Размещено на http://www.allbest.ru/

пьезоэлектрический преобразователь авгур пэп

Разработка алгоритмов и оборудования для измерения параметров ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей

СОКРАЩЕНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ

Введение

Акустический метод контроля занимает доминирующее положение при выполнении неразрушающего контроля множества объектов. Его преимущества - мобильность, гибкость, высокая чувствительность к дефектам различных типов, безопасность для оператора. Информативность акустического метода обеспечивается возможностью измерения значительного числа величин - амплитуды, фазы и спектрального состава рассеянных волн, скорости звука и ее дисперсии, коэффициентов поглощения и рассеяния звука. Наиболее широко применяется ультразвуковой метод акустического неразрушающего контроля, с использованием акустических колебаний ультразвукового диапазона.

В свою очередь характеристики и возможности аппаратуры ультразвукового контроля определяются, как правило, параметрами первичных преобразователей механической энергии в электрическую и наоборот. Наиболее широкое распространение получили пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Проведение контроля по определенной методике предполагает взаимозаменяемость типовых ПЭП, поэтому очевидна необходимость измерения параметров ПЭП и их контроля на стадии изготовления экспериментальных, опытных и серийных образцов, входной проверки и периодической поверки в процессе эксплуатации.

Задача существенного улучшения качества промышленной продукции, а, следовательно, повышения надежности и долговечности машин и механизмов может быть успешно решена при условии совершенствования производства и методов контроля качества продукции. Повышение качества продукции невозможно без совершенствования методов и средств измерений, испытаний и контроля. В связи с этим метрология, как наука об измерениях, играет важную роль в развитии науки и техники, в частности в области ультразвукового неразрушающего контроля.

Количество ПЭП, ежегодно вводимых в эксплуатацию для ультразвукового контроля, очень велико. Так для эксплуатации в составе штатных средств дефектоскопии рельсов в одной только Московской железной дороги в год закупается порядка 10 000 ПЭП, крупный металлургический комбинат требует замены свыше 2000 ПЭП в год. В то же время брак в партии ПЭП может достигать и 30%. Необходимо измерение параметров ПЭП и при приемочном и эксплуатационном контроле. Требования к квалификации специалистов, выполняющих приемочный и периодический контроль ПЭП достаточно высоки. Существующие стандарты на измерение параметров ПЭП предполагают длительную многоступенчатую процедуру измерений с применением нескольких приборов. Для оснащения лаборатории, проводящей контроль параметров ПЭП, требуется дорогостоящее оборудование. Поэтому актуальна задача создания универсальной автоматизированной системы, позволяющей оперативно выполнять измерение параметров ПЭП с минимальным субъективным участием оператора. В то же время требования к перечню измеряемых параметров ПЭП разнятся на отдельных предприятиях, поэтому разрабатываемая система должна быть настраиваемой под конкретные требования.

Взаимодействие отечественных производителей металлопродукции с зарубежными заказчиками выдвигает требования на соблюдение международных стандартов при изготовлении продукции, поставляемой за рубеж. При соблюдении стандартов на ультразвуковой контроль изделий особое внимание уделяется вопросу контроля параметров ПЭП. Наличие прибора, позволяющего выполнять измерение параметров ПЭП в соответствии с международными стандартами достаточно актуально.

Калибровка ПЭП является обязательным этапом подготовки к проведению АУЗК системами с когерентной обработкой данных АВГУР. При калибровке помимо параметров, определяющих допустимость применения ПЭП для проведения АУЗК, определяются параметры, специфические для проведения когерентного восстановления изображения отражателей в объекте контроля. Упрощение и автоматизация процедуры калибровки ПЭП в системе с когерентной обработкой данных за счет перехода от стандартного образца СО-2 к стандартному образцу СО-3 является актуальной задачей, поскольку позволяет ускорить процедуру, снизить количество ошибок операторов и расширить возможности применения когерентной визуализации изображений дефектов.

Целью исследования является обеспечение высокой воспроизводимости и производительности измерения параметров пьезоэлектрических преобразователей для ультразвукового контроля за счет создания универсального мобильного прибора, алгоритмов и программного обеспечения для оперативного измерения стандартизованных параметров ПЭП, а также дополнительных параметров ПЭП, используемых в системах ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных. Достижение поставленной цели обеспечивалось выполнением работ в следующих направлениях:

· Разработка и обоснование методики измерения параметров ПЭП в соответствии с требованиями действующих стандартов, с применением вновь создаваемых средств.

· Теоретическое и экспериментальное обоснование точности измерения параметров ПЭП по разработанной методике.

Научная новизна:

· Впервые предложены и обоснованы алгоритмы приближенного расчета произвольных сечений трехмерной диаграммы направленности при измерении эхосигналов от сферической донной поверхности, приближенного расчета диаграммы направленности в основной плоскости и угла ввода ПЭП при измерении эхосигналов от цилиндрической донной поверхности образца СО-3.

· Впервые разработан и обоснован приближенный расчет параметров фокуса ПЭП методом угловых спектров по измеренному рассеянному полю от элементарного отражателя в ближней зоне.

· С применением методов когерентной обработки данных разработана, теоретически и экспериментально обоснована методика измерения параметров контактных ПЭП на единственном образце с цилиндрической или цилиндрической донной поверхностью, объединяющая требования Российских и международных стандартов.

· Разработан алгоритм когерентной калибровки ПЭП на стандартном образце СО-3, модифицированы алгоритм проекции в спектральном пространстве и метод эталонной голограммы для проведения когерентной обработки данных автоматизированного ультразвукового контроля при выполнении калибровки ПЭП на СО-3.

Практическая ценность:

· Разработана и выпущена серийно универсальная система калибровки ультразвуковых пьезопреобразователей АВГУР 5.4, позволяющая при выполнении однократного автоматизированного измерения на одном стандартном образце:

o выполнять измерение параметров контактных и иммерсионных ПЭП, в соответствии с ГОСТ 23702-90, ГОСТ 14782-86, EN 12668-2, DNV OS-F101, ASTM-E 1065 без применения дополнительного оборудования;

o значительно сократить время проведения измерений (до двух минут на ПЭП), упростить процедуру, снизить требования к квалификации оператора.

· Система прошла испытания типа средств измерений, внесена в Государственный реестр средств измерений. Система АВГУР 5.4 внедрена на ряде предприятий Российской Федерации.

· Разработаны и внедрены алгоритмы когерентной калибровки ПЭП на СО-3 в системах автоматизированного ультразвукового контроля АВГУР. Благодаря этому:

o упрощается процедура калибровки, снижается влияние субъективного фактора;

o расширяются возможности применения методов когерентной обработки данных ультразвукового контроля (при когерентной обработке выполняется учет излучения и приема продольных и поперечных волн одной и той же пластиной, упрощается процедура настройки на изменившуюся скорость распространения ультразвука в объекте контроля, возможна калибровка с применением сложных сигналов или импульсов со многими периодами).

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на

7-ой международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва. 2008;

17th World Conference on Nondestructive Testing, 25-28 Oct 2008, Shanghai, China; XX Петербургской конференции «Ультразвуковая дефектоскопия металлов УЗДМ-2009», Санкт-Петербург, 2009; 10th European Conference on Nondestructive Testing, 7-12 Jun 2010, Moscow, Russia;.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4 . Тезисы 7-ой международной конференции НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Москва, 2008, с. 113-114.

2. Andrey E. Bazulin, Evgeny G. Bazulin, Dmitry S. Tikhonov, Аlexey Kh. Vopilkin. Ultrasonic transducers calibration system with 3D processing AUGUR 5.4. Proc. of 17th World Conference on Nondestructive Testing , 2008, Shanghai, China.

3. Базулин А.Е. Применение системы калибровки пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4 в железнодорожном транспорте. Тезисы XX Петербургской конференции УЗДМ-2009, Санкт-Петербург, 2009, с. 49-50.

4. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Часть I. Описание системы и методики калибровки. // Контроль. Диагностика. №9, 2009. с. 8-18.

5. Базулин А.Е., Базулин Е.Г. Об измерении угла ввода пьезоэлектрического преобразователя на стандартном образце СО-3. // Дефектоскопия, № 2, 2010. с. 56-62.

6. Базулин А.Е. Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Часть II. Погрешности измерений. // Контроль. Диагностика, № 3, 2010. сс. 8-20.

7. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Автоматизированная система для измерения параметров ультразвуковых пьезопреобразователей. // В мире НК, №1(47), 2010, cc. 35-39.

8. Базулин А.Е., Базулин Е.Г. Измерение диаграммы направленности пьезоэлектрических преобразователей на стандартном образце СО-3. // Акустический журнал, 2010. В печати.

Результаты работы защищены авторскими свидетельствами:

1. Способ определения диаграммы направленности пьезоэлектрического преобразователя. Патент на изобретение (по заявке №2009116385/28(022490) получено положительное решение от 24.07.2010), приоритет от 30 апреля 2009 года.

2. Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. Патент на полезную модель № 8731, приоритет от 30 апреля 2009 года.

В первой главе дается обзор и характеристика применяемых методов численного и аналитического расчета параметров ПЭП, методов экспериментального измерения параметров ПЭП, анализируются отечественные и зарубежные стандарты на измерение параметров ПЭП, дается обзор существующих установок для выполнения измерения параметров ПЭП, проанализирована специфика требований к ПЭП, используемым в системах с когерентной обработкой данных, приведено описание алгоритма проекции в спектральном пространстве (ПСП), реализующего когерентное восстановление изображения, и описание метода эталонной голограммы (МЭГ), повышающего качество восстанавливаемого изображения. Описаны используемые в исследовании методы моделирования. В заключение первой главы сформулированы цель и основные задачи исследования.

Во второй главе разработана методика измерения параметров ПЭП, которая требует использования только образцов с цилиндрической или сферической донной поверхностью для контактных ПЭП. Обосновано применение таких образцов для измерения большинства параметров ПЭП. Подробно описаны оригинальные методы измерения параметров ПЭП. Используя приближенный расчёт поля в фокальной области полуцилиндра после отражения от цилиндрической донной поверхности, приводится обоснование возможности представления этого поля, как поля элементарного источника, расположенного в фокальной области, из чего делается вывод о возможности разложения многочастотных голограмм в спектр плоских волн, то есть расчета диаграммы направленности ПЭП. Описан алгоритм расчета произвольного сечения трехмерной диаграммы направленности при измерении эхосигналов на плоской поверхности образца со сферической донной поверхностью при замене полусферы на мнимый точечный отражатель, находящийся в центре симметрии. Приводится описание, теоретическое и экспериментальное обоснование алгоритма, позволяющего рассчитать поле ПЭП на произвольной глубине и угол ввода ПЭП в соответствии с ГОСТ 14782-86 при измерении эхосигналов на плоской поверхности цилиндрического образца. Проанализированы различные факторы, влияющие на диаграмму направленности ПЭП, и показано, как учесть данные факторы в предлагаемом алгоритме расчёта диаграммы направленности. Приведено описание алгоритма, позволяющего восстанавливать трёхмерное поле иммерсионного ПЭП по измерениям голограмм от элементарного отражателя в ближней зоне и рассчитывать по этому полю параметры фокуса ПЭП. Описаны основные положения общей методики измерения параметров ПЭП, основанной на построении сценария проведения измерений, указаны принципы задания параметров контроля и автоматизации процесса, кратко описана процедура измерения и расчёта параметров ПЭП в конкретной реализации методики программным обеспечением системы АВГУР 5.4.

В третьей главе приведено описание технических требований, предъявленных к разрабатываемой системе калибровки ПЭП АВГУР 5.4, даётся краткое описание разработанной системы, её технические характеристики и описание основных оригинальных технических решений, реализованных в системе. Указаны основные отличия системы АВГУР 5.4 от систем предыдущего поколения. Приведены результаты экспериментальной оценки погрешности измерения основных параметров ПЭП, построены функции влияния, выполнен анализ повторяемости и воспроизводимости. Приведены сведения о внедрении системы АВГУР 5.4.

В четвертой главе решена задача выбора параметров ПЭП, необходимых для когерентной визуализации изображений дефектов по данным автоматизированного ультразвукового контроля. Показана эффективность применения образца СО-3 и преимущества в сравнении с СО-2 для измерения этих параметров, приведено описание модифицированного алгоритма проекции в спектральном пространстве. Приведён анализ погрешности измерения координат отражателей по восстановленным когерентно изображениям и описаны различные функции влияния. Приведены примеры практического применения предложенного алгоритма калибровки на СО-3 для задач, решаемых системами АВГУР.

В заключении сформулированы результаты работы, перечислены достижения, подтверждающие практическую ценность работы, намечены основные направления совершенствования методики измерения параметров ПЭП и системы АВГУР 5.4.

В приложениях приводятся копия сертификата типа средств измерений систем АВГУР 5.4, подробные сведения о системе АВГУР 5.4, сведения о внедрении.

Автор считает своим долгом упомянуть о том, что инициатором гармонизации стандартов на измерение параметров ПЭП и создания установки для автоматизированного измерения параметров был Игорь Николаевич Ермолов, и выразить признательность Анатолию Константиновичу Гурвичу в марте 2008 года предложившему подготовить данную диссертацию, Алексею Харитоновичу Вопилкину, давшему возможность выполнить эту работу практически без отрыва от производства, Владимиру Григорьевичу Бадаляну, руководившему подготовкой работы в целом, Вадиму Николаевичу Данилову, давшему ряд ценных замечаний при подготовке рукописи, Александру Федоровичу Захарову, настоявшему на создании системы калибровки нового поколения и испытавшему сложности внедрения новой методики и оборудования, Евгению Геннадиевичу Базулину за помощь в трудные минуты, всему коллективу ООО «НПЦ «ЭХО+» и своей жене.

1. Методы определения параметров пьезоэлектрических преобразователей (обзор)

1.1 Теоретические основы расчета ПЭП

В процессе разработки, изготовления и эксплуатации ПЭП для ультразвуковой дефектоскопии важными вопросами является обоснование требуемых значений параметров ПЭП, контроль качества ПЭП, обоснование контролируемого набора параметров ПЭП.

Теоретическое и практическое исследование пьезоэлектрических преобразователей в области неразрушающего контроля в СССР связано с именами А.А. Харкевича [[] Харкевич А.А., Теория электроакустических преобразователей. Волновые процессы. М.: Наука, 1976. 254 с.], И.Н. Ермолова [9, [] Ермолов И.Н. Теория и практика неразрушающего контроля. М: Машиностроение, 1981, 240 с.], М.Б. Гитиса [9], А.Ф. Мелькановича [[] Мельканович А.Ф. Формирование пьезоэлектрическими преобразователями импульсов заданной формы. - Дефектоскопия, 1980, № 12, с. 88-92.], А.К. Гурвича [[] Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. Киев: Техника, 1972, 457 с., 43], В. Й. Домаркаса, Р. Кажиса [[] Домаркас В. И., Кажис Р.И., Ю. Контрольно - измерительные пьезоэлектрические преобразователи. Вильнюс: Минтис. 1975.] и другими. Известны работы по теоретическому расчету переходных характеристик пьезопреобразователей [[] Мельканович А.Ф. Исследование переходных характеристик пьезокерамического преобразователя. - Дефектоскопия, 1979, № 12, с. 24-28., [] Redwood M. A Study of Waveforms in the Generation and Detection of Short Ultrasonic Pulses. - Appl. Mat. Research, 1963, V.2, p. 76-84.]. Теория пьезопреобразователей как четырехполюсников подробно разработана У. Мэзоном [[] Мэзон У. (ред) Методы и приборы ультразвуковых исследований. Ч. А, Б. т. 1. М: Мир, 1966.]. Монография [[] Ультразвуковые пьезопреобразователи для неразрушающего контроля. Под общ. ред. И.Н. Ермолова. - М.: Машиностроение, 1986, 280 с.] под общей редакцией И.Н. Ермолова посвящена широкому кругу вопросов, связанных с расчётом, исследованием, конструированием и применением ПЭП для импульсных приборов УЗК. Систематически изложена теория многослойных преобразователей. В работе рассмотрены задачи измерения и контроля параметров ПЭП, принятые модели описания и расчётов полей ПЭП. В монографии Й. и Г. Крауткремеров [[] Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов / Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1991. 751 с. ] также уделено внимание вопросу экспериментального определения параметров ПЭП. Определение характеристик ПЭП осуществляется в основном экспериментальными методами, о которых подробнее сказано в параграфах 1.2 и 1.5, однако, при проектировании ПЭП и обосновании методик экспериментальных измерений и широко применяются расчётные методы. Так расчёт акустического тракта дефектоскопа с прямым и наклонным ПЭП выполнен в работах И.Н. Ермолова [2, 4, [] Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчёты в ультразвуковой дефектоскопии. М. НПЦ «ЭХО+», 2000. 108 с.]. Численному или полуаналитическому моделированию полей ПЭП посвящены работы В.Н. Данилова, В.А. Бархатова [[] Бархатов В.А. Расчет ультразвукового поля преобразователя в импульсном режиме. - Дефектоскопия, 2005, № 7, с. 3 - 12.], F.Lingvall [71], Мажейка Л.Ю. [[] L. Maћeika, M. Greseviиius. The fast technique for calculation of ultrasonic field of rectangular transducer. ULTRAGARSAS (ULTRASOUND), Vol. 63, No. 4, 2008. pp. 52-56.] и многих других исследователей [[] C. Nagaswaran, C.R.A. Schenider, C.R. Bird. Sound field modeling using SumulUS, Insight v. 50 No 5, 2008. pp. 258-263., [] B. Henning, J. Rautenberg, C. Unverzagt, A. Schroder, S. Olfert. Computer-assisted design of transducers for ultrasonic sensor systems. Meas. Sci. Technol. 20 (2009), 124012.]. Обзор современных методов моделирования в области акустического неразрушающего контроля приведён в докладе [[] Ginzel E. NDT Modelling An Overview. Proc. of Conference on Modelling in Non-Destructive Testing - May 2007- Pretoria, South Africa. http://www.ndt.net/article/modellingNDT2007/2.pdf] конференции ModellingNDT 2007

В работах В.Н. Данилова последовательно выполняются расчеты акустических трактов дефектоскопов с прямым и наклонным ПЭП с пластинами различных форм и конфигураций [[] Данилов В.Н. Формулы акустического тракта дефектоскопа с прямым преобразователем в приближении геометрической акустики. - Дефектоскопия, 1986, № 11, с. 24 - 27., [] Данилов В.Н. К вопросу о расчете эхосигнала от плоскодонного отверстия для прямых преобразователей. - Дефектоскопия, 2007, № 11, с. 23-33. , [] Данилов В.Н. К расчету акустического тракта для прямых преобразователей и плоскодонного отверстия произвольной ориентации. - Дефектоскопия, 2008, № 6, с. 51 - 61., [] Данилов В.Н. К расчету акустического поля наклонного ПЭП в дальней зоне. Дефектоскопия, 2009, № 12, с. 36-51., 21]. Так, в работе [[] Данилов В.Н. К вопросу о расчете акустического поля прямого преобразователя с пьезопластинами различных форм. - Дефектоскопия, 2004, № 2, с. 3 - 13.] выведена формула для расчета амплитуды поля на оси прямого ПЭП на основе интеграла Гельмгольца-Гюйгенса, показана эквивалентность с выражением той же характеристики через интеграл Фурье-Бесселя. Показано влияние формы пьезопластины на величину ближней зоны и раскрыв диаграммы направленности. Для прямого ПЭП с круглой пьезопластиной получено аналитическое выражение, описывающее амплитуду поля на акустической оси ПЭП.

АРД-диаграммы, позволяющие связать амплитуду эхосигнала от плоскодонного отражателя с его глубиной и геометрическими размерами, получили распространение начиная с 1960-х годов и были предложены в СССР И.Н. Ермоловым [[] Ермолов И.Н. Измерение величины дефектов изделий по амплитуде ультразвукового сигнала. - Заводская лаборатория, 1960, т.26, № 4, с. 447-451.], Й. и Г. Крауткремерами в ФРГ [[] Krautkramer J. Determination of the size of defects by ultrasonic impulse echo method. - Br. J. Appl. Phys., 1959, № 10, p. 240-245.], при этом АРД-диаграммы были определены экспериментально для прямых ПЭП. В работе [[] Ермолов И.Н., Щербинский В.Г. Об использовании АРД-диаграмм при контроле наклонными искателями. - Дефектоскопия. 1970. № 6. с. 41 - 46.] указана возможность использования безразмерных АРД-диаграмм и для наклонных ПЭП. Применение АРД-диаграмм предусмотрено большинством методик и стандартов по УЗК. Обзор моделей, применяемых при расчете АРД-диаграмм можно найти в статье [[] Воронков В.А., Основные закономерности поведения АРД-диаграмм в ближней и переходной зонах совмещенного преобразователя. - Дефектоскопия, 2007, № 3, с. 41 - 48.]. Среди таких работ труды В.Н Данилова и И.Н. Ермолова [[] Данилов В.Н., Ермолов И.Н. К вопросу о расчете АРД-диаграмм. - Дефектоскопия, 2000, № 7, с. 36-43., [] Данилов В.Н., Ермолов И.Н. Расчет АРД-диаграммы по максимуму эхосигнала. - Дефектоскопия, 2000, № 12, с. 35-42.], М.А. Сумбатян и И.Д. Дружининой [[] Сумбатян М.А, Дружинина И.Д. Расчет АРД-диаграммы наклонного преобразователя. - Дефектоскопия, 1990, № 7, с. 90-91.]. В работе [[] Данилов В.Н., Воронков В.А. О построении АРД-диаграмм. В Мире НК, № 2 (12), 2001, с. 20-22.] указана необходимость учёта реального затухания в объекте, показана необходимость при расчете АРД-диаграмм учитывать реальные параметры ПЭП, определённые экспериментально. В работе [[] Гусаров В.Р., Перлатов В.Г. Антипин В.Е. Структурная схема дефектоскопа общего назначения. - Дефектоскопия. - 1984. №  12. C. 55-67.] предложено представление структурной схемы дефектоскопа через ряд последовательно применяемых интегральных операторов, включающих в себя электроакустический и акустический тракты дефектоскопа. На основе предложенного подхода выполнен расчет АРД-диаграмм c учётом различных форм импульсной характеристики, также исследовано влияние функций распределения давления вдоль зоны контакта ПЭП и объекта. В НПО «ЦНИИТМАШ» разработаны программные инструменты для аналитического расчета семейств АРД-диаграмм ПЭП с круглыми пьезопластинами, с возможностью нормировки чувствительности на стандартных отражателях. Это программы «АРД-универсал» [29, [] Воронков В.А., Данилов В.Н. К вопросу об эталонировании чувствительности ультразвукового контроля с использованием АРД-диаграмм. - Дефектоскопия. 2001. № 1. с. 56-60.] и «АРД-универсал+» [[] Данилов В.Н. Программа компьютерного построения АРД-диаграмм и шкал «АРД-УНИВЕРСАЛ+». - Дефектоскопия, 2006, № 9. с. 26 - 30.]. Основные отличие между указанными программами заключается в использовании разных образцов для получения опорного уровня сигнала. В статье [32] отмечена важность учёта формы пьезопластины для расчёта АРД-диаграмм в пределах 1-2 ближних зон. Программы «АРД-универсал» и «АРД-универсал+» обладают некоторыми алгоритмическими недостатками, например, не поддержан расчет АРД-диаграмм для раздельно-совмещенных и фокусирующих ПЭП, не принимается во внимание форма пьезоэлементов и форма эхоимпульсной характеристики.

В настоящее время идеология моделирования электроакустического тракта дефектоскопа реализована, например, в программе «Импульс+», разработанной В.Н. Даниловым в НПО «ЦНИИТМАШ» [[] Данилов В.Н., Программа компьютерного моделирования работы электроакустических трактов дефектоскопов «Импульс+». - Дефектоскопия, 2006, № 3, с. 37 - 43.]. Программа позволяет моделировать импульсный отклик от определенного отражателя при излучении ультразвука прямым или наклонным ПЭП, с учетом свойств многослойной модели самого ПЭП и эквивалентной электрической схемы излучения и приема импульсов.

Столь важному вопросу как расчётное и экспериментальное определение диаграмм направленности ПЭП посвящён ряд работ. Обзор методов расчёта диаграмм направленности наклонных ПЭП сделан в сообщении [[] Воронков В.А., Ермолов И.Н. Диаграмма направленности наклонных преобразователей.- Дефектоскопия. 1990. №. 5. С. 80 - 82.]. Сделан вывод о наибольшей адекватности формул, предложенных Д.Б. Диановым в 1965 г. [[] Дианов Д.Б. Исследование направленности призматических преобразователей. - Дефектоскопия. 1965, №2, с 8-22.], когда на границе призмы и объекта комплексная амплитуда каждой плоской волны умножается на своё значение переменного коэффициента прохождения . Для расширения данного подхода к расчёту диаграммы направленности ПЭП с околокритическими углами предложено аппроксимировать зависимость коэффициента прохождения выражением, исключающим провал в области первого критического угла. Статья В.С. Гребенника и М.З. Тайца [[] Гребенник В.С., Тайц М.З. Расчет диаграммы направленности призматического искателя. - Дефектоскопия. 1981. №. 1. С. 87 - 99.], описывает подход к расчёту диаграмм направленности, основанный на оптико-геометрическом приближении, выполняется учёт затухания в призме; распределение амплитуды и фазы поля на пластине переносится вдоль параллельных лучей на преломляющую поверхность. Приведена формула для расчета размера мнимого источника и показано, что он не ортогонален продолжению акустической оси в призму. Отмечено, что именно учёт затухания в призме и импульсный режим излучения приводят к исчезновению нулей в диаграмме направленности, обусловленных нулевым значением коэффициента прозрачности в области первого критического угла. Сопоставлению диаграмм направленности излучения и диаграмм направленности излучения/приёма наклонных ПЭП посвящена статья [[] Ермолов И.Н., Басацкая Л.В. К вопросу экспериментального измерения диаграмм направленности преобразователей. - Дефектоскопия. 1989. № 4. С. 23 - 28.], в которой показано что для перехода от экспериментально измеренной диаграммы направленности на излучение к диаграмме направленности излучения/приёма недостаточно просто возвести первую в квадрат, а необходимо предварительно выполнить умножение на коэффициент равный отношению косинусов угла падения и угла преломления. В работе [[] Ермолов И.Н., Вятсков И.А. Басацкая Л.В. Прохождение ультразвука через границу оргстекло-сталь при докритических углах. - Дефектоскопия. 1983. №. 6. сс. 93 - 96.] проведено экспериментальное исследование коэффициентов прозрачности на границе оргстекло-сталь при углах падения менее второго критического и влияние этого коэффициента на отклонение угла преломления луча от значения, рассчитанного по закону Снеллиуса. В работах Карпельсона А.Е. развивается подход, позволяющий выполнять синтез ПЭП по заданным параметрам его диаграммы направленности [[] Карпельсон А.Е. Ультразвуковой преобразователь формирующий заданную диаграмму направленности. - Дефектоскопия. 1988. № 7. сс. 69-75.], что важно при разработке ПЭП для контроля конкретных изделий.

Необходимо упомянуть о задаче контроля параметров антенных решеток (АР), широко применяемых для УЗК в последние годы [[] H. Wьstenberg, A. Erhard, G. Schenk. Some Characteristic Parameters of Ultrasonic Phased Array Probes and Equipments. NDT.net. April 1999, Vol. 4, No. 4., [] ASTM E 2491 “Standard Guide for Evaluating Performance Characteristics of Phased-Array Ultrasonic Testing Instruments and Systems”. ]. Однако данная задача не является предметом настоящей работы. Следует лишь отметить, что в дополнение к измерению параметров отдельного пьезоэлемента решётки, рассматриваемому как обычный ПЭП, добавляются повышенные требования на идентичность всех пьезоэлементов решётки, а также требования к интегральным полевым характеристикам, обеспечиваемым при выполнении фазирования по определенным законам.

1.1. Применяемые стандарты на измерение параметров ПЭП

Пьезоэлектрические преобразователи являются важнейшей частью ультразвуковых дефектоскопов и в значительной степени определяют эффективность выполнения неразрушающего ультразвукового контроля (УЗК) по определённой методике. Одним из важных разделов такой методики является описание требований к параметрам используемых ПЭП.

При нормировании параметров ПЭП для реализации той или иной методики УЗК разработчик руководствуется определенными соотношениями между параметрами ПЭП и требуемыми параметрами контроля. Пример такого сопоставления можно найти, например, в таблице 2.3 в [[] Неразрушающий контроль: Справочник. в 7.т. под общ. Ред. В.В. Клюева. Т.3: Ультразвуковой контроль/И.Н.Ермолов, Ю.В. Ланге. М.: Машиностроение, 2004. 864 c. c. 204]. Как показано в работе [[] Гурвич А.К., Кузьмина Л.И. Справочные диаграммы направленности искателей ультразвуковых дефектоскопов. Киев: Техника, 1980, 103 с.] диаграмма направленности ПЭП определяет такие параметры контроля, как чувствительность, шаг сканирования, погрешность измерения координат и условных размеров выявленных дефектов. Эффективный размер пьезопластины, обусловленный качеством склейки ее с призмой и условиями демпфирования может изменяться, что влияет на диаграмму направленности. Диаграмма направленности может изменяться при истирании призмы ПЭП. Определение рабочей (эффективной) частоты эхоимпульсов преобразователей также имеет большое значение в УЗК, поскольку ее величина используется при построении АРД-диаграмм, расчете амплитуд эхосигналов от различных отражателей по формулам акустического тракта.

Ключевыми параметрами ПЭП, которые нормируются в методиках УЗК, являются: эхоимпульсная чувствительность, эффективная частота, угол ввода, ширина основного лепестка диаграммы направленности, функция шумов и другие. Основные определения, относящиеся к параметрам и характеристикам ПЭП, классификация по типам и назначению приведены в ГОСТ 23660 «Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования» [[] ГОСТ 26266-90. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования].

Первоначально качество ПЭП регламентировалось техническими условиями на прибор, в который они входили. ПЭП совместно с прибором проверялся на предмет выявления контрольных отражателей. Такой подход представляет собой контроль по показателям качества [[] Гитис М.Б. О контроле качества ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. - Дефектоскопия. 1984, №1, сс. 74-81. ], однако собственные параметры ПЭП не определялись. Для измерения собственных параметров ПЭП разработан ГОСТ 23702-90 «Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний» [[] ГОСТ 23702-90. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний.]. Этот стандарт позволяет полностью характеризовать ПЭП и оценить его качество. В Европе принят стандарт EN 12668-2 «Неразрушающий контроль. Характеристика и проверка ультразвукового оборудования. Часть 2. Преобразователи» [[] ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ. EN 12668-2:2001. Неразрушающий контроль. Характеристика и проверка ультразвукового оборудования. Часть 2. Преобразователи.], также существует стандарт американского общества по испытаниям и материалам ASTM-E 1065 [[] ASTM-E 1065 “Standard Guide for Evaluating. Characteristics of Ultrasonic Search Units”.]. Также измерение некоторых параметров ПЭП (стрела, угол ввода) выполняется по ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые» [[] ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые»], в котором также приводится описание стандартных образцов СО-2 и СО-3 для выполнения измерения указанных параметров ПЭП. Межотраслевой стандарт DNV OS-F101 [[] Межотраслевой стандарт DNV OS-F101, 2000.], применяемый при контроле качества труб подводных газовых трубопроводов предполагает периодическую проверку качества используемых ПЭП.

Сопоставление российских стандартов (ГОСТ 23702-90, ГОСТ 26266-90) и европейского стандарта EN 12668-2 было сделано И.Н. Ермоловым на круглом столе XIV российской конференции по неразрушающему контролю и опубликовано в виде отдельной статьи [[] Ермолов И.Н. Основные характеристики пьезопреобразователей и их метрологическое обеспечение. - Дефектоскопия, 2003, № 4. сс. 6-10.]. Отмечено, что ГОСТ 26266-90 дает определения 69 параметрам преобразователей, из которых рекомендовано использовать при проверке основных параметров 42, в EN 12668-2 определены 23 параметра, все они используются при проверке. Материалы этой статьи были использованы при подготовке методики, разработанной в настоящей диссертации, впервые объединяющей требования российских и зарубежных стандартов. Количество нормируемых и контролируемых характеристик ПЭП имеет тенденцию к сокращению, принимая во внимание ограниченность количества параметров действительно важных для практических нужд УЗК. Так из всех передаточных характеристик чаще всего интерес представляет АЧХ , соответствующий коэффициент преобразования и частота максимума преобразования. Методики поверки рельсовых ультразвуковых дефектоскопов требуют определения лишь 5-6 основных характеристик ПЭП. При выполнении поверки ПЭП в составе дефектоскопов, инструкция поверки ПЭП обычно излагается как часть методики поверки дефектоскопа, в той или иной степени в соответствии с ГОСТ 23702-90. Существует методика калибровки МК 07.56-2006 [[] Методика калибровки МК 07.56-2006. Преобразователи пьезоэлектрические для ультразвукового контроля объектов железнодорожного транспорта.], применяемая изготовителем ПЭП фирмой «РДМ-Контакт».

Стандарт ASTM-E 1065 [48], который достаточно сходен с европейским стандартом EN 12668, предполагает использование ударного импульса возбуждения для измерения эхоимпульса, рекомендует применение механизированного привода для перемещения ПЭП. Сила прижатия ПЭП рекомендована в диапазоне 1 - 2,25 кг.

Отдельным вопросом является обоснование допусков на значения тех или иных параметров ПЭП. Например, в статье [[] Гурвич А.К., Кусакин Н.А. О допустимом разбросе числовых характеристик диаграммы направленности наклонных преобразователей. - Дефектоскопия. 1984. № 11. С. 60 - 66.] обосновывается допуск на отклонение угла ввода от номинального значения 1°, ГОСТ 23660-90 допускает отклонение от ±1,5° до ±5°. Разные производители однотипных ПЭП нередко указывают различные допуска на значения параметров ПЭП. EN 12668-2 в отличие от ASTM-E 1065 устанавливает границы допустимых отклонений значений параметров ПЭП от номинальных. В то же время предельная погрешность измерения параметров ПЭП устанавливается в ГОСТ 23702-90 [46].

Для решения задачи оперативного измерения параметров ПЭП на практике возникает необходимость иметь аппаратуру и стандартные образцы, представляющие собой средство измерения, позволяющее быстро получить индивидуальный паспорт конкретного ПЭП. При этом ГОСТ 23702-90 рекомендует использование 19 различных приборов и образцов для выполнения процедуры измерения параметров ПЭП, а производительность при 100% контроле невысока.

В то же время ряд российских предприятий столкнулся с необходимостью удовлетворить требованиям международных стандартов (таких как EN 12668-2 [47], DNV OS-F101[50], ASTM-E 1065 [48]), в том числе в части перечня контролируемых параметров ПЭП, с тем, чтобы экспортная продукция Российских предприятий подвергалась УЗК с применением ПЭП прошедшими паспортизацию в соответствии с международными стандартами. Так, например, элементы вакуумной камеры ИТЭР [[] Базулин Е.Г., Базулин А.Е., Коваль Д.А., Тихонов Д.С. Ультразвуковой контроль толстостенных аустенитых сварных соединений с узкой разделкой в рамках проекта ИТЕР. В мире НК, 2009, № 4(46), сс. 30-35.], изготавливаемой в России должны контролироваться ПЭП и приборами УЗК, поверенными в соответствии со стандартами серии EN 12668.

1.2 ПЭП в системах с когерентной обработкой данных

Когерентные методы визуализации, которые применяются в дефектоскопии, основаны на обработке результатов измерений физических параметров акустических полей после их взаимодействия с неоднородностями с использованием амплитудной, фазовой, временной и пространственной характеристики поля. В 1980-х гг. было показано, что, применение когерентных методов обработки данных и акустической голографии в частности, в неразрушающем контроле приводит к значительному увеличению объема используемой информации и ее применение в дефектоскопии весьма перспективно [[] Системы акустического изображения. / Пер. с англ.; Под. Ред. Г. Уэйда. - Л.: Судостроение, 1981. - 240 с., [] Бадалян В.Г. Применение акустической голографии в дефектоскопии. - Дефектоскопия. 1987. № 7. С. 39 - 56.].

Обзор когерентных методов обработки, применяемых в ультразвуковой дефектоскопии приведен, например, в монографии [[] Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Кононов Д.А., Самарин П.Ф. Тихонов Д.С. Ультразвуковая дефектометрия металлов с применением голографических методов / под. ред. А.Х. Вопилкина. М.: Машиностроение, 2008. 368 с.], к таким методам относятся методы фокусированной синтезированной апертуры (SAFT) [[] Langenberg, K.J., Schmitz, V. Generalized Tomography as a United Approach to Linear Inverse Scattering: Theory and Experiment. - Acoustical Imaging. _ 1985, Vol. 14, pp. 283-294., [] Плис А.И., Бабин М.В., Железняков В.А. К вопросу о прямом восстановлении пространственной структуры акустических источников. - Письма в ЖТФ, 1981, Т. 8, № 2, с. 83-86.], метод вычислительной акустической голографии [[] Буров В.А., Горюнов А.А., Сасковец А.В., Тихонова Т.А. Обратные задачи рассеяния в акустике (обзор). - Акустический журнал, 1986, Т. 32, Вып. 4, с. 433-449.], реконструктивной акустической томографии [[] Осетров А.В. Реконструктивная акустическая томография: Учеб. пособие / ГЭТУ.Спб., 1998, 64 с., [] Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление рассеивателей методом проекции в спектральном пространстве. - Акустический журнал, 1988, Т. 34, Вып. 2, с. 222-231., [] Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Яковлев Н.Н., Ковалев А.В., Шевалдыкин В.Г. Акустическая B- и C-томография крупноструктурных материалов импульсным эхо-методом. - Приборы и системы управления, 1989, № 7, с. 21-23.], подходы на основе фазированных антенных решёток [[] Ciorau, P., Gray, D., Daks, W.: “Phased Array Ultrasonic Techniques Contribution to

Engineering Critical Assessment (ECA) of Economizer Piping Welds”, ndt.net -

vol. 11, no.5 (May 2006) /6th NDE Nucl-Budapest-Oct.2007.].

В монографии Пигулевского Е.Д., Качанова Е.И. и Яричина Е.М. [[] Качанов Е.И., Пигулевский Е.Д., Яричин Е.М. Методы и средства гидроакустической голографии.- Л.: Судостроение, 1989. 256 с. ], посвящённой теоретическим и практическим вопросам гидроакустической голографии, описан алгоритм измерения диаграммы направленности антенны путём измерения поля антенны в ближней зоне и расчета угловых спектров поля в дальней зоне через двумерное обратное преобразование Фурье. Упоминается задача дефектоскопии антенн, то есть восстановления изображений излучающих элементов на поверхности антенны. В работе приведены формулы для оценок влияния различных помех и погрешностей восстановления голограмм, в том числе погрешностей из-за шумов реверберации, методических погрешностей (ограниченность апертуры, дискретность регистрации), аппаратных погрешностей (погрешность измерения амплитуды и фазы, погрешность положения механизма сканирования) и погрешностей обработки (ошибки БПФ).

Акустическая голография для восстановления давления или колебательной скорости на поверхности пьезоэлементов, работающих в иммерсионном импульсном режиме, и параметров фокусировки, успешно применялась в работах Сапожникова О.А. и его коллег [[] Сапожников О.А., Пономарев А.Е., Смагин М.А. Нестационарная акустическая голография для реконструкции колебательной скорости поверхности акустических излучателей. - Акуст. журнал, 2006, Т52, №3, с. 385-392., [] Sapozhnikov, O.A., Morozov, A.V., Cathignol, D. Piezoelectric transducer surface vibration characterization using acoustic holography and laser vibrometry. - Proceedings of 2004 IEEE UFFC 50th Anniversary Joint Conference (Montreal, Canada, August 23?27, 2004), pp.161?164]. Измерение поля излучения выполнялось миниатюрным гидрофоном. Отмечено, что метод акустической голографии (обращающего зеркала) позволяет получить более точные результаты, чем метод лазерной виброметрии, который подвержен влиянию акустооптических искажений. На характеристики томографического изображения оказывает влияние ограниченность приёмной апертуры и неидеальность приёмного преобразователя. В монографии [65] указаны особенности использования электроакустических преобразователей для задач акустической голографии. Основные требования заключаются в увеличении угла раскрытия диаграммы направленности, к стабильности регистрации амплитуды и фазы акустического поля. В работе [[] Перрен А.А., Пигулевский Е.Д. Влияние размеров преобразователей на разрешающую способность голографического звуковидения. - Изв. ЛЭТИ, вып. 168, 1975, с. 110-119. ] также отмечено, что увеличение размеров преобразователя ведёт к уменьшению эффективного размера апертуры регистрации голограмм и ухудшению разрешения. При этом требование к отклонению значения угла ввода от номинального снижаются в сравнении с применением ПЭП в системе без когерентной обработки данных. Выбору оптимальных параметров малоапертурных преобразователей в составе антенной решетки при создании системы, реализующей идеологию комбинированного SAFT для контроля металлических изделий посвящены работы А.А. Самокрутова, А.М. Люткевича и др. [[] Люткевич А.М., Жуков А.В., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г.. Акустические поля малоапертурных преобразователей. Поперечные волны излучаемые источником нормальной силы. - Контроль. Диагностика № 4, 2004, с. 23-30., [] Люткевич А.М.. Выбор параметров системы ручного томографического контроля сварных швов. - Контроль. Диагностика, № 5, 2004, с. 23-30.]. Влияние размеров пьезопластины ПЭП или элемента АР на качество восстанавливаемых изображений изучено в диссертационной работе F. Lingvall [[] F. Lingvall, Time-domain reconstruction methods for Ultrasonic Array Imaging - A statistical approach, PhD Thesis, Uppsala University, 2004, p. 193. [http://heim.ifi.uio.no/fl/publ.shtml]].

В системах автоматизированного ультразвукового контроля АВГУР, основным когерентным методом получения изображения является метод проекции в спектральном пространстве (ПСП) [62], являющийся одной из разновидностей метода акустической томографии. В последнее время также используется алгоритм синтезированной фокусированной апертуры SAFT [[] Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Коваль Д.А.Применение схемы ТАНДЕМ для восстановления вертикально ориентированных трещин методом SAFT. - Дефектоскопия, 2009, №7, с. 13-26.]. Калибровка ПЭП является неотъемлемой частью работы систем АВГУР [[] Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Компьютерные системы для ультразвукового неразрушающего контроля. - Дефектоскопия, 1993, № 5, с. 7-13., [] Тихонов Д.С. Основные этапы автоматизированного УЗК с определением размеров дефектов системами серии «АВГУР». - В мире НК, № 3 (33), 2006. с. 24-28.]. При выполнении калибровки перед проведением АУЗК определяются параметры, важные для последующей когерентной обработки - полоса пространственно-временных частот ПЭП, чувствительность, а также параметры фокусировки, определяющие погрешность измерения координат дефектов и разрешающую способность системы в целом. В следующем параграфе приведено описание метода ПСП и введены основные термины и обозначения, используемые в дальнейшем.

1.3 Метод проекции в спектральном пространстве

Рассмотрим алгоритм визуализации изображений дефектов на основе метода проекции в спектральном пространстве, как уже сказано, являющийся основным методом, реализованным в системах АВГУР. Будем рассматривать случай однородного двумерного бесконечного пространства. Введём абсолютную систему координат , которая привязана к центру объекта контроля, условно представленному на Рис. 1.1. Для излучения и приема ультразвуковых импульсов используется преобразователь, который перемещается по одной или нескольким линиям в пространстве. Прием эхосигналов отраженных от дефектов, расположенных в области , происходит тем же преобразователем. При этом линия перемещения может быть расположена под произвольным углом к оси , что соответствует измерению поля с одного ракурса.

Рис. 1.1 - Схема сбора данных об отражателях в области в совмещенном режиме. Угол ракурса в общем случае не равен нулю.

Поле на частоте в области регистрации голограммы, в Борновском приближении, то есть без учета перерассеивания, можно представить в виде [60]:

,

где - функция Грина для однородного бесконечного пространства, - падающее поле в области приёма. Функция Грина, соответствующая излучению элементарного источника для однородного двумерного бесконечного пространства на частоте имеет вид [99]:

,

где - волновое число при излучении на частоте в среде со скоростью звука , - функция Ганкеля нулевого порядка. В общем случае, скорость звука при приеме может отличаться от скорости звука при излучении [[] Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Использование трансформированных волн для получения изображения вертикальных трещин по многочастотным акустическим голограммам. - Дефектоскопия, 1993, № 6, с. 3-9.]. Например, излучить поле можно на продольной волне, а принять на поперечной. Задача восстановления изображения дефектов заключается в нахождении значений функции перерассеивания по измеренному полю и известному падающему полю . Там, где функция имеет максимальные значения, расположены отражающие ультразвук области несплошностей. Для совмещенного режима можно записать . Кроме того, при регистрации эхосигналов в совмещённом режиме можно считать падающее поле в области регистрации пренебрежимо малым. Эти допущения позволяют записать уравнение в виде свертки

.

Решение этого уравнения основывается на обобщенной теореме о проекциях [[] Devaney A.J. Fundamental limitation inverse source and scattering problem in NDT. - Review of progress in quantitative nondestructive evaluation, 1986, vol. 5A, p. 303-317.]. Обозначим через количество ракурсов, по которым проведено измерение рассеянного поля. Метод получения изображения основан на возможности разложить функцию на набор плоских волн, волновые вектора которых лежат на окружности радиусом . Если излучение и прием происходят на волнах одного типа со скоростью , то , где . Иначе говоря, двумерный спектр функции отличен от нуля только на окружности радиуса [61], при условии учета только однородных волн. Данное свойство функции Грина лежит в основе целого класса методов получения изображения дефектов (обобщенная теорема о проекциях).

Далее через преобразование Фурье голограмм по пространственной координате, находятся их спектры, то есть набор плоских волн с заданными волновыми координатами и амплитудами.

,

где - пространственный спектр рассеянного поля для одного ракурса , символом обозначен оператор преобразования Фурье вдоль оси .

Сущность метода ПСП заключается в том, что спектр из одномерной структуры трансформируется в двумерную, при переносе оператором проекции значения спектра из точки в точку . Для того, чтобы спектры в области пространственных частот для всех ракурсов привести к одной системе координат, точку необходимо перевести в точку с помощью аффинного преобразования

,

Таким образом, одночастотный многоракурсный метод ПСП для восстановления изображения дефектов на частоте при регистрации рассеянного поля по нескольким ракурсам можно записать

,

где _ спектр рассеянного поля для ракурса , символом обозначен оператор обратного двумерного БПФ. Таким образом, по измеренному полю можно рассчитать часть двумерного спектра неизвестной функции на окружности (сфера Эвальда) радиусом , которая на Рис. 1.2 показана сплошной тонкой линией.

Очевидно, что восстановленное изображение тем ближе соответствует форме границы несплошности, чем большую часть спектра удается определить. Для этих целей используется многочастотный режим, когда суммируются изображения, восстановленные на частотах в некотором диапазоне

В этом случае можно получить информацию о части двумерного спектра неизвестной функции рассеивания на кольце, которое отмечено на Рис. 1.2 косой штриховкой. Ширина основного лепестка функции рассеяния точки при этом не изменится, но уровень боковых лепестков будет тем меньше, чем шире спектр излученного сигнала , и на практике может составлять около 10-20 процентов от амплитуды основного лепестка. Для случая одного ракурса, наиболее часто реализуемого при неразрушающем ультразвуковом контроле сварных швов и подобных объектов, область известного спектра сокращается до сектора, выделенного жирной линией на Рис. 1.2 и определяемого углом ракурса и границами диаграммы направленности ПЭП.