосного акустического импульса.

Метод базируется на бесконтактной регистрации параметров акустических импульсов в двух точках поверхности, расположенных на одной оси на различных расстояниях от опто-акустического источника.

Методика представляет собой практическую реализацию способа спектрального анализа импульсных сигналов на основе Фурье-преобразования в случае, когда функция задана набором дискретных точек, получаемых при обработке экспериментальных данных.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Луговой, Владимир Александрович, 2004 год

1. Брагинский В.Б., Манукин А.Б. Измерение малых сил в физических экспериментах.- М.: Наука, 1974.- 151 с.

2. Дьелсан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых средах.- М.: Наука, 1982.- 424 с.

3. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Изд. Советская энциклопедия, 1979.-400 с.

4. Цветянский В.Л. О прхождении ультразвуковых колебаний через контактный слой при акустических исследованиях твердых тел.// Акустический журнал.- 1981.- №4.- С.610-615.

5. Vincent. Influence of vearplate and coupling lager theckaess of ultrasonic velocity measurement // Ultrasonic.- 1987.- №4.- P. 237-243.

6. Архипов В.И., Кондратьев А.И. Исследование прохождения ультразвукового импульса через слой жидкорсти // Денфектоскопия. -1994.-№4.-С.21-25.

7. Щербинский В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия: вчера, сегодня, завтра // В мире неразрушающего контроля, 2002.- №4 (18). - С.6-9.

8. Ланге Ю.В. Многослойные конструкции и изделия из пластиков // В мире неразрушающего контроля, 2002.- №4 (18). - С.21-23/

9. Неразрушающий кнтроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В.Клюева. Т.З: Ультразвуковой контроль/И.Н.Ермолов, Ю.В.Ланге. -М.Машиностроение,2004,- 864 стр.

10. Ультразвуковые преобразователи / Под ред. Кекучи.- М.: Мир, 1972.427 с.

11. Foster N.F. The performaus of dilatational ducers // IRE Trans on ultrasonic Engineering.- 1963.-UE-10, №1.- P.39-44.

12. Ананьева А.Л. Керамические приемники звука,- М.: Изд. АН СССР.-1963.-361 с.

13. Гончаров К.В., Краснльников B.JT. Тепловые механические колебания (флуктуации) пьезоэлектрических кристаллов // Известия АН СССР, Сер. физ.- 1956.- Т.20.- В.2.- С. 231-236.

14. Ван-дер-Зил А. Флуктуации в радиотехнике и физике.- М.: Госэнергоиздат, 1958.- 458 с.

15. Домаркас В.И., Кажис Р. Контрольно-измерительные и пьезоэлектрические преобразователи.- Вильнюс: Минтае, 1975.- 255 с.

16. Aindow А.Н., Cooper J.A., Dewhurst R.J., Palmer S.B. A sperical capacitance transducer for ultrasonic displacement measurements in NDE // J. Phys. E: Sci. Jnstrum.- 1987.- V.20.- P. 204-209.

17. Гитис М.Б., Добромыслов B.M., Сажин В.В. Определение некоторых параметров датчиков ультразвуковых дефектоскопов // Дефектоскопия.-1970.-№1.- С. 51-57.

18. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Кондратьев А.И. Применение емкостного метода для регистрации коротких акустических импульсов // Дефектоскопия.- 1981.- №5.- С. 109-111.

19. Ким К., Ню JL, Кастаньеде Б., Саке В. Миниатюрный емкостный датчик для регистрации широкополосных ультразвуковых сигналов // Rev. Sci. Instrum.- 1989.- №8- Р.2785-2788.

20. Электро радио - материалы / Под ред. Б.Н. Тареева.- М.: Высшая школа, 1978.- 336 с.

21. Бергман JI. Ультразвук и его применение в науке и технике.- М.: Иностранная литература, 1957.- 520 с.

22. Болтарь К.О., Котелянский Н.Н., Мансфельд Г.Д. Исследование диэлектрического электроакустического преобразователя // Акустический журнал.- 1977.- Т.23.- С. 544-549.

23. Болтарь К.О., Мансфельд Г.Д. Возбуждение ультразвуковых импульсов в твердых средах // ПТЭ 1977 - №1 - С. 128-130.

24. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Кондратьев А.И. Прецизионные акустические измерения оптическими и емкостными методами.-Владивосток: ДВО АН СССР, 1990- 240 с.

25. Зак Е.А. Когерентные световые методы измерения параметров механических колебаний (обзор) // Зарубежная радиоэлектроника.- 1975.-№12.- С. 70-76.

26. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С. и др. Действие излучения большой мощности на металлы.- М.: Наука,- 1970.- 272 с.

27. Агеев В.П. Исследование механического действия импульсного излучения СОг-лазера на твердые мишени в газовой среде // Квантовая электроника.- 1977.- Т.4.- №3.- С. 310-319.

28. Морозов JI.H., Проколов В.В., Станковский Б.А., Гитис Л.Д. Пьезополупроводниковые преобразователи и их применение.- М.: Энергия, 1973.- 120 с.

29. Броуд Г. Расчеты взрывов на ЭВМ. Гидродинамика взрывов.- М.: Мир, 1976.- 270 с.

30. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах.- М.: Наука, 1981.- 288 с.

31. Физическая акустика. Т. VII/ Под ред. У. Мэзона.- М.,Мир, 1973.-430 с.

32. Методы акустического контроля металлов/Под ред. Н.П. Алешина.-М.: Машиностроение, 1989.- 456 с.

33. Виноградов К.Н., Ульянов Г.К. Измерение скорости и затухания ультразвуковых поверхностных волн в твердых материалах//А куст, журн.-1959.- Т.5.- В.З.- С.290-293

34. Бондаренко А.Н. Лазерные методы возбуждения и регистрации акустических сигналов.- М.: Изд-во стандартов, 1989.- 115 с.

35. Карабутов А.А. Лазерное возбуждение поверхностных акустических волн: новое направление в оптико-акустической спектроскопии твердого тела//УФН.- 1985.-Т. 147.- В.З.- С.605-620

36. Firestone F., Frederic J. Refinements in supersonic reflectoscopy//J.Acoust. Soc. Am.- 1946.- V.18.- №1.- P.200-201

37. Minton C.F. Inspection of metals with ultrasonic surface waves//Nondestruct. Test.- 1954.- V.12.- № 4.- P. 13-16

38. Cook E.G., Valkenburg H.E. Surface waves at ultrasonic frequencies//ASTM Bull.- 1954.- №198.- P.81-84

39. A.c. №162373 (СССР). Возбудитель (приемник) ультразвуковых поверхностных волн /А.Г. Соколинский. Заявл. 24.06.58, №469139/26

40. Поверхностные акустические волны/Под ред. А. Олинера.- М.: Мир, 1981.-390 с.

41. Луговой В.А., Троценко В.П. Высокостабильный емкостный преобразователь ультразвуковых сигналов//ПТЭ.- 1986.- №3.- С. 194-195

42. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Измерение скорости и затухания рэлеевских волн емкостным преобразователем//Измерительная техника.-1991.- №5.- С.43-44

43. Rayleigh wave interaction with discontinuities: a numerical model and an experimental study/ Saffary N., Bond L.J., Dewhurst R.J. et al//Ultrasonics.- 1987.-V.25.- №6.- P.344-345

44. Scruby S.B. Some applications of laser ultrasound//Ultrasonics.- 1989.-V.27.- №4.- P. 195-209

45. P. Cielo, F. Nadeau, M. Lamontaqne. Laser generation of convergent acoustic waves for materials inspection //Ultrasonics.- 1985.- V.23.- №2.- P.55-62

46. Гусев В.Э., Карабутов A.A. Лазерная оптоакустика.- M., Наука, 1991.304 с.

47. Scruby C.B. Laser Generation of Ultrasound in Metals//Res. Techn. in NDT. London: Academic Press.- 1982.- V.5.- P.281-327

48. Hutchins D.A. Mechanisms of pulsed photoacoustic generation//Can. J. Phys.- 1986.-V.64.-P. 1247-1264

49. Aindow A.M., Dewhurst R.J., Hutchins D.A., Palmer S.B. Laser-generation ultrasonic pulses at free metal surfaces// J.Acoust. Soc. Am.- 1981.-V.69.- №2.- P. 449-456

50. Lee R.E., White R.M. Excitation of surface elastic waves by transient surface heating //Appl. Phys. Lett.-1968.-V.12.- №1.- P. 12-14

51. Ledbetter H.M., MoulderJ.C. Laser-induced Rayleigh waves in aluminium//J. Acoust. Soc. Am.- 1979.- V.65.- №3.- P.840-842

52. Ходинский A.H., Корочкин A.C., Михнов C.A. Свойства ультразвуковых колебаний, возникающих в твердом теле под воздействием излучения импульсного лазера//Журн. прикладной спектроскопии.- 1983.-Т.38.- №5.- С. 745-748

53. Голенищев-Кутузов А.В., Мигачев С.А., Яфаев Н.Р. Генерация поверхностных акустических волн с помощью импульсов лазерного излучения// Акуст. журн.- 1985.- Т.31.- №5.- С.671-672.

54. Архипов В.И. Возбуждение и регистрация поверхностного упругого импульса оптическими методами//Акустические измерения в твердом теле. Сб. науч. тр./ВНИИФТРИ.- М.: 1983.- С.16-19

55. Aussel J.D., Brun A., Baboux J.C. Generating acoustic waves by laser: theoretical and experimental study of the emission source//Ultrasonics.- 1988.-V.26.- №9.- P.245-255

56. Ash E.A., Dieulesaint E., Rakouth H. Generation of surface acoustic waves by means of a c.w. laser//Electron. Lett.- 1980.- V.16.- №12.- P.470-472

57. Burov J.I., Branzalov K.P., Ivanov D.V. High accuracy noncontact laser-optical method for measuring surface acoustic wave velocity and attenuation//Appl. Phys. Lett.- 1985.- V.46.- №2.- P. 141-142

58. Murrey T.W., Baldwin K.C., Wagner J.W. Laser ultrasonic chirp sources for low damage and high detectability without loss of temporal resolution//J. Acoust. Soc. Am.- 1997.- V.102.- №5.- P.2742-2746

59. Huang J., Krishnaswamy S., Achenbach J.D. Laser generation of narrowband surface waves//! Acoust. Soc. Am.- 1992.- V.92.- №5,- P.2527-2531

60. Nakano H., Nagai S. Laser generation of antisimmetric Lamb waves in thin plates//Ultrasonic.- 1991.- V.29.- №5.- P.230-234

61. Деев B.H., Пятаков П.А. Оптическая генерация звука в фотопроводящем пьезоэлектрике//Письма в ЖЭТФ.- 1986.- Т.12.- В.15.-С.928-932

62. Monchalin J.-P. Optical Detection of Ultrasound//IEEE Trans, on UFFC.-1986.- V.UFFC-33.- №5.- P.485-499

63. Базылев П.В., Бондаренко A.H., Луговой B.A. Лазерное возбуждение сверхкоротких акустических импульсов//Дефектоскопия.- 1989.-№4.-С24-30 с

64. Aharoni A., Tur М., Jassby К.М. Monitoring material grain size by laser-generated ultrasound//Appl. Phys. Lett.- 1991.- V.59.- P. 3530-3532

65. Doule P.A., Scala C.M. Near-field ultrasonic Rayleigh waves from a laser line source //Ultrasonic.- 1996.- V.34.- P. 1-8

66. Murrey T.W., Deaton J.B., Wagner J. W. Experimental evaluation of enhanced generation of ultrasonic waves using an array of laser sources//Ultrasonic.- 1996.- V.34.- P.69-77

67. Berthelot Y.H. Half-order derivative formulation for the analysis of laser-generated Rayleigh waves //Ultrasonic.- 1994.- V.32.- P. 153-154

68. Deutsch W.A.K., Cheng A., Achenbach J.D. Focusing of Rayleigh waves: Simulation and Experiments//IEEE Trans, on UFFC.- 1999.- V.46.- №2.- P.333-340

69. Чувствительность интерференционного метода измерения малых колебаний поверхности твердых тел / Бесхлебный В.И., Бондаренко А.Н., Панин В.И. и др. //Измерительная техника.- 1974.- №9.- С. 56-57.

70. Уменьшение флуктуации мощности газового лазера / Воронин Э.С. и др.//ПТЭ.- 1971.-№5.-С. 200-202.

71. Метод снижения шумов газового лазера / Бородавка В.П. и др. // Оптико-механическая промышленность.- 1977.- №3.- С. 11-14.

72. Бондаренко А.Н., Криницын Ю.М., Луговой В.А. Экспериментальное определение предельного порога чувствительности оптического измерителя акустических колебаний // Метрология. 1981. - №5. - С. 11-16.

73. Ищенко Е.С., Климков Ю.Н. Оптические квантовые генераторы.- М.: Сов. радио, 1968.-470 с.

74. А.С.№ 326677. СССР МКИ НО Is 3/02. Резонатор для оптического квантового генератора / Троицкий Ю.В./СССР/.- Заявка от 05.08.1963.- Бюлл. изобр., 1972.- №4.

75. Авдоченко Б.И., Ильюшенко В.Н. Пикосекундные усилительные модули с повышенным выходным напряжением // ПТЭ. 1987. - №2.- 115с.

76. Авдоченко Б.И., Ильюшенко В.Н, Донских Л.П. Пикосекундные усилители//ПТЭ.-1985.-№1.-С.249.

77. Оптическая установка для измерения сверхмалых акустических колебаний./А.Н.Бондаренко, Б.Я.Маслов, В.П.Троценко и др.// ПТЭ.-1975.-№6.-С. 0101-104.

78. А.С. 1415072, СССР, МКИ3 G01H9/00. Интерференционный способ измерения малых ультразвуковых сигналов и интерференционное устройство для его осуществления /С.А.Гусаков, А.И.Кондратьев// Открытия. Изобретения. -1988. №29. С. 153-154

79. А.С. № 1315793. СССР. МКИ GOln 29/04. Способ измерения колебаний объекта и устройство для его осуществления / Бондаренко А.И., Кондратьев А.И., Гусаков С.А. /СССР/.- Открытия. Изобретения.- 1987.№21. С. 174.

80. А.С.№ 1003628 СССР. Интерферометрический способ измерения дисперсии скорости ультразвука в жидкости / Бщрдаренко А.Н., Луговой В.А. (СССР)-Заявка №3314201. Приоритет от 10.07.1981.- Зарегистрировано 09.11.1982.- Бюл. 1983-№9.-С.154

81. Копвиллем У.В., Бондаренко А.Н., Луговой В.А. и др. Регистрация собственных резонаторов Земли с помощью лазерного измерителя деформаций // Динамические процессы в океане и атмосфере: Сб. научн. тр.-Владивосток, 1981.-С. 18-29.

82. Бондаренко А.Н., Луговой В.А. Стабилизированный лазер для оптического дефармометра // Материалы 2-го Всероссийского симпозиума «Сейсмоакустика переходных зон».-Владивосток,2001.-С.74

83. Луговой В.А. Интерферометрические измерители показателя преломления // Материалы 2-ой региональной научной конференции

84. Физика: фундаментальные и прикладные исследования».-Хабаровск,2001.-С.112.

85. Луговой В.А. Интерферометрический оптический приемник для регистрации акустических сигналов нано и субнаносекундной длительности // Бюллетень научных сообщений / под ред. В.И. Строганова. -Хабаровск: Изд - во ДВГУПС, 1996. - №1.-С.49-50

86. Базылев П.В. О частотном диапазоне лазерного интерферометра при регистрации ПАВ//Бюллетень научных сообщений /под ред. В.И. Строганова.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999.- №4.- С. 12-16

87. Базылев П.В., Луговой В.А. Исследование характеристик оптического приемника ультразвуковых колебаний с полупроводниковым лазером // Бюллетень научных сообщений / под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: Изд - во ДВГУПС,2002. - №7.-С.4-5

88. M.J. Brienza and A.J. De Maria. Lasser-induced microwavs sound by surface heating // J. Appl. Phys.- 1965.- V.36.- P. 462-465.

89. J.F. Ready. Effects due to absorpion of laser radiation // J.Appl. Phys.-1965.- V.36.- P. 462-465.

90. R.M. White. Generation of elasticwaves by transient surface heating // J.Appl. Phys.- 1963.- V.34.- P. 3559-3567.

91. C. Thomsen, J. Strait, Z. Vardeny и др. Coheren Phonon Generation and Detection by Picoseconnd light Pulses // Phys. Rev. Letts.- 1984.- V.53.- P. 989995.

92. A.C. Tam. Pulsed laser generation of ultrashortacoustic pulses: Application for thinfilm ultrasonic measurement// Appl. Phys. Lett.- 1984.-V.45.-P. 510-512.

93. Гусев В.Э. Возбуждение сверхкоротких импульсов деформации при поглощении светового излучения // Квантовая электроника.- 1984.- Т. 11.-№11.- С. 2197-2209.

94. Аванесян С.Н., Гусев В.Э. Возбуждение сверхкоротких импульсов дефформации при поглощении оптического излучения // Квантовая электроника.- 1986,-Т. 13.-№6.-С. 1241-1249.

95. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Круглов С.В. Оптическое возбуждение и регистрация акустических импульсов при неразрушающих испытаниях // Дефектоскопия.- 1976.- №6.- С. 71-73.

96. Дж. Такер, В.Рэмптон. Гиперзвук в физике твердого тела.- М.: Мир, 1975.- 163 с.

97. Лившиц Е.М., Питаевская Л.П. Физическая кинетика: Теоретическая физикаю- М.: Мир, 1979.- Т. 10.- 203 с.

98. Руденко О.В., Черепецкая Е.Б. // Тез. докл. Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике.- Ереван, 1982,- Ч.2.- С.540.

99. Hargrove L., Fork R., Pollack H. Locking of He-Ne lasser modes indused by synchronous intracavity modulation // Appl. Phys. Letts.- 1965.- V.5.-11.- P.4.

100. De Maria A., Stetser D., Heunau H. Self mode locking of lasers wiht saturable absorbers//Appl. Phys. Letts.- 1966.- V.S.-^.-P. 174.

101. Малышев В.И., Маркин A.C., Сычев А.А. Самосинхронизация мод в гигантском импульсе ОКГ на рубине с широким спектром // Письма в ЖЭТФ.- 1967.- Т.6.- !2.- С.503-505.

102. Weber Н. Generation and measurement of ultrashort light pulses // J.Appl. Phys.- 1968.- V.39.-№13.- P. 6041.

103. Кайтмазов С.Д., Красюк И.К., Пашинин П.П., Прохоров A.M. Характеристики ОКГ, работающего в режиме синхронизации мод // ДАН СССР.- 1968.- Т. 180.- '6.- С. 1331.

104. De Maria A., Glenn W., Brienza H. Picosecond laser pulses // Proc. IEEE.-1969.- V.57.-4.-P.2.

105. Зельдович Б.Я., Кузнецова Т.И. Генерация сверхкоротких импульсов света с помощью лазеров // УФН.- 1972.- Т. 106.- В.1.- с. 47-84.

106. Маркин А.С. Дискриминация типов колебаний и явление самосинхронизации в ОКГ на твердом теле с просветляющимся фильтром // Труды ФИАН, 1971.- Т.56.- С.3-65.

107. ПО. Гуревич Г.Д., Ингель JI.X. О синхронизации мод ОКГ при резонансной модуляции параметров резонатора // Изв. вузов СССР. Радиофизика.- 1974.- Т. 17.-№12.- С. 219-226.

108. Кривощеков Г.В., Никулин Н.Г., Смирнов B.J1. Генерация ультракоротких импульсов в лазере с двухкомпонентной средой при вынужденной синхронизации мод // Квантовая электроника.- 1975.- №9.- С. 2019-2025.

109. Бондаренко А.Н., Базылев П.В., Луговой В.А. Лазерное возбуждение сверхкоротких акустических импульсов // Дефектоскопия.- 1989.- №4.-С.29-30.

110. Аршинов Ю.Ф., Базылев П.В., Луговой В.А. и др. Calibration of а Raman-Lidar GasAnalizer of Atmospheric Emission from Plant Stacks Using a Remote GazChamber// 18 th International Laser Radar Conpherence.-1995.-Leipzig, Germany.

111. Тарасов A.B. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения.- М.: Радио и связь, 1981.- 439 с.

112. Быстрое Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства.- М.: Высшая школа, 1989.- 287 с.

113. Бункин Н.Ф. Комиссаров В.М. Оптическое возбуждение звуковых волн// Акуст. журн.- 1973.- Т.19.- В.З.- С.305-320

114. Pekeris C.L. The seismic surface pulse// Proc. Nat. Academ. Sci.- 1955.-V.41.- №7.- P.469-480

115. Усиление поверхностной акустической волны в твердом теле при сопровождении ее лазерным излучением/Е.П. Велихов, Е.В. Даньщиков, В.А. Дымшаков и др. // Письма в ЖЭТФ.- 1983.- Т.38.- В. 10.- С.483-48

116. Характеристики поверхностной акустической волны, возбуждаемой движущимся лучом лазера/Е.В. Даньщиков, В.А. Дымшаков, A.M. Дыхне и др. //Акуст. журн.- 1987.- Т.ЗЗ.- В.6.- С.1035-1040

117. Базылев П.В., Луговой В.А. Лазерная генерация узкополосных рэлеевских волн//Тез. докл. 2-й региональной научной конф. "Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование".- Хабаровск, 2001.- С.113-114

118. Исследование амплитудно-временных характеристик поверхностных акустических волн при лазерном возбуждении/Базылев П.В., Бондаренко А.Н., Луговой В.А. и др. //Автометрия.- 2002.- №2.- С.101-107

119. Архипов В.И., Бондаренко А.Н. Кондратьев А.И. Исследование возбуждения упругих импульсов лазерным излучением в металлах//Акуст. журн.- 1982.- Т.28.- В.З.- С.303-309.

120. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов.- М.: Машиностроение, 1989.- 304 с.

121. Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Измерение дисперсии скорости и затухания упругих волн// Акуст. журн.- 1981.- Т.27.- В.1.- С. 51-55

122. Базылев П.В., Бондаренко А.Н., Луговой В.А. Лазерная установка для измерения скорости распространения поверхностных волн Рэлея// Дефектоскопия.- 1990.- №10.- С. 91-93

123. Базылев П.В. Экспериментальное исследование частотного диапазона оптического приемника поверхностных акустических волн//Бюллетеньнаучных сообщений /под ред. В.И. Строганова.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.-№6.- С.55-59.

124. Гусаков С.А., Кондратьев А.И. Образцовая установка для комплексного измерения акустических параметров материалов//Измерительная техника.- 1989.- №7.- С. 50-52

125. Ицхоки Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства.-М.: Сов. Радио, 1972.- 592 с.

126. Мейлинг В., Стари Ф. Наносекундная импульсная техника.- М., Атомиздат, 1973.- 384 с.

127. Образцовая лазерная установка для аттестации акустических мер по скорости ультразвука/В.И. Архипов, А.Н. Бондаренко, Ю.Б. Дробот и др. //Измерительная техника.- 1984.- №2.- С.60-62

128. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Аттестация датчиков сигналов акустической эмиссии // Тезисы докладов 1-го Всероссийского семинара «Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля». -Москва, 1999 С.83

129. Архипов В.И., Кондратьев А.И., Луговой В.А. Метрологическое обеспечение средств неразрушающего контроля // Тезисы докладов 4-ой Международной конференции «Акустическая эмиссия. Неразрушающий контроль». Москва, 1998 - С.51.

130. Луговой В.А., Лыков Ю.И. Метрологическое обеспечение акустических измерений в твердом теле // Материалы 2-го Всероссийского научно-технического семинара « Метрологическое обеспеченик в области неразрушающего контроля».-Москва,2000-С.25.

131. Кольский Г. Волны напряжения в твердых телах.- М.: Иностранная литература, 1965.- 148 с.

132. Иванов А.Г., Новиков С.А. Метод емкостного датчика для регистрации мгновенной скорости движущейся поверхности // ПТЭ.- 1963.- №1.- С. 135-139.

133. Микс, Петере, Арнольд. Емкостные микрофоны для ультразвуковых измерений в твердых телах//ПНИ.- 1971.- 40.- С. 57-60.

134. Bruneau A.M. Amplitude and phase measurement of vibration of radioting surfaces in order to determine the emited sound field // Andio Engineering Society.- 1983.- V.31.- 42.- P. 907-913.

135. Bindal V.N., Saksena Т.К., Jain S.K. Broadband Capacitive Transducer for Characterizing Pulsed Ultrasonic Sistems // Indian Journal of Technology.-1984.- V.22.- P. 397-400.

136. Aindow A.H., Cooper J.A., Dewhurst R.J., Palmer S.B. A sperical capacitance transducer for ultrasonic displacement measurements in NDE // J. Phys. E: Sci. Jnstrum.- 1987.- V.20.- P. 204-209.

137. Ким, Саке. Самоустанавливающийся емкостный датчик для регистрации широкополосных ультразвуковых сигналов смещения // ПНИ.- 1986.-№2.-С. 133-136.

138. Сканави Г.И. Физика диэлектриков.- М.: Изд-во физ.-мат. наук, 1968.98 с.

139. Голубев А.И. Анодное окисление алюминиевых сплавов.- М.: АН СССР, 1961.- 192 с.

140. Бондаренко А.Н., Маслов Б.Я., Рудая Б.Б., Троценко В.П. Оптическая установка для измерения сверхмалых акустических колебаний // ПТЭ.- 1975.-№6.-С. 101-104.

141. Разработка методов и средств генерации сверхкоротких (10-10) акусти-ческих импульсов бесконтактным способом: Отчет о НИР / НПО "Дальстан-дарт" Рук. Бондаренко.-№ ГР 01840007025. Инв. № 02870044336.-Хабаровск, 1987.- 63 с.

142. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Кондратьев А.И. Возбуждение упругих колебаний емкостным методом // Дефектоскопия.- 1983.- №6.- С. 99-101.

143. Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И., Луговой В.А. Тонкопленочный самоустанавливающийся датчик ультразвуковых сигналов // ПТЭ.- 1988.-№2.-С. 197-199.

144. Кондратьев А.И., Архипов В.И., Луговой В.А. Измерение скорости продольных ультразвуковых волн емкостным преобразователем // Дефектоскопия.-1988.-№2.-С.90-93.

145. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Измерение скорости и затухания Рэлеевских волн емкостным преобразователем // Измерительная техника. -1991 .-№5 .-С .43-44.

146. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Высокоточные методы измерений физико-механических характеристик твердых сред // Материалы Международной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы механики». Хабаровск,2003.-С.577-580

147. Архипов В.И., Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Оптический метод измерения скорости сдвиговых волн // Измерительная техника.- 1984. № 3. — С.27-28.

148. Петрашень Г.И., Марчук Г.И., Огурцов К.И. О задаче Лэмба в случае полупространства//Ученые записки ЛГУ.- 1950.- №21. — 202с.

149. Огурцов К.И. Количественные исследования волновых процессов в упругом полупространстве при различных типах воздействий //Ученые записки ЛГУ.-1954.- № 208. — с. 142- 219.

150. Чабанов В.Е. Возбуждение и рассеяние нестационарных акустических сигналов при контроле твердых тел //Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.- М:, /Рукопись/ НПО ЦНИИТМАШ.-1990 — 33с.

151. Scruby С.В., Wadley H.N.G., Dewhurst D.A., Palmer S.B. A laser-generated standard emission source // Mater. Eval.-1981.- v.39.- №13.— p.p.1250-1254.

152. Архипов В.И., Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Влияние длины волны на форму упругих импульсов при лазерном возбуждении // Акустический журнал.- 1984.-Т.30.- №1. — С.5- 9.

153. G. Birnbaum, G.S. White. Laser techniques in NTD. /Nondestructive Testing, chapter 8/, London, 1984.

154. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов / Л17 Справочник/ Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора.- М,: Машиностроение, 1985—496 с.

155. Pekarek V. Relation between elastic and heart parameters in metals. // Materials Science and Engineering.-1989.-A112, —p.p. 193-198.

156. J.-D. Aussel and J.-P. Monchalin . Precision laser-ultrasonic measurement and elastic constant determenation // Ultrasonics, v.27, May, 1989 — p.p. 165-177

157. Hsu N.H. Dynamic Green's function of infinite plate /А compute program Report NBSIR 85-3234, National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD, 1985.

158. M. Элайсез, Ф. Гарсиа-Молинер. Распространение волновых пакетов и частотно-зависимое трение. М:, Мир, Физическая акустика под ред. У.Мэзона, 1973 — С. 192- 253.

159. Самедов Я.Ю., Щербинский В.Г. Экспериментальное исследование влияния шероховатости на параметры поверхностной волны//Дефектоскопия.- 1989.- №8.- С. 85-87

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

161. Ермолов И.Н. Контроль ультразвуком (краткий справочник). М.: НПО ЦНИИТМАШ. 1992. 86 с

162. Меркулов Л.Г. Исследование рассеяния ультразвука в металлах // ЖТФ. 1956. Т.26. №1. С. 64-75

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

164. Баранов В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат. 1990. 320 с

165. Буденков Г.А., Гурвич С.Ю. Современное состояние бесконтактных методов и средств ультразвукового контроля. Обзор // Дефектоскопия. 1983. №5. С. 5-33

166. Jin С. A continuous wave method for simultaneous sound velosity and attenuation measurements // Rev. Sci. Instrum. 1996. V. 67. № 1. P. 271

167. Богданов C.B., Зубриков И.И. и др. Интерференционный акустооптический метод измерения скорости звука // Акустический журнал. 2000. т. 46. № 1.С. 35-42

168. Кондратьев А.И. Разработка и создание прецизионных методов и средств измерения акустических величин твердых сред. Автореферат д.т.н. Владивосток, 1998,41с.

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

170. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Датчик акустических сигналов для высокоточных измерений//Дефектоскопия.-1990.-№3.-С.30-38.

171. Гидроакустическая техника исследования и освоения океана.- Л.: Гидрометеоиздат, 1984,- 264 с.

172. Колмагоров В.Н., Соседов В.Н., Глухов И.А. Приемники сигналов акустической эмиссии // Дефектоскопия.- 1980.- №7.- С. 94-96.

173. Кондратьев А.И., Луговой В.А. Емкостный широкополосный датчик сигналов акустической эмиссии // Тезисы докладов 4-ой Международной конференции «Акустическая эмиссия. Неразрушающий контроль». Москва, 1998-С.47.

174. Кондратьев А.И., Базылев П.В., Луговой В.А. Имитатор сигналов акустической эмиссии // Тезисы докладов 4-ой Международной конференции «Акустическая эмиссия. Неразрушающий контроль».- Москва ,1998 С.63.

175. Луговой В.А. Широкополосный емкостный приемник акустических сигналов // Материалы 3-го Всероссийского симпозиума «Сейсмоакустика переходных зон».-Владивосток,2003.-С.56-58

176. Бондаренко А.Н., Луговой В.А. Трехкомпонентный скважийный прибор для приема сейсмоакустических сигналов // Материалы 3-го Всероссийского симпозиума «Сейсмоакустика переходных зон».-Владивосток,2003.-С.58-59

177. Луговой В.А. Широкополосный приемник акустических сигналов // Материалы Дальневосточного инновационного форума.- Хабаровск,2003. С. 174-175

178. Бондаренко А.Н., Луговой В.А. Трехкоординатный прибор для приема сейсмоакустических сигналов // Материалы 8-ой Международной конференции «Современные метода и средства Океанологических исследований».- Москва, 2003. С.212-213

179. Бондаренко А.Н., Луговой В.А. Скважийный прибор для приема сейсмоакустических сигналов // Тезисы докладов 3-ей Международнойвыставки и конференции «Неразрушающий контроль техническая диагностика». Москва,2004.-С.227

180. АС №1831237 СССР. Способ настройки емкостного преобразователя и емкостный самонастраивающийся преобразователь / Бондаренко А.Н., Луговой В.А. (СССР) Заявка № 4607082.- Приоритет от 03.10.1988.-Зарегистрировано 13.10.1992.-Бюл. 1993.-№28.-С.79.

181. Кондратьев А.И., Рямлянд В.И. Казарбин А.В. Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя. Заявка на предполагаемое изобретение. Кл. МКИ3 H04R 19/00

182. Кондратьев А.И., Рямлянд В.И. Казарбин А.В. Самокалибрующийся емкостный преобразователь. Заявка на предполагаемое изобретение. Кл. МКИ3 H04R 19/00

183. Бондаренко А.Н., Дробот Ю.Б., Кондратьев А.И., Луговой В.А. Способ механического совмещения возбуждающего преобразователя и раздельно-совмещенный емкостный преобразователь. Заявка на предполагаемое изобретение. Кл. МКИ3 Н04 R19/00.

184. МИ 2227-92. Рекомендации по метрологии. Государственная поверочная схема для средств измерений скорости распространения ультразвуковых рэлеевских волн в твердых средах. М:. Изд-во стандартов. 1992.-6 с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.