Development of methods and devices for air-coupled ultrasonic through transmission testing of large-sized objects made of polymer composite materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is shown that in order to increase the sensitivity of air-coupled ultrasonic through transmission testing of products made of polymer composite materials, it is necessary to develop highly sensitive low-frequency wideband air-coupled piezoelectric transducers. The methods of providing both high sensitivity and a wideband of air-coupled ultrasonic piezoelectric transducer are considered. Air-coupled ultrasonic highly sensitive broadband piezoelectric transducer based on the use of mosaic contact piezoelectric transducer technology, the choice of optimal matching layers and the use of various options for excitation of piezoelectric transmitter have been proposed and developed. It is shown that by use of mosaic air-coupled low-frequency broadband piezoelectric transducers, it is possible to ensure high sensitivity of testing and ensure the accuracy of measurement of acoustic characteristics (ultrasound velocity, density, etc.) with air-coupled ultrasonic low-frequency through transmission testing of large-sized objects made of polymer composite materials.

About the authors

V. K Kachanov

National Research University "Moscow Power Engineering Institute

Email: kachanovvk@mail.ru
Moscow, Russia

I. V Sokolov

National Research University "Moscow Power Engineering Institute

Moscow, Russia

M. A Karavaev

National Research University "Moscow Power Engineering Institute

Moscow, Russia

D. V Minaev

The Federal state unitary enterprise "The Federal center for dual-use technologies "Soyuz"

Dzerzhinsky, Russia

References

  1. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль / Справочник. В 7 т. Под общей ред. В.В. Клюева. Т. 3. Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.
  2. Li H., Zhou Z. Air-Coupled Ultrasonic Signal Processing Method for Detection of Lamination Defects in Molded Composites // Journal of Nondestructive Evaluation. 2017. V. 36, 45. https://doi.org/10.1007/s10921-017-0425-5
  3. Tang J., Zhu W., Qiu X., Song A., Xiang Y., Xuan F. Non-contact phase coded excitation of ultrasonic Lamb wave for blind hole inspection // Ultrasonics. 2021. V. 119.
  4. Hutchins D., Watson R., Davis L., Akanji L., Billson D., Burrascano P., Laureti S., Ricci M. Ultrasonic Propagation in Highly Attenuating Insulation Materials // Sensors. 2020. V. 20.
  5. Kachanov V.K., Sokolov I.V., Karavaev M.A., Kontsov R.V. Selecting Optimum Parameters of Ultrasonic Noncontact Shadow Method for Testing Products Made of Polymer Composite Materials // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2020. V. 56. No. 10. P. 831-842.
  6. Качанов В.К., Соколов И.В., Караваев М.А., Концов Р.В. Выбор оптимальных параметров ультразвукового теневого бесконтактного способа контроля изделий из полимерных композитных материалов // Дефектоскопия. 2020. № 10. С. 60-70.
  7. Wang X., Wu H., Zhang X., Zhang D., Gong X., Zhang D. Investigation of a multi-element focused air-coupled transducer // AIP Advances 8. 2018. V. 8. Is. 9.
  8. Asokkumar A., Jasiuniene E., Raišutis R., Kažys R.Comparison of ultrasonic non-contact air-coupled techniques for characterization of impact-type defects in pultruded GFRP composites // Materials. 2021. V. 14. Is. 5.
  9. Patankar V.H., Chaurasia R., Nair P. Design and Development of Instrumentation for Air-Coupled Ultrasonics / Proceedings of the National Seminar & Exhibitionon Non-Destructive Evaluation // NDE. 2009. P. 185-189.
  10. Alvarez-Arenas T., Shrout T., Zhang S., Lee H. J. Air-coupled transducers based on 1-3 connectivity single crystal piezocomposites / 2012 International Ultrasonics Symposium. USA, 2012. P. 2230-2233.
  11. Kažys R., Šliteris R., Šeštokė J., Vladišauskas A. Air-coupled ultrasonic transducers based on an application of the PMN32%PT single crystals // Ferroelectrics. 2015. V. 480. Is. 1. P. 85-91.
  12. Kazys R.J., Sliteris R., Sestoke J. Application of PMN-32PT piezoelectric crystals for novel air-coupled ultrasonic transducers // Physics Procedia. 2015. V. 70. P. 896-900.
  13. Eschler E. Air-coupled Ultrasound Transducers. Wiki of the Chair of Non-destructive Testing. 2016. https://wiki.tum.de/display/zfp/Air-coupled+Ultrasound+Transducers.
  14. Bhardwaj A.M. Application of Non-Contact Ultrasound for In-Line Inspection and Material Qualification / Manufacturing 4 the Future conference, 2014, Hartford, CT.
  15. Bhardwaj A., Patel K., Bhardwaj M., Fetfatsidis K. Application of advanced non-contact ultrasound for composite material qualification // Materials Science. 2014. URL: http://ultrangroup.com/wp-content/uploads/CAMX_SAMPE-Paper-The-Ultran-Group-Submitted.pdf
  16. Качанов В.К., Соколов И.В., Конов М.М., Синицын А.А. Сравнение свойств композитных и мозаичных пьезопреобразователей для УЗ контроля изделий с большим уровнем затухания УЗ сигналов // Дефектоскопия. 2011. № 8. С. 39-53.
  17. Splitt G. Pesocomposite Transdusers - a Milestone for Ultrasonic Testing / 7-th European conference on NDT. Copengagen, 1998. V. 3. P. 2965-2970.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».