Дистанционное возбуждение вращающихся поверхностных волн в телах с цилиндрической и сферической поверхностью применительно к ультразвуковому контролю

Повышение эффективности ультразвуковой диагностики объектов с криволинейной поверхностью, включая цилиндрическую, сферическую и др., является важной научно-технической задачей. Цель работы состояла в разработке методики и экспериментальном исследовании возбуждения поверхностных вращающихся волн на контактирующих с металлической подложкой (опорой) образцах цилиндрической и сферической формы, используя предложенный дистанционный способ прозвучивания, где подложка служит в качестве линии акустической задержки для передачи-приёма сигналов между преобразователями и объектом исследования. Проанализирован акустический тракт предложенной измерительной схемы, работающей в теневом и эхо режимах, и экспериментально выявлены зависимости амплитуды и скорости возбуждаемых в цилиндрических стальных и дюралевых образцах поверхностных вращающихся волн от их радиуса r, частоты волны ν и числа оборотов n волны, при варьировании углового волнового число в диапазоне p = 2πr/λ = 20–125. Экспериментально установлен квазилинейный рост коэффициента ослабления волны от диаметра образца на частотах ν = 1–5 МГц. Рост пройденного волной расстояния сопровождается падением амплитуды волны по закону, близкому к экспоненциальному, достигая наибольшего ослабления с уменьшением r. Изменение же скорости поверхностных вращающихся волн в указанном диапазоне варьирования p не превысило 1,5–2 %, возрастая с уменьшением радиуса образца и частоты волны. Полученные опытные данные об особенностях изменения параметров акустических импульсов при прохождении поверхностных вращающихся волн через трещину и модельные покрытия образцов свидетельствуют о возможности применения предложенного способа для контроля объектов указанной формы.

1. Non-destructive testing: Reference // ed. V.V. Klyuyev, vol. 3, Мoscow, Mashinostroyeniye Publ. 2006;859 p.

2. Advances in Phased Array Ultrasonic Technology Applications. Publisher: Waltham, MA: Olympus NDT, 2007.

3. Ginzel E. TOFD – Diffraction-time method of ultrasonic flaw detection. Basic principles and practical guidelines for application. M.: DPK Press. 2021;312 р.

4. Vopilkin AK, Badalyan VG, Bazulin EG, Bazulin AE, Tikhonov DS. Non-destructive testing. Ultrasonic methods. Digital coherent technologies. Defectometry. Moscow, Spektr Publ. 2025;640 p.

5. Chabanov VE, Zhukov VA. Сalculation and design of EMAT for ultrasonic nondestructive testing. Instruments and techniques of physical experiment. 2014;201(3):57-72.

6. Aleshin NP, Krysko NV, Kusyy AG. [et al.]. Investigating the Detectability of Surface Volumetric Defects in Ultrasonic Testing with the Use of Rayleigh Waves Generated by an Electromagnetic-Acoustic Transducer. Russ J Nondestruct Test. 2021;(57):361-368.

7. Baev AR, Panteleenko FI, Zakharenko VV, Razmyslovich GI, Lark KG, Gill NN. Transformation and scattering of surface waves on the acoustic load to ultrasonic evaluation and measurements. Part 1. The boundary of acoustic contact is sliding. Devices and Methods of Measurements. 2018;9(1):28-39. (In Russ.). DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-1-28-39

8. Baev AR, Asadchaya MV. Specific Features of Excitation and Propagation of Longitudinal and Transverse Subsurface Waves in Solids: I. Waves in Objects with a Free Plane Boundary. Russ J Nondestruct Test. 2005;(41):567-576.

9. Dymkin GY, Kirikov AV, Bondarchuk KA. Immersion Testing of Curved Profi Objects by Surface Ultrasonic Waves. Russ J Nondestruct Test. 2022;(58):679-688. DOI: 10.1134/S1061830922080034

10. Bondarchuk KA, Dymkin GYa, Kirikov AV. Investigation of time shadow method of ultrasonic control by surface waves. St. Petersburg. Theses of reports "Methodology of ultrasonic control: foundation and modern superstructure". 2025;119-120 pp. (In Russ.).

11. Viktorov IA. Sound surface waves in solids. Моsсow, Nauka Publ. 1981;289 p.