Начальник лаборатории
Базылев Петр Владимирович
Email: bazylev@dfvniiftri.ru
Тел: +7 (4212) 381-946
Время работы: понедельник – пятница с 9.00 до 18.00.
Адрес: г. Хабаровск, ул. Карла Маркса, 65, офис: 315.
Основные направления деятельности:
- метрологическое обеспечение средств измерений акустических параметров распространения (скоростей и коэффициентов затухания продольных, поперечных и поверхностных волн) и физико-механических характеристик (модуля Юнга, модуля сдвига, коэффициента Пуассона) твердых сред;
- разработка и создание высокоточных средств измерений акустических и физико-механических характеристик твердых сред;
- разработка и создание средств измерений высшей точности для неразрушающего контроля качества материалов и изделий:
- дефектоскопия,
- толщинометрия,
- структуроскопия;
- сейсмометрия;
- виброметрия;
- исследования физических свойств конденсированных сред.
Научной основой разработок являются результаты исследований дистанционных бесконтактных широкополосных методов генерации и приема ультразвуковых колебаний в различных средах и наиболее перспективных из их числа: лазерного и емкостного методов генерации и приема. Разработка лазерного и емкостного методов генерации и приема позволила реализовать измерительные технологии, которые обеспечили наивысшую точность создаваемых измерительных средств.
Главные направления деятельности лаборатории реализуются с использованием разработанных лазерных и емкостных измерительных технологий.
Базовыми приборами лазерных измерительных технологий являются:
- твердотельный импульсный лазер;
- лазерный оптический интерферометр.
Твердотельный импульсный лазер работает в режиме излучения коротких ~ 30*10-9сек и сверхкоротких ~3*10-9сек оптических импульсов.
Лазерный интерферометр обеспечивает дистанционный бесконтактный высокочувствительный прием смещений в акустической волне в диапазоне частот (0 – 1012) Гц.
Базовыми приборами емкостных измерительных технологийявляются емкостные преобразователи с тонкопленочным диэлектриком, работающие как в режиме генерации, так и в режиме приема ультразвуковых волн.
ЭТАЛОННАЯ БАЗА
На начальном этапе развития лаборатории (1972 – 1992 годы) коллективом лаборатории были разработаны и созданы ряд установок высшей точности (УВТ) для воспроизведения и измерения акустических параметров твердых сред. Эти установки обладали наивысшей точностью в России и служили для метрологического обеспечения акустических средств измерений и средств неразрушающего контроля.
Дальнейшие работы по совершенствованию этих установокв период с 2010 по 2014 гг. привелик созданию целого ряда государственных эталонов. Итогом всей этой работы стало создание в 2014 году государственного первичного эталона единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах ГЭТ 189-2014 в составе четырех эталонных установок. В перспективе предполагается разработать и ввести в состав ГЭТ 189 -2014 эталонную установку для измерения физико-механических характеристик твердых сред: модуля Юнга, модуля сдвига, коэффициента Пуассона.
Одновременно был разработан рабочий эталон единиц скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 2000 до 7000 м/с, коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 0,2 до 2000 дБ/м, скорости распространения сдвиговых ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 1000 до 4000 м/с.
Государственные эталоны представлены ниже.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАЛОН ЕДИНИЦ СКОРОСТЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯИ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ ГЭТ 189-2014
Назначение: обеспечение единства измерений в сфере ультразвукового неразрушающего контроля и акустических измерений в твердых средах.
Метрологические характеристики.
1. Эталонная установка для измерения скоростей распространения продольных и сдвиговых ультразвуковых волн в твердых средах.
|
Диапазон воспроизведения единицы скорости распространения продольных ультразвуковых волн |
(5000 ÷ 6500) м/с |
|
Диапазон частот |
(0,5 ÷ 25) МГц |
|
СКО |
4,6 · 10-7/d, (где d– толщина меры, м) |
|
НСП |
1,4 · 10-4 |
|
Диапазон воспроизведения единицы скорости распространения сдвиговых ультразвуковых волн |
(2000 ÷ 4000) м/с |
|
Диапазон частот |
(0,5 ÷ 10) МГц; |
|
СКО |
5,0 · 10-4 |
|
НСП |
2,0 · 10-3 |
2. Эталонная установка для измерения скорости распространения поверхностных ультразвуковых волн в твердых средах.
|
Диапазон воспроизведения единицы скорости распространения поверхностных ультразвуковых волн |
(2000 ÷ 3500) м/с |
|
Диапазон частот |
(0,3 ÷ 30) МГц |
|
СКО |
3,0 · 10-5 |
|
НСП |
6,0 · 10-5 |
3. Эталонная установка для измерения коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в твердых средах.
|
Диапазон воспроизведения единицыкоэффициента затухания продольных ультразвуковых волн |
(0,2 ÷ 500) дБ/м |
|
Диапазон частот |
(1 ÷ 50) МГц |
|
СКО |
0,01 ¸ 0,07 |
|
НСП |
0,01 ¸ 0,07 (в зависимости от толщины меры и значения коэффициента затухания) |
Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах ГЭТ 189-2014 возглавляет Государственную поверочную схему для средств измерений скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах (Приказ Росстандарта от 29.12.2018 №2842).
Государственный рабочий эталон единиц скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 2000 до 7000 м/с, коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 0,2 до 2000 дб/м, скорости распространения сдвиговых ультразвуковых волн в твердых средах 1 разряда в диапазоне значений от 1000 до 4000 м/с.
Тип конструкции – стационарная установка в которой реализованы бесконтактные (отсутствует контактный слой и промежуточный слой жидкости) емкостные методы генерации и приема ультразвуковых волн.
Основные технические и метрологические характеристики:
Скорость продольных волн
|
Диапазон скоростей продольных ультразвуковых волн, м/с |
от 2000 до 7000 |
|
Диапазон рабочих частот, МГц |
от 1 до 50 |
|
Диапазон толщин мер скорости, мм |
от 2 до 150 |
|
Пределы допускаемых основных относительных погрешностей, ,отн. ед. |
от 2∙10-4 до 1∙10-3 |
Скорость (групповая) сдвиговых волн
|
Диапазон скоростей сдвиговых ультразвуковых волн, м/с |
от 1000 до 4000 |
|
Диапазон рабочих частот, МГц |
от 0,5 до 10 |
|
Диапазон толщин мер скорости, мм |
от 5 до 50 |
|
Пределы допускаемых основных относительных погрешностей, ,отн. ед. |
от 2∙10-3 до 5∙10-3 |
Коэффициент затухания продольных волн
|
Диапазон коэффициентов затухания продольных ультразвуковых волн, дБ/м |
от 0,2 до 2000 |
|
Диапазон рабочих частот, МГц |
от 1 до 50 |
|
Диапазон толщин мер скорости, мм |
от 2 до 100 |
|
Пределы допускаемых основных относительных погрешностей, отн. ед. |
от 0,04 до 0,15 |
РАЗРАБОТКА ПРЕЦИЗИОННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ.
С начала 1970х годов задачей лаборатории была разработка прецизионных средств измерений для научных исследований и производства. Так, для ряда институтов Дальневосточного отделения Российской Академии наук были созданы приборы различного назначения, представленные ниже.
1. Прецизионная лазерная установка для измерений скорости ультразвука в жидких средах.
В измерительной установке реализован импульсный метод измерения скорости распространения ультразвуковых волн в жидких средах, который включает:
- точечное дистанционное лазерное возбуждение (через стальной протектор) коротких, длительностью (30-40) нс на полувысоте, акустических импульсов ультразвуковых волн в жидкости, помещенной в термостатированную кювету известной длины Lб;
- бесконтактную регистрацию акустических сигналов широкополосным лазерным интерферометрическим приемником (диапазон частот 0,5-20 МГц);
- измерение времени распространения T ультразвуковых импульсов на известной акустической базе;
- введение поправок на время распространения ультразвукового импульса в протекторе и на изменение длительности переднего фронта импульса.
Интерферометрический скважинный приемник сигналов сейсмоакустической эмиссии.
внешний вид интерферометрического модуля (без корпуса)
Технические характеристики оптического интерферометрического приемника в составе трехкомпонентного сейсмоакустического скважийного прибора представлены в таблице:
|
Характеристика |
Значение |
|
Полоса воспроизведения частот, Гц |
0-500 |
|
Порог чувствительности, м/Гц1/2 |
2 * 10-13 (0,01 нм в полосе 1 кГц) |
|
Чувствительность, В/м |
2*106 |
|
Динамический диапазон, нм (дБ) |
0,1-50 (53) |
2. Устройство для измерения деформаций и смещений сложных инженерных сооружений.
Область применения: оперативный контроль и мониторинг состояния крупных инженерных сооружений, таких как здания, мосты, тоннели, железнодорожные пути, нефтедобывающие платформы, продуктопроводы, котлы, сосуды высокого давления, паропроводы и т.д.
Назначение - измерение деформаций и смещений объектов на низких и инфранизких частотах, накопление и архивирование данных.
Описание - основные узлы устройства включают: емкостный преобразователь
деформаций и смещений, электронный блок преобразования изменения емкости в напряжение, блок аналого-цифрового преобразователя, блок управления и индикации, блок электронной памяти, блок интерфейса, блок питания. Для обработки данных разработано программное обеспечение для IBM-совместимых компьютеров.
Технические характеристики представлены в таблице:
|
Диапазон измеряемых смещений |
±5мм |
|
Предельно допустимая погрешность измерения |
не более 2% |
3. Измеритель коэффициента преобразования ультразвуковых преобразователей – ИВАХ.
Установка предназначена для аттестации ультразвуковых преобразователей, применяемых в дефектоскопии и виброметрии, периодической поверки и калибровки преобразователей, контроля технологии изготовления преобразователей.
Метрологические характеристики
|
Диапазон коэффициентов преобразования, В/м |
5х105 – 2х109 |
|
Диапазон частот ультразвуковых колебаний, МГц |
0,1-5,0 |
|
Диапазон измерения касательной составляющей волнового вектора на частоте , м-1 |
0-2х10-3 |
|
Относительная погрешность измерений, % |
20 |
4. Оптические приемники для акустических измерений в твердом теле.
4.1 «Оптические приёмники для ультразвуковых поверхностных волн»
|
Характеристика |
Диаметр зоны приема d, мкм |
|
|
300 |
40 |
|
|
Полоса воспроизведения частот, МГц |
0,05¸7 |
0,05¸50 |
|
Чувствительность, В/м |
5×105 |
|
|
Порог чувствительности, м/Гц-1/2 |
4.0*10-11 |
1.5*10-10 |
|
Динамический диапазон, дБ |
50 |
|
4.2 «Оптические приёмники для ультразвуковых объёмных волн
Таблица 1
|
Техническая характеристика |
Оптический приемник |
|
|
1 тип |
2 тип |
|
|
Полоса воспроизведения частот, МГц*) |
(0,05-50) |
(0,05-50) |
|
Чувствительность, В/м |
2,5×105 |
5×105 |
|
Порог чувствительности, м/Гц1/2 |
1,0×10-10 |
1.5×10-10 |
|
Динамический диапазон, дБ |
50 |
45 |
* при d=40 мкм
Таблица 2
|
Технические характеристики |
Оптический приемник |
|
|
Вариант1: фотодиоды ФД-21КП |
Вариант2: фотодиоды ЛФД-2 |
|
|
Чувствительность, В/м |
5,0·104 |
3,3·107 |
|
Порог чувствительности, м |
1,5·10-10 |
7,0·10-10 |
|
Полоса воспроизведения частот, Гц |
~ 108 |
2,2·109 |
|
Динамический диапазон, дБ |
45 |
35 |
*Порог чувствительности рассчитывается по формуле: 1.5·10-14 м/Гц1/2 (Df)1/2 , где (Df) – полоса рабочихчастот.
5. Лазерный интерферометрический измеритель показателя преломления в морской воде.
6. Погружное (до 1000м ) устройство для измерения коэффициента акустической нелинейности в морской воде.
7. Лазерное устройство для измерения параметров ультразвуковых сигналов.
8. Сканирующий интерферометр фабри - перо для регистрации рассеянного излучения при лидарном зондировании атмосферы.
9. Лазерные медицинские установки различного назначения: лазерные терапевтические установки на базе he+ne - лазера мощностью 15 мвт лу-1; стоматологические лазерные терапевтические установки на базе he+ne - лазера мощностью 7 мвт; установка на базе маломощного аргонового лазера для послеоперационной реабилитации в отделении хирургии магистральных сосуд.
В 1997 году коллектив лаборатории участвовал в конкурсе на соискание Медали «W.K.ROENTGEN – С.Я. Соколов» и стал лауреатом этого конкурса с присуждением медали за достижения в области неразрушающего контроля.
Метрологические услуги
Калибровка и поверка СИ по параметрам распространения ультразвуковых волн в твердых средах.
|
1. |
Измерители скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах; структуроскопы |
Ультразвуковые волны продольные (2000 ― 7000) м/с сдвиговые – (2000 ― 4000) м/с Рэлеевские – (2000 ― 3500) м/с Коэффициент затухания ультразвуковых волн (5 ― 2000) дБ/м |
ПГ ±0,5 % ПГ ±5 % ПГ ±0,25 % ПГ ±(25 ― 30)% |
|
2. |
Меры скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн; калибровочные и стандартные образцы для поверки ультразвуковой аппаратуры |
Ультразвуковые волны продольные (2000 ― 7000) м/с сдвиговые – (2000 ― 4000) м/с Рэлеевские – (2000 ― 3500) м/с Коэффициент затухания ультразвуковых волн (5 ― 2000) дБ/м |
ПГ ±(0,03 ― 1,5)% ПГ ±(0,5 ― 5% ПГ ±(0,02 ― 1)% ПГ ±(5 ― 30)% |
Научно-технические услуги
Разработка и поставка мер, эталонных установок для измерения скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах (включая методики калибровки и аттестации).
