Разработка алгоритмов и оборудования для измерения параметров ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей

2.3.2 Сравнение угла ввода, полученного на СО-3 и на СО-2

Для доказательства правильности предложенного алгоритма были проведены сопоставительные эксперименты. Далее приведены результаты сопоставления экспериментальных измерений угла ввода ПЭП по методике, рекомендуемой ГОСТ 14782-86 и в автоматизированном режиме на СО-3 по предложенному в п. 2.3.1 алгоритму. Для экспериментов были отобраны три ПЭП с углом ввода 65°, по два ПЭП с углами ввода 40°, 42°, 58°, 70° и по одному ПЭП с углами ввода 50° и 55°, общее количество составило тринадцать ПЭП. На Рис. 2.12 приведен график, на котором представлены результаты измерения угла ввода при ручном измерении на образце СО-2 для глубины отверстия 15 мм (ПЭП с углом ввода 70°) или 44 мм (в остальных случаях), и при расчете угла ввода на образце СО-3 с расчетным получением эхосигналов соответствующих расположению отверстия бокового сверления на глубине 15 мм (ПЭП с углом ввода 70°) или 44 мм (в остальных случаях). Данные усреднены по пяти измерениям для каждого ПЭП. Подробный анализ показателей точности приведён в параграфе 3.5.1.10. Сопоставление результатов полученных вручную на СО-2 с автоматическим алгоритмом измерения угла ввода на СО-3 показало отсутствие систематического отклонения средних результатов. В среднем отклонение составило около 0,2°. Данное обстоятельство позволяет считать результаты предлагаемой методики измерения угла ввода правильными в смысле соответствия результатам измерений по ГОСТ 14782-86. Следует отметить, что при измерении угла ввода вручную на СО-2, в данной серии экспериментов среднеквадратичная погрешность составила 1,14°, а среднеквадратичная погрешность измерений по предложенной методике составила 0,55°, что говорит о более высокой точности автоматизированных измерений.

Рис. 2.11 - Диаграммы направленности, измеренные экспериментально по В-скану от отверстия в СО-2 на глубине 44 мм (сплошная линия) и полученная расчетным образом по В-скану от цилиндрической поверхности СО-3 (пунктирная линия). Слева показаны диаграммы направленности для ПЭП с номинальным углом ввода 55°, справа для ПЭП с номинальным углом ввода 65°, внизу для ПЭП с углом ввода 45°.



Рис. 2.12 - Сводный график с номинальными и измеренными двумя способами углами ввода. По оси абсцисс отложен номер ПЭП, при упорядочивании по возрастанию угла ввода.

2.3.3 Факторы, влияющие на реальную и измеренную диаграмму направленности ПЭП

В этом параграфе проанализированы основные факторы, влияющие на диаграмму направленности ПЭП, и указаны методы учёта этих факторов в разработанных алгоритмах расчёта ДН.

Ослабление амплитуды отраженного сигнала, обусловленное изменением расстояния, проходимого волной. В соответствии с формулами акустического тракта амплитуда эхосигнала от цилиндрического отверстия на расстоянии пропорциональна [2]. Таким образом, если не выполняется коррекция такого ослабления, максимум характеристики направленности будет сдвигаться в сторону меньших углов. В программном обеспечении системы реализовано отображение характеристики направленности с учётом и без учёта ослабления сигнала от цилиндрического отражателя Следует отметить, что европейский стандарт EN 12668-2 не предполагает учёта ослабления при измерении диаграммы направленности по ненаправленным отражателям в совмещённом режиме. .

Квазиискривление лучей, обусловленное затуханием в материале объекта контроля. Лучи проходящие больший путь больше затухают, что вызывает и искажение диаграммы направленности, и занижение угла ввода. Для мелкозернистой стали, из которой изготавливаются образцы СО-2, СО-3 и глубин менее 60 мм затуханием обычно пренебрегают, однако в алгоритм расчёта угла ввода, описанный в п. 2.3, внесён учёт коэффициента затухания в образце, поэтому может быть рассчитана диаграмма направленности для материалов с большим затуханием на произвольной глубине.

Зависимость коэффициента прозрачности границы призма/материал объекта контроля от угла падения ультразвука. Это свойство реальной диаграммы направленности ПЭП. Алгоритмы измерения диаграммы направленности, предложенные в настоящей работе учитывают данную зависимость, поскольку показано, что эхосигналы, измеренные на донной цилиндрической поверхности приближенно могут быть представлены как эхосигналы, измеренные в совмещенном режиме от элементарного отражателя в центре симметрии, а следовательно, учитывается двукратное прохождение границы. Данный результат подтвержден экспериментально (в параграфе 2.3.2).

Интерференция с реверберационно-шумовой характеристикой. При наложении реверберационных шумов на сигналы от отражателя может исказиться диаграмма направленности и экспериментально измеряемый угол ввода. Влияние данного фактора не учитывается при расчёте диаграммы направленности предложенными методами, поэтому для ПЭП у которых область значительных шумов совпадает со временем прихода сигналов от отверстия бокового сверления в СО-2 результат измерения угла ввода по предложенной методике и в соответствии с ГОСТ 14782-86 могут различаться.

Влияние интерференции с боковой волной. В литературе отмечалось [69], что при определенных условиях может возникать боковая волна, которая интерферирует с излучаемой поперечной волной и искажает диаграмму направленности. Предложенные в диссертации методы не позволяют устранить влияние боковой волны. Для точного измерения диаграммы направленности таких ПЭП необходимо использовать методику, рекомендованную в [69].

2.4 Расчет поля ПЭП

Подход, основанный на методе угловых спектров, позволяет также существенно упростить методику измерения полевых характеристик ПЭП за счёт выполнения измерений эхосигналов лишь на одном расстоянии от ПЭП до отражателя. Если измерены эхосигналы от элементарного отражателя, находящегося в ближней зоне пьезопластины, то при переходе к гармоническому режиму для волнового числа вычисляется голограмма

.

В случае измерения эхосигналов от СО-3 или СОП-СФ-55 также как в формуле нужно скомпенсировать время пробега вдоль радиуса образца.

Поскольку поле отражения можно считать близким к квадрату поля излучения, то из полученной голограммы извлекается квадратный корень, с тем, чтобы дальнейшие вычисления проводить с полем на излучение. При извлечении корня из комплексного числа по формуле Муавра необходимо предварительно выполнить развертку фазы.

Пространственный спектр распределения поля вычисляется с помощью преобразования Фурье. В зависимости от размерности исходных данных вычисляется преобразование Фурье по координате или по обеим координатам. Далее все выкладки приведены для двумерного преобразования Фурье:

.

Пересчёт спектра поля на глубину выполняется по следующей формуле

.

Расчёт поля для новой глубины выполняется с помощью обратного пространственного преобразования Фурье. Далее расчёт спектра поля и поля выполняется по формуле для глубины . Диапазон глубин, на которых восстанавливается поле, вычисляется таким, чтобы захватить несколько ближних зон ПЭП. Получившаяся картина распределения поля ПЭП позволяет выполнить следующие задачи:

· определить параметры фокуса ПЭП - фокусное расстояние, длину, ширину и глубину фокуса;

· восстановить распределение давления на поверхности пластины и, таким образом, диагностировать равномерность возбуждения пластины, которая может быть нарушена из-за дефектности пластины или протектора.

На Рис. 2.13 показано представление трёхмерного поля иммерсионного ПЭП с эффективной частотой 4 МГЦ и с пластиной диаметром 10 мм, восстановленного по эхосигналам, измеренным от отражателя в ближней зоне (на расстоянии 15 мм). Ширина пучка области максимальной амплитуды поля излучения/приема по уровню минус 6 дБ составляет 2,5 мм, что соответствует формуле, связывающей эффективный размер пластины и ширину пучка в области максимального сужения пучка [10] и отвечает результатам экспериментальных измерений поля в области конца ближней зоны.

На Рис. 2.14 показан результат восстановления поля на поверхности круглой пьезопластины (а) и для той же пьезопластины с фрагментом, заклеенным пластилином (б). Неизлучающий фрагмент хорошо заметен, кроме того видно, что нарушено концентрическое распределение давления на поверхности ПЭП.

Предложенный алгоритм позволяет уменьшить размеры иммерсионной ванны, поскольку не требуется обеспечить попадание отражателя в область дальней зоны для измерения диаграммы направленности и параметров фокуса. Также упрощается конструкция сканирующего устройства, в котором достаточно иметь лишь два двигателя для перемещения в плоскости xy.

Рис. 2.13 - Сечения трёхмерного поля иммерсионного ПЭП с центральной частотой 4 МГц и диаметром пластины 10 мм. Поле восстановлено на эффективной частоте по голограммам от отражателя на глубине 8 мм. Схематично показано расположение ПЭП. Слева показано - сечение поля в плоскости xy при z = 0, восстанавливается изображение пьезопластины. Справа то же сечение при z соответствующем фокусному расстоянию, по которому диаметр фокусного пятна определяется по уровню минус 6 дБ как 2,5 мм.



Рис. 2.14 - Восстановление давления на поверхности круглой пьезопластины (а) и для той же пьезопластины с фрагментом, заклеенным пластилином (б). Линиями показаны контуры пластины.

2.5 Общая методика измерения параметров ПЭП

В этом параграфе изложена обобщённая методика измерения параметров контактных ПЭП с применением только полуцилиндрического образца СО-3 или полусферического образца СОП-СФ-55; иммерсионных ПЭП на плоском отражателе в дальней зоне и сферических отражателях в пределах ближней зоны. Методика предполагает выполнение измерений и расчетов в системе калибровки ПЭП АВГУР 5.4, описанной в Главе 3. Перечень измеряемых параметров приведён в таблице 2.1; строки, отмеченные цветным фоном в таблице, соответствуют параметрам, которые не определялись системами калибровки АВГУР предыдущих поколений. Количество измеряемых и рассчитываемых параметров увеличилось с 11 до 30. Описание процедуры измерения параметров с учетом конкретной реализации в программном обеспечении системы АВГУР 5.4 приведено в параграфах 2.5.2 - 2.5.4.

Таблица 2.1. Определяемые параметры ПЭП

Обозначение	Параметр (в соответствии с ГОСТ 26266-90)
	Форма эхоимпульса (эхоимпульс)
	Длительность эхоимпульсной характеристики по уровню минус 20 дБ от максимального значения
	Амплитудно-частотная характеристика (спектральная характеристика)
	Эффективная частота эхоимпульса, МГц
	Полоса пропускания (полоса частот), МГц
	Импульсный коэффициент двойного преобразования (эхо-импульсная чувствительность), дБ
	Коэффициент преобразования, дБ
АРД	АРД диаграмма
	Функция шумов (ревеберационно-шумовая характеристика)
	Уровень шума, мВ
	Мертвая зона (по ГОСТ 23667-85), мм
	Стрела, мм
	Время распространения (задержки) в призме (акустической задержке), мкс
	Угол ввода в основной плоскости, °
	Ширина диаграммы направленности в основной плоскости, °
	Угол ввода в дополнительной плоскости, °
	Ширина диаграммы направленности в дополнительной плоскости, °
	Величина ближней зоны (фокусное расстояние), мм
	Протяженность фокальной области (длина фокуса, ширина фокуса в основной и дополнительной плоскости)
	Смещение оси луча*, мм
	Эффективные размеры пьезоэлемента*, мм
	Подавление помех излучатель-приемник (для раздельно-совмещенных ПЭП)*, дБ
	Амплитуда продольной, поперечной и поверхностной волн **

* Обозначение и наименование дано в соответствии с EN 12668-2.

** Требуется по DNV OS-F101

2.5.1 Система координат

Ось X системы координат образца направлена вдоль оси сканирования X. Ось Y системы координат образца направлена вдоль оси сканирования Y. Ось Z системы координат образца направлена от внешней поверхности образца (для контактных ПЭП) или от плоскости, соответствующей рабочей грани ПЭП (для иммерсионных ПЭП), см Рис. 2.15. Ось X системы координат ПЭП направлена вдоль акустической оси. Ось Y системы координат ПЭП направлена вдоль оси сканирования Y. Ось Z системы координат ПЭП направлена вверх плоскости, соответствующей рабочей грани ПЭП.

Рис. 2.15 - Система координат ПЭП и обозначения понятий диаграммы направленности в основной и дополнительной плоскости.

2.5.2 Измерение параметров импульса

В соответствии с ГОСТ 23702-90 и EN 12668-2 для измерения параметров эхоимпульса контактного ПЭП используется отражение от цилиндрических поверхностей, находящихся в дальней зоне ПЭП. Для иммерсионного ПЭП используется эхосигнал от плоского отражателя в дальней зоне (дна иммерсионной ванны).

Форма эхоимпульса (эхоимпульс, импульсная характеристика) фиксируется как эхосигнал от отражателя, имеющий максимальную амплитуду. Эхосигнал может быть получен как при ручном или автоматизированном сканировании ПЭП под управлением оператора с фиксацией оператором эхосигнала, имеющего максимальную амплитуду, так и при автоматическом сканировании ПЭП по заданной траектории. Импульсной характеристикой, сохраняемой в паспорте ПЭП, считается массив данных, равный трём длительностям эхоимпульса.

Длительность эхоимпульса определяется по огибающей эхоимпульса по уровню 10% от максимума огибающей; огибающая вычисляется путём дополнения действительной части эхосигнала мнимой частью посредством преобразования Гильберта [120] и взятием модуля полученных комплексных чисел. Амплитудно-частотная характеристика (спектральная характеристика) рассчитывается как преобразование Фурье от импульсной характеристики. Шаг дискретизации при расчете спектральной характеристики составляет не более 0,05 МГц. Характеристика выдаётся в относительных единицах относительно своего максимума или в относительных единицах как отношение амплитуд спектра эхоимпульса к амплитудам спектру импульса возбуждения.

Полоса пропускания (полоса частот) определяется по уровню минус 6 дБ от максимума спектральной характеристики (или по другому уровню, заданному при формировании методики).

Эффективная частота (центральная частота) рассчитывается как частота, при которой спектральная характеристика имеет максимальное значение (в соответствии с ГОСТ 23702) или как среднее геометрическое от значений нижней и верхней границ полосы пропускания (в соответствии с EN 12668-2).

Относительная полоса частот рассчитывается как отношение центральной частоты к полосе пропускания и выражается в процентах.

Импульсный коэффициент двойного преобразования (эхо-импульсная чувствительность) рассчитывается как , где - размах амплитуды эхосигнала от плоского отражателя в дальней зоне; - размах амплитуды зондирующего импульса, в вольтах. Измерение амплитуд происходит в автоматическом режиме. При вычислении коэффициента двойного преобразования опционально может быть учтён коэффициент равный отношению полосы частот зондирующего импульса по уровню минус 6 дБ к полосе частот ПЭП. Данный коэффициент позволяет ввести независимость коэффициента двойного преобразования, измеряемого системой от формы зондирующего импульса. Так, рельсовые дефектоскопы используют в качестве импульса возбуждения синусное заполнение, поэтому значение измеряемое с ударным импульсом, может отличаться на 10-20 дБ. При известном коэффициенте затухания ультразвука в акустической нагрузке (дБ/мм), вычисляется поправка к коэффициенту двойного преобразования , где - расстояние до отражателя.

Коэффициент преобразования рассчитывается как , где - амплитуда огибающей спектра донного эхосигнала от плоского отражателя в дальней зоне; - амплитуда огибающей спектра зондирующего импульса. Измерение амплитуд происходит в автоматическом режиме. Таким образом, реализуется метод, рекомендованный в частности в [9, [] Барышев С.Е. Характеристики и параметры ультразвуковых эхо-дефектоскопов. М: Машиностроение, 1975, 40 с.], предполагающий возбуждение ПЭП видеоимпульсом с шириной спектра превышающей полосу частот ПЭП, а затем получения АЧХ ПЭП делением огибающей спектра эхосигнала на огибающую спектра импульса возбуждения. При известном коэффициенте затухания ультразвука в акустической нагрузке (дБ/мм), также вычисляется поправка к коэффициенту преобразования.

Подавление помех излучатель-приемник (для раздельно-совмещенных ПЭП) измеряется в автоматическом или ручном режиме как отношение амплитуды эхосигнала от поверхности ввода к амплитуде донного эхосигнала. Данный параметр должен составлять не менее 30 дБ по EN 12668-2.

В соответствии с требованием методик поверки штатных средств дефектоскопии рельсов, в число определяемых параметров ПЭП был введен опорный уровень - коэффициент усиления приемного тракта при выявлении отверстия диаметром 6 мм в СО-2 или СО-3Р на глубине 44 мм. Расчет выполняется путем умножения амплитуды донного сигнала на коэффициент, рассчитанный по формулам акустического тракта [105]: , где - расстояние до донной поверхности (полуцилиндрической), - глубина и диаметр отверстия бокового сверления, - угол ввода, - площадь пьезоэлемента (мнимого), - длина волны.

2.5.3 Измерение параметров призмы и пьезопластины

Стрела в основной плоскости (по оси X) автоматически определяется как координата точки относительно передней грани, в которой наблюдается максимальное значение амплитуды эхосигнала от цилиндрической или полусферической поверхности образца при перемещении ПЭП вдоль оси X. Данный метод не соответствует приведенному в ГОСТ 23702 методу измерения по двум отверстиям бокового сверления на разной глубине, однако соответствует EN 12668-2 и сложившейся практике, в частности, отраженной в ГОСТ 14782-86 [49].

Стрела в дополнительной плоскости (по оси Y) автоматически определяется как координата точки относительно центра передней грани, в которой наблюдается максимальное значение амплитуды эхосигнала от полусферической поверхности образца при перемещении ПЭП вдоль оси Y. Для измерения стрелы наклонного ПЭП привязка выполняется к центру передней грани ПЭП, для прямого ПЭП предпочтительно выполнять привязку к геометрическому центру ПЭП.

Таким образом, для прямого ПЭП вычисляется смещение луча (параметр, измеряемый по EN 12668-2) как , где стрелы по осям X и Y измеренные на полусферическом образце при осуществлении привязки к геометрическому центру ПЭП.

Точка выхода луча и направление акустической оси отмечаются на корпусе ПЭП с использованием измеренного значения стрелы по оси X или наносятся оператором на стадии получения ручной настройки максимальной амплитуды эхосигнала от цилиндрической или полусферической поверхности образца по риске в геометрическом центре стандартного образца.

Время распространения (задержки) в призме (акустической задержке) автоматически вычисляется по времени задержки, вычисленному по максимуму огибающей эхосигнала, имеющего максимальную амплитуду , заданному расстоянию до отражателя () и скорости звука в образце (), с учётом - времени нарастания импульса, отвечающее времени между началом эхоимпульса и максимальной амплитудой эхоимпульса

Учёт времени нарастания импульса позволяет получать время задержки в призме и, следовательно, координаты пьезоэлемента не зависящее от формы импульса, то есть собственную характеристику ПЭП, не зависящие от электронных параметров дефектоскопа. Рассчитывается время, соответствующее пробегу импульса в одном направлении.

Координаты центра пьезоэлемента по осям X и Z рассчитываются через стрелу по оси X и время задержки в призме , где - скорость продольной скорости звука призме ПЭП, - угол наклона призмы, рассчитываемый по закону Снеллиуса . Корректное определение этих параметров, возможно только при задании правильной скорости звука в призме. По величине времени задержки в призме или координате пластине целесообразно оценивать степень износа протектора.

2.5.4 Измерение параметров диаграммы направленности и поля

Для расчета диаграммы направленности (ДН) в основной плоскости (угол ввода, ширина диаграммы направленности) используется нескольких различных алгоритмов, что определяет ход всей процедуры измерения параметров.

В голографическом режиме диаграмма направленности рассчитывается путём разложения измеренного поля, рассеянного на ненаправленном отражателе, в спектр плоских волн [65], что позволяет при цилиндрической симметрии отражателя восстанавливать одно сечение трёхмерной диаграммы направленности, а при сферической симметрии отражателя восстанавливать любые сечения трёхмерной диаграммы направленности, в том числе и диаграммы направленности в дополнительной плоскостиу Отметим, что в терминологии EN 12668-2 угол ввода в дополнительной плоскости называется «угол скоса». Алгоритм расчета описан в п. 2.2.5.

В одноэтапном режиме диаграмма направленности рассчитывается по набору эхосигналов от цилиндрической или полусферической поверхности стандартного образца (СО-3, СО-3Р, V1, СОП-СФ-55), что эквивалентно измерению эхосигналов от отверстия бокового сверления на глубине 15 или 44 мм. Это позволяет применить методику измерения диаграммы направленности и угла ввода в соответствии с ГОСТ 14782-86. Таким образом, при одноэтапном режиме калибровки требуется регистрация единственного В-скана. Подробное обоснование данного метода измерения диаграммы направленности, основанного на применении метода угловых спектров, изложено в 2.3.

В двухэтапном режиме на первом этапе при отражении от цилиндрической поверхности стандартного образца СО-3 определяется стрела ПЭП и все параметры импульса. На втором этапе по измеренным в автоматическом режиме эхосигналам, отраженным от отверстия бокового сверления в образце СО-2 на глубине 15 или 44 мм, с учетом расстояния от точки выхода луча до проекции центра отверстия на поверхность ввода ультразвука автоматически определяется диаграмма направленности.

Во всех случаях угол ввода определяется как угол, отвечающий максимуму диаграммы направленности, верхняя и нижняя границы диаграммы направленности определяются по уровню минус 6 дБ от максимума диаграммы направленности.

При измерении параметров иммерсионных ПЭП в качестве отражателя выступает ненаправленный отражатель - стержень с полусферическим концом в иммерсионной ванне, который может находиться в ближней или дальней зоне ПЭП. Диаграммы направленности рассчитываются только голографическим способом.

Эффективный размер пьезоэлемента рассчитывается по другим известным параметрам ПЭП - ширине диаграммы направленности по уровню 50% или 10%, эффективной частоте, скорости звука в стандартном образце и формы пьезопластины. Расчет проводится либо в соответствии с формулами, рекомендованными EN 12668-2 либо по формулам, принятым в практике УЗК [[] 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.].

Величина ближней зоны (расчетная) определяется по эффективным размерам пьезопластины , , эффективной частоте , углу ввода , углу наклона призмы , скорости ультразвука в стандартном образце и в призме , времени задержки в призме. Расчет проводится в соответствии с формулами, принятыми в практике УЗК для круглой пластины и для прямоугольной пластины .

Как можно видеть, расчетное значение соответствует величине ближней зоны вдоль акустической оси ПЭП, за вычетом пути, пройденного в призме.

АРД-диаграммы рассчитываются численно на основании следующих предположений Расчет АРД-диаграмм может быть также выполнен по номограммам [2] или с применением специальных расчетных программ [31, 32].:

· реальный излучатель (приемник) акустических колебаний заменяется на набор точечных излучателей (приемников);

· протяженный отражатель заменяется на набор точечных отражателей;

· акустические колебания распространяются в полупространстве однородной жидкой среды со скоростью распространения волн соответствующей скорости продольных или поперечных волн в твердом образце.

Набор эквивалентных площадей, для которых по умолчанию рассчитываются АРД-диаграммы составляет ряд 1 - 2 - 3 - 3.5 - 5 - 7 - 10 мм2, отвечающий типичным значениям отражающей способности искусственных дефектов при настройке чувствительности УЗК, но возможно задание оператором иного ряда эквивалентных площадей.

Функция шумов (ревеберационно-шумовая характеристика, РШХ) сохраняется и отображается вместе с АРД диаграммами. Усиление приемного тракта при записи РШХ должно соответствовать усилению, при котором наблюдается максимальная амплитуда эхосигнала от цилиндрической поверхности СО-3. Программа автоматически увеличивает усиление при увеличении глубины, повторяя методику ручного измерения функции шумов, рекомендованную ГОСТ 23702-90. В случае если амплитуда сигнала превышает диапазон АЦП, то усиление автоматически уменьшается. Для повышения надёжности измерения собственной шумовой характеристики ПЭП выполняется медианная фильтрация по пяти последовательно полученным эхосигналам. В момент записи РШХ в соответствии с ГОСТ 23702 ПЭП должен быть нагружен на акустическую нагрузку, но в случае если у ненагруженного ПЭП амплитуда шума увеличивается, допускается записывать РШХ ненагруженного ПЭП. В соответствии с EN 12668 ПЭП не должен быть нагружен и его рабочая поверхность должна быть насухо вытерта. По функции шумов в указанном диапазоне (по умолчанию 10-100 мкс) рассчитывается уровень шума в мВ.

Мертвая зона согласно ГОСТ 23829-85 [[] ГОСТ 23829-85 «Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения»], определяется как часть объекта, прилегающая к поверхности ввода, в которой не обнаруживаются несплошности. Методика определения мертвой зоны, реализованная в системе заключается в автоматическом определении глубины, при которой АРД-диаграмма, соответствующая эквивалентной площади отражателя 3 мм2 на 6 дБ превышает амплитуду шумов, хранящуюся в РШХ. В результате определяется принадлежность величины мертвой зоны одному из стандартных диапазонов «3-6 мм», «6-8 мм», «8-12 мм», «12-24 мм» или «более 24 мм». Необходимо учитывать, что мертвая зона - это параметр системы «дефектоскоп + ПЭП», поэтому результат измерения мертвой зоны системой может не быть воспроизведен на определенном дефектоскопе.

Фокусное расстояние фокусирующего иммерсионного ПЭП рассчитывается как глубина максимума амплитуды поля излучения, восстановленного методом угловых спектров [[] Ermert, H, Karg, R. Multifrequency acoustical holography. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. 1979, Vol. 26, Issue 4, pp. 279-285., [] 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.] по эхосигналам от точечного отражателя в ближней зоне. Для нефокусирующего ПЭП в качестве фокуса принимается максимум рассчитанной АРД-диаграммы от минимального по площади отражателя, то есть величина ближней зоны.

Протяженность фокальной области (длина фокуса, ширина фокуса в основной и дополнительной плоскости) автоматически измеряется как разница координат соответственно и , при которых амплитуда от отражателя превышает уровень минус 6 дБ от максимума, соответствующего фокусному расстоянию. Для вычисления используются либо АРД-диаграммы, либо восстановленное поле ПЭП.

Амплитуда продольной, поперечной и поверхностной волны (в соответствии с DNV OS-F101) фиксируется при указании оператором эхосигнала от полусферической или полуцилиндрической поверхности образца (для продольной или поперечной волн) или от грани того же образца (для поверхностной волны).

Равномерность амплитуды поля широкозахватного ПЭП автоматически определяется после выполнения регистрации эхосигналов при перемещении ПЭП по поверхности стандартного образца СОП-СФ-55 или в иммерсионной ванне; рассчитывается вектор, содержащий максимальные значение огибающей эхосигнала вдоль широкой стороны пластины. При указании признака широкозахватности ПЭП, данная характеристика заменяет собой диаграмму направленности в дополнительной плоскости.

2.5.5 Выбор параметров регистрации данных и построение сценария калибровки

При программной реализации данной методики необходимо учитывать, что часть параметров ПЭП не измеряется непосредственно, а рассчитывается через другие параметры. В силу многообразия вариантов процедуры измерения параметров ПЭП, последовательности вызова расчётных процедур предполагается удобным объединить процедуру измерения в составляемый квалифицированным специалистом сценарий калибровки, который проводит оператора через набор обязательных этапов с настроенными заранее параметрами, с регистрацией успешного завершения каждого этапа.

Одним из приоритетов при создании реальной системы для измерения параметров ПЭП является максимальная автоматизация настройки аппаратуры и проведения измерений, поэтому при формировании сценария проведения калибровки указываются общие параметры, подходящие для большинства применяемых на конкретном предприятии ПЭП.

Выбор шага сканирования обосновывается исходя из компромисса между высокой скоростью регистрации данных и ограничением, связанным с возможностью точного расчета пространственного спектра измеренных голограмм. Значение шага рекомендуется устанавливать в соответствии с таблицей 2.2 или с формулой где - скорость волны в материале объекта контроля в мм/мкс, - верхняя частота преобразователя в МГц, - верхняя граница диаграммы направленности ПЭП (в основной или в дополнительной плоскости). Формула справедлива для контактных ПЭП или для иммерсионных ПЭП с отражателем в дальней зоне. Для иммерсионных ПЭП и измерения поля в ближней зоне, шаг не должен превышать .

Таблица 2.2. Рекомендованные шаги сканирования

Тип ПЭП	Номинальная эффективная частота, МГц	Рекомендуемый шаг сканирования, мм
Контактные прямые ПЭП	< 5	0,5
	? 5	0,3
Контактные ПЭП продольной волны с углами ввода ? 45є	< 5	0,3
	? 5	0,2
Контактные ПЭП продольной волны с углами ввода > 45є	< 5	0,3
	? 5	0,2
Контактные ПЭП поперечной волны с углами ввода ? 45є	< 5	0,2
	? 5	0,1
Контактные ПЭП поперечной волны с углами ввода > 45є	< 5	0,1
	? 5	0,1
Иммерсионные ПЭП	< 5	0,1
	? 5	0,05
	? 10	0,02

В качестве зоны сканирования по осям x и y при измерении параметров контактных ПЭП рекомендуется выбирать величину в два раза превышающую проекцию геометрических размеров пьезопластины на горизонтальную плоскость соответствующая

Временная развёртка настраивается в сценарии проведения измерений отдельно для ПЭП, работающих на продольных волнах (15-25 мкс), отдельно для ПЭП на поперечных волнах (30-50 мкс). Такой выбор позволяет разделить появление сигналов, соответствующих «неправильному» типу волны.

Однако общая рекомендация по выбору зоны сканирования и временной развёртки состоит в том, что регистрироваться должны все эхосигналы от отражателя вплоть до их спадания на уровень шумов.

3. Разработка системы калибровки ПЭП Авгур 5.4

3.1 Основные требования к разрабатываемой системе

3.1.1 Требования предприятий-заказчиков

Среди основных заказчиков разрабатываемой системы калибровки ПЭП выступило ОАО «Выксунский металлургический завод» и Департамент пути и сооружений ОАО «РЖД». При разработке и последующей модернизации системы калибровки АВГУР 5.4 предприятиями-заказчиками были выдвинуты следующие основные требования:

1. Требуется гибкость применения системы на различных предприятиях, в соответствии с требованиями и стандартами, действующими на этих предприятиях.

2. Перечень измеряемых параметров должен соответствовать EN 12668-2 и DNV DNV OS-F101 (требование ОАО «ВМЗ»).

3. Перечень измеряемых параметров должен соответствовать эксплуатационной документации на штатные средства дефектоскопии рельсов и процедура измерения параметров должна выполняться на стандартном образце предприятия СО-3Р (требование ОАО «РЖД»).

4. Требуется максимально уменьшить субъективное участие оператора в процессе настройки системы и проведении измерений.

5. Требуется обеспечить долговременное хранение паспортов ПЭП в базе данных, с возможностью последующего статистического анализа или отслеживания изменения параметров ПЭП в процессе эксплуатации.

6. Требуется иметь возможность отслеживать попадание значений параметров ПЭП в допустимые нормативными документами пределы.

7. Должны измеряться параметры всех применяемых типов ПЭП (контактные, иммерсионные, прямые и наклонные, совмещенные и раздельно-совмещенные, фокусирующие и не фокусирующие).

8. При измерении параметров ПЭП в цилиндрических корпусах требуется исключить требование на точность установки азимута ПЭП (требование ОАО «ВМЗ»).

9. При измерении параметров ПЭП в цилиндрических корпусах на образце СО-3Р необходимо иметь возможность азимутального разворота ПЭП с фиксацией для нанесения на корпус ПЭП направления акустической оси.

10. Для измерения параметров широкозахватных иммерсионных ПЭП требуется разработать специальный отражатель, обеспечивающий с одной стороны возможность измерения диаграммы направленности и равномерности поля, а с другой стороны обеспечивающий приемлемое отношение сигнал/шум.

11. Рабочие частоты ПЭП ограничены диапазоном (1,2 - 10) МГц.

3.1.2 Требования в соответствии со стандартами

Для измерения импульсной характеристики ГОСТ 23702 требует иметь широкополосный усилитель в диапазоне (0,16-30) МГц, с погрешностью установки коэффициента усиления ±0,5 дБ в диапазоне 0-60 дБ, осциллограф должен иметь погрешность измерения амплитуд и временных интервалов не более 5%. EN 12668-2 требует применение осциллоскопа с частотой дискретизации 100 МГц. ASTM-E 1065 предполагает использование генератора ударного импульса с низким выходным сопротивлением и высоким входным сопротивлением (500 Ом) для измерения эхоимпульсной и частотной характеристики.

Требования к пространственному и временному разрешению при характеристике высокочастотных медицинских гидрофонов изложены в ГОСТ 8.555-91 [[] ГОСТ 8.555-91. «Характеристики и градуировка гидрофонов для работы в частотном диапазоне от 0,5 до 15 МГц».] и составляют не более 0,1 мм и 0,06 мкс соответственно, данные показатели могут быть приняты во внимание при измерении параметров иммерсионных ПЭП. Исходя из требований к шагу сканирования при измерении параметров иммерсионных ПЭП с частотами до 10 МГц (параграф 2.5.5), требуется минимальный шаг сканирования не более 0,02 мм. Пространственные и временные пределы разрешения, выбранные для реализации в системе АВГУР 5.4, составляют 0,01 мм и 0,025 мкс соответственно.

В качестве цифрового осциллографа в разрабатываемой системе предложено использовать обычную плату сбора данных систем АВГУР, дополненную набором демпфирующих сопротивлений и аттенюатором на 20 дБ. Для уменьшения погрешности измерения амплитудных и временных интервалов используется цифровая интерполяция.

Для измерения параметров иммерсионных ПЭП требуется набор сферических отражателей:

1. =2 мм при 10,0 МГц;

2. =5 мм при 10,0 1,0 МГц;

3. =10 мм при 10 МГц;

Принято решение использовать для измерения параметров контактных ПЭП полусферический образец радиусом 55 мм, образцу присвоено наименование СОП-СФ-55.

ГОСТ 23702-90 рекомендует использование генератора синусоидальных сигналов для измерения диаграммы направленности ПЭП на частоте максимума преобразования ПЭП. При этом EN 12668-2 предполагает измерение диаграммы направленности с применением генератора зондирующих импульсов конкретного дефектоскопа. На практике (ГОСТ 14782-86) измерение параметров диаграммы направленности также проводятся в импульсном режиме. Алгоритмы, разработанные в рамках данной работы (Глава 2), позволяют рассчитывать как импульсные диаграммы направленности, так и диаграммы направленности на произвольной частоте. Следовательно, необходимо включить выбор режима расчёта в сценарий проведения калибровки.

Выдержка из ГОСТ 23702 в части требований к устройству для измерения диаграммы направленности ПЭП: «Устройство ориентации должно обеспечивать измерение расстояния от ПЭП до отражателя в направлении оси Х1 с погрешностью в пределах ±0,25 мм … и автоматическое перемещение ПЭП по поверхности акустической нагрузки с вариацией акустического контакта не более 1 дБ…». Для уменьшения погрешности измерения угла ввода и стрелы из-за нестабильности акустического контакта ГОСТ 23702 рекомендует повторить измерения пять раз и вычислить среднеарифметические значения. В монографии [9] отмечено, что при помещении ПЭП в раму с двумя взаимно перпендикулярными осями и обеспечении постоянного усилия на рамы 0,1-0,6 Н, выполнении притирания ПЭП при нескольких перемещениях, изменения амплитуды из-за акустического контакта при перемещении ПЭП составят не более чем 0,2 дБ. ASTM-E 1065 рекомендует использование механизированного привода и силу прижатия ПЭП 1 - 2,25 кг. В техническое задание на систему в итоге было включено требования на силу прижатия 10 Н.

ГОСТ 23702-90 содержит следующее примечание «Допускается применять методы и средства измерений параметров ПЭП, отличные от указанных в стандарте, если это не увеличивает погрешность измерений», поэтому необходимо провести определение погрешности измерений, реализуемых разработанной системой по предложенной методике.

Все перечисленные требования были проанализированы и обобщены, составлены технические задания на несколько вариантов системы АВГУР 5.4.

3.2 Описание системы

Система АВГУР 5.4 состоит из блока системного, представляющего собой цифровой ультразвуковой дефектоскоп, содержащий платы аналого-цифрового преобразователя, управления приемо-передающим трактом и шаговыми двигателями; прецизионного сканирующего устройства, обеспечивающего перемещение ПЭП по поверхности стандартного образца или в горизонтальной плоскости в пределах иммерсионной ванны [[] Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Руководство по эксплуатации. 180.00.00.00.00 РЭ. М.: НПЦ «ЭХО+», 2008. _ 103 с., [] Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4 (версия ОАО «РЖД» v. 5.48). Руководство по эксплуатации. 180.00.00.00.00 РЭ. М.: НПЦ «ЭХО+», 2008. _ 50 с., [] 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.]. Технические характеристики системы приведены в таблице 3.1.

Система предназначена для измерения параметров контактных и иммерсионных пьезоэлектрических преобразователей. Поддерживается калибровка прямых и наклонных, совмещенных и раздельно-совмещенных, фокусирующих и не фокусирующих ПЭП с эффективными частотами от 0,8 до 10 МГц.

Система комплектуется однокоординатным сканером для обеспечения измерения большей части параметров контактных ПЭП за исключением параметров трёхмерной диаграммы направленности и стрелы в дополнительной плоскости. При комплектации двухкоординатным планшетным сканером и специально разработанным полусферическим образцом система позволяет измерять параметры и в дополнительной плоскости. При комплектации компактной иммерсионной ванной и двухкоординатным сканером, выполняется измерение параметров иммерсионных ПЭП. На. Рис. 3.1 система показана в нескольких вариантах комплектации, указаны основные составные части системы. В приложении 1 схема системы описана более подробно.

Набор прижимов и держателей, входящих в состав системы позволяет проводить калибровку ПЭП в круглых и прямоугольных корпусах различных типоразмеров. На блоке системном установлены коаксиальные разъемы типа СР-50.

Система предназначена для эксплуатации в помещениях при значениях рабочих температур от +10 С до +35 С и относительной влажности воздуха 80% при температуре плюс 25 С, однако калибровку рекомендуется проводить в соответствии с ГОСТ 23702 при температуре (20 ± 5) °С.

Система реализует измерение параметров ПЭП в соответствии с методикой, описанной в Главе 2.

Процедура измерения параметров ПЭП с применением системы АВГУР 5.4 сведена к измерению единственного файла (В-скана или С-скана) с эхосигналами, записи реверберационно-шумовой характеристики и дальнейшему автоматическому расчету параметров.

Время выполнения измерений и измерения основных параметров одного серийного ПЭП до выдачи паспорта при использовании однокоординатного сканера не превышает 2 минут. При использовании двухкоординатного сканера и определении параметров в дополнительной плоскости время на калибровку одного ПЭП составляет около 15 минут. Таким образом, система позволяет сократить время проведения измерений и значительно упростить процедуру, что позволяет снизить требования к квалификации оператора.

Рис. 3.1 - Общий вид системы калибровки АВГУР 5.4. Ноутбук (1), блок системный (2), двухкоординатный сканер с установленным полусферическим образцом (3), с иммерсионной ванной (4), однокоординатный сканер со стандартным образцом СО-3Р (5), однокоординатный сканер со стандартным образцом СО-3, универсальными прижимами для ПЭП в круглых и в прямоугольных корпусах (6)

3.3 Технические характеристики

Таблица 3.1. Основные технические характеристики системы АВГУР 5.4

Наименование технической характеристики	Значение
Длительность зондирующего сигнала ударного типа на активной нагрузке 50 Ом и при максимальной амплитуде, нс	не более 100
Длительность переднего фронта зондирующего сигнала ударного типа на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, нс	не более 10
Максимальная амплитуда зондирующего импульса, В	200±20
Максимальное значение эффективного выходного импеданса генератора зондирующего сигнала, измеренное при максимальной амплитуде, Ом	не более 5
Диапазон регулировки усиления, дБ	не менее 70
Предел допускаемой абсолютной погрешности установки коэффициента усиления, дБ	±0,5
Максимальное измеряемое значение амплитуды входного сигнала (при минимальном значении коэффициента усиления), В	100,1
Полоса пропускания приемного тракта по уровню -3 дБ (при неравномерности ±1 дБ), МГц	0,5-15
Динамический диапазон ВРЧ, дБ	не менее 40
Банк демпфирующих сопротивлений приемного тракта, Ом	от 50 до 500 с шагом 50
Эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведенное к входу усилителя в полной полосе пропускания, мкВ	не более 80
Минимальный шаг сканирования по осям X и Y, мм	не более 0,02
Предел допускаемой абсолютной погрешности перемещения ПЭП на апертуре 200 мм, мм	±1
Габариты (ДЧШЧВ): двухкоординатного сканирующего устройства, мм однокоординатного сканирующего устройства, мм блока системного, мм	560Ч430Ч394 570Ч240Ч250 160Ч270Ч230

3.4 Технические решения, реализованные в системе калибровки

ПЭП возбуждается ударным импульсом отрицательной полярности с амплитудой до 200 В и длительностью не более 100 нс на нагрузке 50 Ом. Генератор импульса имеет низкое выходное сопротивление (менее 5 Ом), что избавляет от необходимости включать ПЭП через согласующие цепи. Широкая полоса спектра импульса позволяет использовать рекомендованный ГОСТ 23702 метод измерения коэффициента двойного преобразования.

Реализовано схемотехническое решение, позволяющее измерить форму импульса возбуждения при нагрузке на ПЭП, для измерения коэффициента двойного преобразования с учетом реальной амплитуды и спектра импульса возбуждения. Для этого использован аттенюатор с постоянным коэффициентом ослабления 1:100 или 1:400.

Реализован банк переключаемых демпфирующих сопротивлений приемного тракта в диапазоне 0-500 Ом, что позволяет выполнять согласование ПЭП, предназначенных для работы с разными дефектоскопами.

Предложен набор мишеней для иммерсионного режима, в том числе для измерения параметров широкозахватных ПЭП. Для измерения параметров обычных ПЭП используются стержни с полусферической вершиной в соответствии с ГОСТ 23702 и EN-12668. Для широкозахватного ПЭП с длиной пленки из ПВХ 60 мм с рабочей частотой 10 МГц отношение сигнал/шум при выявлении стандартного отражателя полусферической формы составляло 0 дБ, то есть выявить эхосигнал не удавалось вообще, а при использовании линейного отражателя в виде пластины шириной 0,4 мм со скруглённой гранью, показанного на Рис. 3.2 отношение сигнал/шум возросло до 16-18 дБ. Линейная мишень «интегрирует» поле излучения ПЭП и, таким образом, становится возможным измерять диаграмму направленности в основной и дополнительной плоскостях, а также равномерность поля широкозахватного ПЭП. Данный подход отвечает исследованию полей гидроакустических антенн линейным зондом, как это рекомендуется в [65, [] Боббер Р.Д. Гидроакустические измерения. М.: Мир, 1974. 362 с.]. Применимость данного отражателя при углах падения менее 5° обоснована анализом формы отражённых импульсов, их сходства с формой импульса, отражённого от дна иммерсионной ванны.

За счет отказа от сканирующего устройства с шестью степенями свободы в иммерсионном режиме, существенно упрощена конструкция стенда для калибровки иммерсионных ПЭП, обеспечены компактные размеры иммерсионной ванны. Имея лишь сканер с двумя двигателями, система позволяет измерять и диаграмму направленности ПЭП и параметры фокуса. Для измерения параметров контактных и иммерсионных ПЭП используется одно и то же сканирующее устройство.

Разработаны прижимы, обеспечивающие азимутальный разворот ПЭП и вставок для дефектоскопии рельсов с возможностью оценки угла скоса по образцу СО-3Р.

Разработан алгоритм вычитания усреднённого (медианного) по всему В-скану эхосигнала для отсечения шумов реверберации.

С целью уменьшения погрешности дискретизации выполняется интерполяция эхосигналов до частоты 160 МГц.

Введена возможность отслеживать попадание значений параметров ПЭП в допустимые нормативными документами допуски. Номинальные и допустимые значения параметров, так же как и форма паспорта ПЭП могут быть настроены для конкретного случая применения системы. Примеры паспортов ПЭП по формам, согласованным с Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД» и в соответствии с требованиями EN 12668-2 приведёны на Рис. 3.3.



Рис. 3.2 - Отражатель для иммерсионного широкозахватного ПЭП (слева) и поле широкозахватного ПЭП, измеренное вдоль длинной стороны при сканировании перпендикулярно линейному отражателю.

Методика измерения параметров ПЭП реализуется в виде сценария, то есть описания процесса измерения на уровне перечня процедур с заранее настроенными параметрами. Оператор системы проходит в диалоговом режиме все этапы измерения параметров ПЭП и выполняет тот минимум операций, который необходим. В основном программа выполняет операции автоматически. Так, временные развёртки для измерения параметров ПЭП продольной и поперечной волны на образце с априорно известным радиусом заданы в сценарии, все расчёты также выполняются автоматически.

Далее приведены некоторые варианты наборов методических параметров с кратким описанием основных этапов:

· Калибровка на СО-3 (голографическая) (одномерное сканирование, определение всех характеристик кроме параметров в дополнительной плоскости, параметры расчета заданы в соответствии с требованиями голографической системы, то есть измерения полосы пропускания и диаграммы направленности по уровням минус 20 дБ, расчёт параметров фокусировки, расчёт АРД-диаграмм).



Рис. 3.3 - Примеры паспортов ПЭП типа выданных в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на штатные средства дефектоскопии рельсов (слева) и в соответствии с требованиями EN 12668-2 (справа).

· Калибровка на СОП-СФ-55 (в соответствии с EN 12668-2) (двумерное сканирование, запись РШХ, определение всех характеристик, в основной и дополнительной плоскостях, параметры расчета в соответствии с EN 12668, расчёт АРД-диаграмм).

· Калибровка иммерсионная (сначала определение импульсной характеристики по донному сигналу, запись РШХ, затем двумерное сканирование и измерение эхосигналов от точечного отражателя, расчёт параметров в соответствии с EN 12668-2).

· Калибровка на СО-3Р (ПЭП, применяемые для УЗК рельсов) (запись импульсной характеристики, одномерное сканирование и измерение эхосигналов от цилиндрической поверхности СО-3Р, запись РШХ, определение всех требуемых характеристик, для расчёта диаграммы направленности используется алгоритм с переносом элементарного отражателя на глубину 44 мм, расчёт АРД-диаграмм, далее выполняется проверка выхода параметров за допустимые границы, выдается паспорт ПЭП).

Благодаря такому подходу обеспечивается гибкость применения системы на различных предприятиях для решения различных задач.

3.5 Анализ погрешностей измерения параметров

Важнейшей характеристикой любой измерительной системы является точность измерения значений физических величин, определяемая сравнением результата измерения с истинным или действительным (условно истинным) значением. Как известно [[] РМГ 29-99. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения] погрешности могут быть разделены на инструментальные погрешности, связанные с параметрами аппаратной части, такими как эффекты дискретизации аналоговых сигналов, погрешность усилителей сигналов и методические погрешности, определяемые методикой проведения измерений и субъективным фактором. Отдельно рассматриваются систематическая и случайная составляющие погрешности, основная и дополнительная погрешности средств измерений, считая, что дополнительная погрешность связана с функциями влияния влияющих величин относительно своих нормальных значений. Терминология в области обеспечения точности методов и средств измерений в соответствии с международными стандартами приведена в стандартах серии ГОСТ Р ИСО 5725 [[] ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения, [] ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод оценки показателей прецизионности]. Показателем правильности, как степени близости измеренного значения к его истинному значению, обычно является значение систематической погрешности. В свою очередь прецизионность - степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных установленных условиях. Эта характеристика зависит только от случайных факторов и не связана с истинным или условно истинным значением измеряемой величины. Мера прецизионности обычно вычисляется как стандартное (среднеквадратичное) отклонение результатов измерений, выполненных в определенных условиях. Экстремальные показатели прецизионности - повторяемость (repeatability) и воспроизводимость (reproducibility) регламентируют и в отечественных нормативных документах, в том числе в государственных стандартах на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) [[] Коншина В.Н., Дымкин Г.Я. Современные подходы к аттестации методик ультразвукового контроля. - Дефектоскопия. №2, 2008, с. 3-14.]. Связи метрологических характеристик средств измерений и погрешности средств измерений посвящен ГОСТ 8.009-84 «Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» [[] ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений] и сопровождающие его методические пояснения [[] Методический материал по применению ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений»]. В данном документе упомянута задача рационального сокращения числа нормируемых метрологических характеристик и уменьшения требований к метрологическим характеристикам во избежание повышенных затрат на метрологическое обеспечение измерений. В выполненной работе обосновывается достаточность метрологических характеристик системы, нормируемых по техническим условиям. Предельные допустимые погрешности измерения параметров ПЭП приведены в ГОСТ 23702-90 [46]. В этом же стандарте приведено следующее примечание: «Допускается применять методы и средства измерений параметров ПЭП, отличные от указанных в стандарте, если это не увеличивает погрешность измерений».

...