pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2020-11-4-272-278pimi-680Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsАвтоматизированные приборы неразрушающего контроля на базе смартфонаSmartphone-Based Automated Non-Destructive Testing DevicesПетрикВ. Ф.PetrykV. F.

Адрес для переписки: В.Ф. Петрик – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», пр. Победы, 37, г. Киев 03056, Украина e-mail: vafepet@gmail.com

Address for correspondence: V.F. Petryk – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Peremohy Ave., 37, Kyiv 03056, Ukraine  e-mail: vafepet@gmail.com

vafepet@gmail.comПротасовА. Г.ProtasovA. G.ГалаганР. М.GalaganR. M.МуравьёвА. В.MuraviovA. V.ЛысенкоЮ. Ю.LysenkoI. I.Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»УкраинаNational Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"Ukraine202017122020114272278Copyright © Петрик В.Ф., Протасов А.Г., Галаган Р.М., Муравьёв А.В., Лысенко Ю.Ю., 20202020Петрик В.Ф., Протасов А.Г., Галаган Р.М., Муравьёв А.В., Лысенко Ю.Ю.Petryk V.F., Protasov A.G., Galagan R.M., Muraviov A.V., Lysenko I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/680

В настоящее время неразрушающий контроль является междисциплинарной областью науки и техники, служащей обеспечению безопасного функционирования сложных технических систем в условиях многофакторных рисков. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть в этой области новые информационные технологии, основанные на интеллектуальном восприятии, технологии распознавания, повсеместной сетевой интеграции. Целью данной работы являлась разработка ультразвукового дефектоскопа, который использует смартфон для обработки результатов контроля, а также передачи их непосредственно в центр обработки информации, обладающий мощным оборудованием, или в облачное хранилище, что позволит получать доступ к оперативной информации для её изучения и обработки любому специалисту из любой точки мира.

Предложенный дефектоскоп состоит из сенсорного блока и смартфона. Обмен информацией между сенсором и смартфоном происходит с помощью беспроводных сетей, которые используют технологию «bluetooth». Для обеспечения работы смартфона в режиме ультразвукового дефектоскопа в смартфон инсталлировано программное обеспечение, которое работает в среде операционной системы Android и реализует предложенный алгоритм работы прибора, а при необходимости автоматически может выполнять роль ретранслятора для обработки данных на значительном расстоянии (до сотен и тысяч километров).

Сравнительный анализ экспериментальных данных разработанного устройства с дефектоскопом Einstein-II компании Modsonic (India) и дефектоскопом TS-2028H+ компании Tru-Test (New Zealand) показал, что предложенное устройство не уступает им по таким характеристикам, как диапазон измеряемых толщин, относительная погрешность определения глубины залегания дефекта и толщины объекта. При измерении малых толщин от 5 до 10 мм, предложенное устройство даже превосходит их, обеспечивая относительную погрешность измерения порядка 1 %, в то время как аналоги дают эту погрешность в пределах 2–3 %.

Currently, non-destructive testing is an interdisciplinary field of science and technology that serves to ensure the safe functioning of complex technical systems in the face of multifactorial risks. In this regard, there is a need to consider new information technologies based on intellectual perception, recognition technology, and general network integration. The purpose of this work was to develop an ultrasonic flaw detector, which uses a smartphone to process the test results, as well as transfer them directly to an powerful information processing center, or to a cloud storage to share operational information with specialists from anywhere in the world.

The proposed flaw detector consists of a sensor unit and a smartphone. The exchange of information between the sensor and the smartphone takes place using wireless networks that use "bluetooth" technology. To ensure the operation of the smartphone in the ultrasonic flaw detector mode, the smartphone has software installed that runs in the Android operating system and implements the proposed algorithm of the device, and can serve as a repeater for processing data over a considerable distance (up to hundreds and thousands of kilometers) if it necessary.

The experimental data comparative analysis of the developed device with the Einstein-II flaw detector from Modsonic (India) and the TS-2028H+ flaw detector from Tru-Test (New Zealand) showed that the proposed device is not inferior to them in terms of such characteristics as the range of measured thicknesses, the relative error in determining the depth defect and the object thickness. When measuring small thicknesses from 5 to 10 mm, the proposed device even surpasses them, providing a relative measurement error of the order of 1 %, while analogues give this error within 2–3 %.

смартфонультразвуковая дефектоскопиябеспроводная передача данныхsmartphoneultrasonic flaw detectionwireless data transmissionReferencesBaev A.R., Mayorov A.L., Asadchaya M.V., Konovalov G.E., Sergeeva O.S. Transformation and Scattering of Surface Waves on the Acoustic Load to Ultrasonic Evaluation and Measurements. Part 2. The object to study – solid with ledge. Devices and Methods of Measurements, 2018, vol. 9, no. 2, pp. 142‒154. DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-2-142-154Baev A.R., Mayorov A.L., Asadchaya M.V., Konovalov G.E., Sergeeva O.S. Transformation and Scattering of Surface Waves on the Acoustic Load to Ultrasonic Evaluation and Measurements. Part 2. The object to study – solid with ledge. Devices and Methods of Measurements, 2018, vol. 9, no. 2, pp. 142‒154. DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-2-142-154Kren A.P., Delendyk M.N., Ivanov V.P. Industry 4.0: Transformations in Non-Destructive Testing. Science and innovation, 2019, no. 2 (192), pp. 28–32.Kren A.P., Delendyk M.N., Ivanov V.P. Industry 4.0: Transformations in Non-Destructive Testing. Science and innovation, 2019, no. 2 (192), pp. 28–32.Meier J, Tsalicoglou I., Mennicke R. The future of NDT with wireless sensors, A.I. and IoT. Proceedings 15th Asia Pacific Conference for Non-Destructive Testing, Singapore, November 13‒17, 2017, pp. 1‒11.Meier J, Tsalicoglou I., Mennicke R. The future of NDT with wireless sensors, A.I. and IoT. Proceedings 15th Asia Pacific Conference for Non-Destructive Testing, Singapore, November 13‒17, 2017, pp. 1‒11.El Kouche A., Hassanein H.S. Ultrasonic NonDestructive Testing (NDT) Using Wireless Sensor Networks. Procedia Computer Science, 2012, vol. 10, pp. 136–143. DOI: 10.1016/j.procs.2012.06.021El Kouche A., Hassanein H.S. Ultrasonic NonDestructive Testing (NDT) Using Wireless Sensor Networks. Procedia Computer Science, 2012, vol. 10, pp. 136–143. DOI: 10.1016/j.procs.2012.06.021He X., Xie G., Jiang Y. Online Partial Discharge Detection and Location System Using Wireless Sensor Network. Energy Procedia, 2011, vol. 12, pp. 420–428. DOI: 10.1016/j.egypro.2011.10.056He X., Xie G., Jiang Y. Online Partial Discharge Detection and Location System Using Wireless Sensor Network. Energy Procedia, 2011, vol. 12, pp. 420–428. DOI: 10.1016/j.egypro.2011.10.056Yi W., Gilliland S.S., Saniie J. Mobile ultrasonic signal processing system using Android smartphone. Circuits and Systems (MWSCAS), 2013 IEEE 56th International Midwest Symposium on, 4‒7 August, 2013, pp. 1271‒1274. DOI: 10.1109/MWSCAS.2013.6674886Yi W., Gilliland S.S., Saniie J. Mobile ultrasonic signal processing system using Android smartphone. Circuits and Systems (MWSCAS), 2013 IEEE 56th International Midwest Symposium on, 4‒7 August, 2013, pp. 1271‒1274. DOI: 10.1109/MWSCAS.2013.6674886Yu Y., Han R., Zhao X., Mao X., Hu W., Jiao D., Li M., Ou J. Initial validation of mobile-structural health monitoring method using smartphones. International Journal of Distributed Sensor Networks, February, 2015, pp. 1‒14. DOI: 10.1155/2015/274391Yu Y., Han R., Zhao X., Mao X., Hu W., Jiao D., Li M., Ou J. Initial validation of mobile-structural health monitoring method using smartphones. International Journal of Distributed Sensor Networks, February, 2015, pp. 1‒14. DOI: 10.1155/2015/274391Xie B., Li J., Zhao X. Research on Damage Detection of a 3D Steel Frame Model Using Smartphones. Sensors, 2019, vol. 19, no. 3, article №745. DOI: 10.3390/s19030745Xie B., Li J., Zhao X. Research on Damage Detection of a 3D Steel Frame Model Using Smartphones. Sensors, 2019, vol. 19, no. 3, article №745. DOI: 10.3390/s19030745Han R., Zhao X., Yu Y., Guan Q., Hu W., Li M. A Cyber-Physical System for Girder Hoisting Monitoring Based on Smartphones. Sensors, 2016, Vol. 16, no. 7, article №1048. DOI: 10.3390/s16071048.Han R., Zhao X., Yu Y., Guan Q., Hu W., Li M. A Cyber-Physical System for Girder Hoisting Monitoring Based on Smartphones. Sensors, 2016, Vol. 16, no. 7, article №1048. DOI: 10.3390/s16071048.Morgenthal G., Höpfner H. The application of smartphones to measuring transient structural displacements. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 2(3‒4), 2012, no. 2, pp. 149–161. DOI: 10.1007/s13349-012-0025-0Morgenthal G., Höpfner H. The application of smartphones to measuring transient structural displacements. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 2(3‒4), 2012, no. 2, pp. 149–161. DOI: 10.1007/s13349-012-0025-0Li J., Xie B., Zhao X. Measuring the interstory drift of buildings by a smartphone using a feature point matching algorithm. Structural Control and Health Monitoring, January, 2020, pp. 1‒17. DOI: 10.1002/stc.2492Li J., Xie B., Zhao X. Measuring the interstory drift of buildings by a smartphone using a feature point matching algorithm. Structural Control and Health Monitoring, January, 2020, pp. 1‒17. DOI: 10.1002/stc.2492Seraj F.,Meratnia N.,Havinga P. An aggregation and visualization technique for crowd-sourced continuous monitoring of transport infrastructures. Pervasive Computing and Communications Workshops (Per Com Workshops), 2017 IEEE International Conference on, USA, March, 2017, pp. 1‒6. DOI: 10.1109/PERCOMW.2017.7917561Seraj F.,Meratnia N.,Havinga P. An aggregation and visualization technique for crowd-sourced continuous monitoring of transport infrastructures. Pervasive Computing and Communications Workshops (Per Com Workshops), 2017 IEEE International Conference on, USA, March, 2017, pp. 1‒6. DOI: 10.1109/PERCOMW.2017.7917561Yu Y, Han R., Zhao X., Mao X., Hu W., Jiao D., Li M., Ou J. Initial Validation of Mobile-Structural Health Monitoring Method Using Smartphones. International Journal of Distributed Sensor Networks, February, 2015, pp. 1‒14. DOI: 10.1155/2015/274391Yu Y, Han R., Zhao X., Mao X., Hu W., Jiao D., Li M., Ou J. Initial Validation of Mobile-Structural Health Monitoring Method Using Smartphones. International Journal of Distributed Sensor Networks, February, 2015, pp. 1‒14. DOI: 10.1155/2015/274391Petryk V.F., Protasov A.G., Syeryy K.N., Povshenko A.A. Use of serial mobile devices when designing portable defectoscopes. Scientific notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, 2019, vol. 30 (69), p. 2, no. 6, pp. 12‒16. DOI: 10.32838/2663-5941/2019.6-2/03Petryk V.F., Protasov A.G., Syeryy K.N., Povshenko A.A. Use of serial mobile devices when designing portable defectoscopes. Scientific notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, 2019, vol. 30 (69), p. 2, no. 6, pp. 12‒16. DOI: 10.32838/2663-5941/2019.6-2/03Morgenthal G., Eick J.F., Rau S., Taraben J. Wireless Sensor Networks Composed of Standard Microcomputers and Smartphones for Applications in Structural Health Monitoring. Sensors, 2019, vol. 19, no. 9, article №2070. DOI: 10.3390/s19092070Morgenthal G., Eick J.F., Rau S., Taraben J. Wireless Sensor Networks Composed of Standard Microcomputers and Smartphones for Applications in Structural Health Monitoring. Sensors, 2019, vol. 19, no. 9, article №2070. DOI: 10.3390/s19092070Das A.J., Wahi A., Kothari I., Raskar R. Ultraportable, wireless smartphone spectrometer for rapid, nondestructive testing of fruit ripeness. Scientific Reports, 2016, vol 6 (1), pp. 32504‒32512. DOI: 10.1038/srep32504Das A.J., Wahi A., Kothari I., Raskar R. Ultraportable, wireless smartphone spectrometer for rapid, nondestructive testing of fruit ripeness. Scientific Reports, 2016, vol 6 (1), pp. 32504‒32512. DOI: 10.1038/srep32504Ermolov I.N., Lange Yu.V. Nondestructive testing: Handbook: 7 vol. (ed. by V.V. Kluyev). Vol. 3, Ultrasonic Testing. М.: Publishing house Mashinostroenie, 2004, 864 p.Ermolov I.N., Lange Yu.V. Nondestructive testing: Handbook: 7 vol. (ed. by V.V. Kluyev). Vol. 3, Ultrasonic Testing. М.: Publishing house Mashinostroenie, 2004, 864 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.