Precision Measurement of the Group Velocity of Ultrasound in Samples with Millimeter Thickness

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A methodology is proposed for high-precision local measurement of the group velocity of longitudinal waves in solid samples with millimeter thickness. Achievement of the required accuracy involves laser thermo-optical excitation of submicrosecond ultrasonic video pulses and ultrawideband piezoelectric recording of acoustic signals reflected from the test sample. Plane-parallel samples made of duralumin, quartz, and steel with a thickness of 2–6 mm are studied. To achieve the required accuracy in measuring the group velocity
of ultrasound, the signal shape is mathematically processed with compensation for diffraction of the ultrasonic beam as it propagates through the sample. The possibility of ensuring the uncertainty in measuring the group velocity of ultrasound in the 1–15 MHz frequency range at a level of 0.1% in samples with millimeter
thickness is demonstrated.

About the authors

E. V. Savateeva

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia

Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова 38

D. I. Makalkin

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia

Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова 38

A. A. Karabutov

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia

Author for correspondence.
Email: dmitrymakalkin@yandex.ru
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова 38

References

  1. Труэлл Э., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М.: Мир, 1972. 307 с.
  2. Богданов С.В., Зубринов И.И., Пестряков Е.В., Сапожников В.К. Интерференционный акустооптический метод измерения скорости звука // Акуст. журн. 2000. Т. 46. № 1. С. 35−41.
  3. Кондратьев А.И. Прецизионные измерения скорости и затухания ультразвука в твердых телах // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 3. С. 470−476.
  4. https://www.astm.org/e0494-15.html
  5. Неразрушающий контроль: Справочник в 7 т. / Под ред. Клюева В.В. Т. 3. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.
  6. Aussel J.-D., Monchalin J.-P. Precision laser-ultrasonic velocity measurement and elastic constant determination // Ultrasonics. 1989. V. 27. № 3. P. 165−177.
  7. Базылев П.В., Изотов А.В., Кондратьев А.И., Луговой В.А., Нигай В.П., Окишев К.Н. Государственный первичный эталон единицы скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых средах // Измерительная техника. 2011. № 11. С. 7−10.
  8. Базылев П.В., Изотов А.В., Кондратьев А.И., Луговой В.А., Окишев К.Н. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения продольных, сдвиговых и поверхностных ультразвуковых волн в твердых средах // Измерительная техника. 2013. № 7. С. 6−10.
  9. Базылев П.В., Доронин И.С., Кондратьев А.И., Крумгольц И.Я., Луговой В.А., Окишев К.Н. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах ГЭТ 189-2014 // Измерительная техника. 2016. № 5. С. 5−10.
  10. Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. Лазерный оптико-акустический метод для обнаружения нарушений периодичности структуры углепластиков // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 4. С. 454−461.
  11. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Л.: Судостроение, 1981. 264 с
  12. Макалкин Д.И., Карабутов А.А., Саватеева Е.В., Симонова В.А. Измерение локальных модулей упругости конструкционных материалов с использованием лазерных источников ультразвука // До-кл. Росс. Акад. наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 502. С. 63−66.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (95KB)
3.

Download (44KB)
4.

Download (154KB)
5.

Download (115KB)
6.

Download (550KB)
7.

Download (167KB)
8.

Download (181KB)
9.

Download (174KB)
10.

Download (161KB)

Copyright (c) 2023 Д.И. Макалкин, А.А. Карабутов, Е.В. Саватеева

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».