10.14489/td.2026.11.pp.016-024

2026, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/td.2026.11.pp.016-024

Данилов В. Н., Ушаков В. М.
О ВЛИЯНИИ МАТЕРИАЛА ПРИЗМЫ И ПЬЕЗОКЕРАМИКИ НА НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИМПУЛЬСА НАКЛОННОГО СОВМЕЩЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН
(c. 16-24)

Аннотация. На основе компьютерного моделирования эхосигнала наклонного совмещенного преобразователя поперечных волн от отражателя типа бокового цилиндрического отверстия для призмы преобразователя из различных материалов (оргстекла, полистирола, капролона и поликарбоната) и нескольких типов пьезокерамики пьезоэлемента (ЦТС-19, PZT-5H, ЦТС-19М) показано, что для частоты преобразователя 2,5 МГц наибольшая амплитуда эхосигнала достигалась для призмы преобразователя, изготовленной из оргстекла. Такой же результат наблюдался для частоты преобразователя 5 МГц и пьезокерамики типа ЦТС-19. На ширину частотного спектра эхосигнала материал призмы, несмотря на различное затухание продольной волны в нем, влияет незначительно. Для призмы преобразователя из полистирола, капролона и поликарбоната амплитуды эхосигналов для одного и того же отражателя (бокового цилиндрического отверстия) соответственно на 2,3, 4,2 и 14,5 дБ меньше, чем амплитуда для призмы из оргстекла. По параметрам эхосигнала возможен оптимальный выбор материала призмы наклонного преобразователя с учетом его особенностей и характеристик пьезокерамики. Расчеты позволяют определить частотные границы применения различных материалов призм.

Ключевые слова: наклонный преобразователь, поперечная волна, продольная волна, призма, оргстекло, полистирол, эхосигнал, частотный спектр, импульс, угол ввода, боковое цилиндрическое отверстие, тип пьезокерамики.

Danilov V. N., Ushakov V. M.
ON THE INFLUENCE OF THE PRISM MATERIAL AND THE PIEZOCERAMIC ON THE SOME CHARACTERISTICS OF A PULSE SIGNAL OF THE ANGLE PROBE OF SHEAR WAVES
(pp. 16-24)

Abstract. On the basis of computer simulation of an echo signal of the angle probe of shear waves from the reflector such as a side drilled hole for a prism of the angle probe from different materials (organic glass, polystyrene, caprolon and polycarbonate) and several types of piezoceramic piezoelectric element (ZTP-19, PZT-5H, ZTP-19М) is rotined, that for frequency of the probe 2,5 MHz the greatest amplitude of an echo signal was reached for a prism of the angle probe manufactured of organic glass. The same outcome was watched for frequency of the converter 5 MHz and piezoceramic such as ZTP-19. On width of a frequency spectrum of an echo signal the material of a prism, despite of different damping of a longitudinal wave in it, influences unsignificantly. For a prism of the converter from polystyrene, caprolon and polycarbonate of amplitude of echo signals for the same reflector (side drilled hole) accordingly on 2,3, 4,2 and 14,5 dB it is less, than amplitude for a prism from organic glass. According to the parameters of the echo signal, it is possible to evaluate the optimal choice of the prism material of a angle probe, taking into account its features and characteristics of piezoceramics. Calculations allow us to determine the frequency limits of the use of various prism materials.

Keywords: angle probe, shear wave, longitudinal wave, prism, organic glass, polystyrene, echo signal, frequency spectrum, pulse, angle of probe, side drilled hole, type of piezoelectric ceramic.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. Н. Данилов, В. М. Ушаков (АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. N. Danilov, V. M. Ushakov (JSC “NPO “СNIITMASH”, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль // Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. Т. 3. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
2. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов / пер. с нем. под ред. В. Н. Вол¬ченко. М.: Металлургия, 1991. 752 с.
3. Ушаков В. М., Данилов В. Н., Михалев В. В. Наклонные преобразователи ультразвукового контроля сварных соединений объектов энергетики: современный подход к разработке и исследованию // Тяжелое машиностроение, 2019. № 10. С. 9 – 13.
4. Ермолов И. Н., Гитис М. Б., Королев М. В. и др. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. М.: Машиностроение, 1986. 280 с.
5. Ермолов И. Н. Контроль ультразвуком: краткий справочник. М.: ЦНИИТМАШ, 1992. 85 с.
6. Щербинский В. Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. 3-е изд. СПб.: СВЕН, 2014. 495 с.
7. Данилов В. Н. Сравнение характеристик эхосигналов совмещенных наклонных преобразователей с пьезопластинами из пьезокерамики нескольких типов // Тяжелое машиностроение. 2025. № 7-8. С. 12 – 16.
8. Алешин Н. П., Белый В. Е., Вопилкин А. Х. и др. Методы акустического контроля металлов. М.: Машиностроение, 1989. 456 с.
9. Платунов А. В., Корепанов П. С. Ультразвуковой контроль заготовок капролона эхо-методом // Дефектоскопия. 2025. № 7. С. 74 – 78.
10. Дрейден Г. В., Самсонов А. М., Семенова И. В. Объемный солитон упругой деформации в поликарбонате // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, Вып. 11. С. 20 – 26.
11. Данилов В. Н. Программа компьютерного моделирования работы электроакустических трактов дефектоскопов «ИМПУЛЬС+» // Дефектоскопия. 2006. № 3. С. 37 – 43.
12. Данилов В. Н. Расчеты акустических трактов наклонных преобразователей в ультразвуковой дефектоскопии. М.: ИД «Спектр», 2021. 182 с.
13. Данилов В. Н., Ушаков В. М., Михалев В. В. К вопросу о моделировании акустического тракта наклонного преобразователя при ультразвуковом контроле сварных изделий малой толщины // Дефектоскопия. 2012. № 10. С. 28 – 39.
14. Данилов В. Н. Об особенностях характеристик сигнала наклонного преобразователя с композитной пьезопластиной и различными типами пьезокерамики // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24. № 2. С. 6 – 16.

Eng

1. Ermolov, I. N., & Lange, Yu. V. (2006). Ultrasonic testing (Vol. 3 of Non-destructive testing: Handbook, 2nd ed.). Mashinostroenie. [in Russian language].
2. Krautkrämer, J., & Krautkrämer, H. (1991). Ultrasonic testing of materials (V. N. Volchenko, Ed. & Trans.). Metallurgiya. [in Russian language].
3. Ushakov, V. M., Danilov, V. N., & Mikhalev, V. V. (2019). Inclined transducers for ultrasonic inspection of welded joints of power facilities: A modern approach to development and research. Tyazheloe mashinostroenie, (10), 9–13. [in Russian language].
4. Ermolov, I. N., Gitis, M. B., Korolev, M. V., et al. (1986). Ultrasonic transducers for nondestructive testing. Mashinostroenie. [in Russian language].
5. Ermolov, I. N. (1992). Ultrasonic inspection: A concise handbook. TsNIITMASh. [in Russian language].
6. Shcherbinsky, V. G. (2014). Technology of ultrasonic inspection of welded joints (3rd ed.). SVEN. [in Russian language].
7. Danilov, V. N. (2025). Comparison of echo signal characteristics of combined angle transducers with piezoplates made of several types of piezoceramics. Tyazheloe mashinostroenie, (7 8), 12–16. [in Russian language].
8. Aleshin, N. P., Belyi, V. E., Vopilkin, A. Kh., et al. (1989). Methods of acoustic testing of metals. Mashinostroenie. [in Russian language].
9. Platunov, A. V., & Korepanov, P. S. (2025). Ultrasonic testing of caprolon workpieces by echo method. Defektoskopiya, (7), 74–78. [in Russian language].
10. Dreiden, G. V., Samsonov, A. M., & Semenova, I. V. (2011). Bulk soliton of elastic deformation in polycarbonate. Pis'ma v ZhTF, 37(11), 20–26. [in Russian language].
11. Danilov, V. N. (2006). A program for computer modeling of operation of electroacoustic paths of flaw detectors "IMPULS+". Defektoskopiya, (3), 37–43. [in Russian language].
12. Danilov, V. N. (2021). Calculations of acoustic paths of angle transducers in ultrasonic flaw detection. ID "Spektr". [in Russian language].
13. Danilov, V. N., Ushakov, V. M., & Mikhalev, V. V. (2012). On the issue of modeling the acoustic path of an angle transducer in ultrasonic inspection of small thickness welded products. Defektoskopiya, (10), 28–39. [in Russian language].
14. Danilov, V. N. (2021). On the features of signal characteristics of an angle transducer with a composite piezoplate and various types of piezoceramics. Kontrol'. Diagnostika, 24(2), 6–16. [in Russian language].

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2026.11.pp.016-024

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2026.11.pp.016-024

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.