|
DOI: 10.14489/td.2026.04.pp.004-011
Иванов В. И., Шелобков В. И., Сазонов А. А., Мусатов В. В.
МЕТОДИКИ КАЛИБРОВКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
(с.4-11)
Аннотация. Проведен анализ основных методик по калибровке пьезоэлектрических преобразователей для технической диагностики и неразрушающего контроля, включая метод акустической эмиссии, вибродиагностику и ультразвуковой контроль. Предложена методика измерения электрических параметров пьезоэлектрических преобразователей с использованием их собственных тепловых шумов. Преимущество данной методики связано с существенным упрощением схемы измерения: исключение устройства для возбуждения калибровочных сигналов и дополнительных акустических блоков. Методика позволяет калибровать все типы пьезопреобразователей, начиная от пьезоэлементов при изготовлении, затем датчиков для измерения параметров вибраций, звукового давления, параметров удара, включая измерения величины микроперемещений поверхностей контролируемых объектов, скорости и ускорения. Методика может быть использована в электронной технике, устройствах автоматики, электроакустике, акусти-ческих и ультразвуковых приборах для неразрушающего контроля и техни-ческой диагностики.
Ключевые слова: пьезоэлектрический элемент, пьезопреобразователь, измерение параметров, калибровка, шумовая характеристика.
Ivanov V. I., Shelobkov V. I., Sazonov A. A., Musatov V. V.
TECHNIQUES OF CALIBRATION OF PIEZOELECTRIC TRANSDUCERS
(pp.4-11)
Abstract. The analysis of the main methods of calibration of piezoelectric converters for technical diagnostics and nondestructive control, including a method of acoustic emission, vibration diagnostics and ultrasonic testing is carried out. The technique of measurement of electric parameters of piezoelectric transducers with use of their own thermal noise is offered. Advantage of this technique is connected with significant simplification of the scheme of measurement: a device exception for excitement of calibration signals and additional acoustic blocks. The technique allows to calibrate all types of piezo-transducers, beginning from piezoelements at production, then sensors for measurement of parameters of vibrations, sound pressure, blow parameters, including measurements of size of micromovements of surfaces of testing objects, speeds and accelerations. The technique can be used in the electronic equipment, in automatic equipment devices, electroacoustics, acoustic and ultrasonic devices for nondestructive testing and technical diagnostics.
Keywords: piezoelectric element, piezoelectric transducer, measurement of parameters, calibration, noise characteristic.
В. И. Иванов (АО «НТЦ «Промышленная безопасность», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. И. Шелобков, А. А. Сазонов, В. В. Мусатов (ЗАО «ГИАП-ДИСТцентр», 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.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. I. Ivanov (JSC “Industrial Safety”, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. I. Shelobkov, A. A. Sazonov, V. V. Musatov (CJSC “GIAP-DISTcentеr”, 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.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Иванов В. И., Барат В. А. Акустико-эмиссионная диагностика. М.: ИД «Спектр», 2017. 368 с.
2. Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 г. № 102-ФЗ. URL: ttps://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=503807&ysclid=ml5hgtmwby126407903
3. Клюкин И. И., Колесников А. Е. Акустические измерения в судостроении. 3-е изд. Л.: Судостроение, 1982. 256 с.
4. РД 03-300‒99. Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России 15.07.1999, № 53. М.: АО «Кодекс», 2026.
5. Физическая акустика: в 8 т. Т. 1. Методы и приборы ультразвуковых исследований. Часть А / под ред. У. Мэзона. М.: Мир, 1966. 592 с.
6. Иванов В. И. Электрическая эквивалентная схема и входной импеданс пьезопреобразователя с внутренними потерями // Дефектоскопия. 1982. № 8. С. 14 ‒ 18.
7. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / гл. ред. И. П. Голямина. М.: Изд-во «Сов. энцикл.», 1979. 400 с.
8. ГОСТ Р 8.826‒2013. Государственная поверочная схема для средств измерений. Амплитуды ультразвукового смещения и колебательной скорости поверхности твердых сред. М.: Стандартинформ, 2014. 10 с.
9. ASTM E1106–12. Standard Test Method for Primary Calibration of Acoustic Emission Sensors. West Conshohocken, 2012.
10. ISO 12713:1998. Non-destructive testing ‒ Acoustic emission inspection ‒ Primary calibration of transducers. Geneve, 1998. 8 p.
11. Hamstad M. A. Re-examination of NIST acoustic emission absolute sensor calibration. Part II. Finite element modeling of acoustic emission signal from glass capillary fracture // J. Acoustic Emission. 2011. Vol. 29. P. 175 ‒ 183.
12. Викторов И. А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1996. 169 с.
13. ASTM E976–15. Standard Guide for Determining the Reproducibility of Acoustic Emission Sensor Response. West Conshohocken, 2015.
14. ASTM E2075/E2075M–15. Standard Practice for Verifying the Consistency of AE-Sensor Response Using an Acrylic Rod. West Conshohocken, 2015.
15. NDIS 2109–91. Method for Absolute Calibration of Acoustic Emission Transducers by Reciprocity Technique / The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, 1991.
16. Ono K., Cho H., Matsua T. Bar- and plate-wave characterization of ae sensors // EWGAE 2010. Vienna, 8th to 10th September, 29th European Conference on Acoustic Emission Testing. Vienna, 2010.
17. McLaskey G. C., Glaser S. D. Acoustic Emission Sensor Calibration for Absolute Source Measurements // Journal of Nondestructive Testing. 2012. Vol. 31, No. 2. P. 157 ‒ 168.
18. Vallen H., Vallen J., Forker J. A simple method to compare the sensitivity of different ae sensors for tank floor testing // The Sixth International Conference on Acoustic Emission ICAE-6, Lake Tahoe, Nevada, USA, October 29 – November 2, 2007. Lake Tahoe, 2007. P. 253 ‒ 258.
19. МИ 1786‒87. Методические указания. Основные параметры приемных преобразователей акустической эмиссии. Методика выполнения измерений. Хабаровск, 1987. 37 с.
20. Пат. 2829570 C1 РФ, МПК G01H 1/06. Способ измерения электрических параметров пьезоэлектрических преобразователей / В. И. Иванов, В. В. Мусатов, А. А. Сазонов, В. И. Шелобков. Заявка № 2023121994 от 22.08.2023; опубл. 31.10.2024, Бюл. № 31.
21. Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики. М.: Техносфера, 2006. 632 с.
1. Ivanov, V. I., & Barat, V. A. (2017). Acoustic emission testing. ID “Spektr” Publishing House. [in Russian language].
2. Federal Law “On Ensuring the Uniformity of Measurements” No. 102-FZ of June 26, 2008. (2008). https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=503807&ysclid=ml5hgtmwby126407903 [in Russian language].
3. Klyukin, I. I., & Kolesnikov, A. E. (1982). Acoustic measurements in shipbuilding (3rd ed.). Sudostroenie Publishing House. [in Russian language].
4. RD 03-300-99: Requirements for acoustic emission transducers used for the inspection of hazardous production facilities (Approved by Decree of the Gosgortekhnadzor of Russia No. 53 of July 15, 1999). (2022). Kodeks JSC. [in Russian language].
5. Mason, W. (Ed.). (1966). Physical acoustics: Vol. 1. Methods and instruments of ultrasonic research. Part A. Mir Publishers. [in Russian language].
6. Ivanov, V. I. (1982). Electric equivalent circuit and input impedance of a piezoelectric transducer with internal losses. Defektoskopiya, (8), 14–18. [in Russian language].
7. Golyamina, I. P. (Ed.). (1979). Ultrasound: A small encyclopedia. Sovetskaya Entsiklopediya Publishing House. [in Russian language].
8. GOST R 8.826-2013: State verification schedule for measuring instruments. Amplitude of ultrasonic displacement and vibration velocity of the surface of solid media. (2014). Standartinform. [in Russian language]
9. ASTM International. (2012). Standard test method for primary calibration of acoustic emission sensors (ASTM E1106–12).
10. International Organization for Standardization. (1998). Non-destructive testing – Acoustic emission inspection – Primary calibration of transducers (ISO 12713:1998).
11. Hamstad, M. A. (2011). Re-examination of NIST acoustic emission absolute sensor calibration. Part II: Finite element modeling of acoustic emission signal from glass capillary fracture. Journal of Acoustic Emission, 29, 175–183.
12. Viktorov, I. A. (1996). Physical foundations of the application of ultrasonic Rayleigh and Lamb waves in engineering. Nauka Publishers. [in Russian language].
13. ASTM International. (2015). Standard guide for determining the reproducibility of acoustic emission sensor response (ASTM E976–15).
14. ASTM International. (2015). Standard practice for verifying the consistency of AE-sensor response using an acrylic rod (ASTM E2075/E2075M–15).
15. The Japanese Society for Non-Destructive Inspection. (1991). Method for absolute calibration of acoustic emission transducers by reciprocity technique (NDIS 2109-91).
16. Ono, K., Cho, H., & Matsua, T. (2010, September 8–10). Bar- and plate-wave characterization of AE sensors [Conference session]. EWGAE 2010: 29th European Conference on Acoustic Emission Testing, Vienna, Austria.
17. McLaskey, G. C., & Glaser, S. D. (2012). Acoustic emission sensor calibration for absolute source measurements. Journal of Nondestructive Testing, 31(2), 157–168.
18. Vallen, H., Vallen, J., & Forker, J. (2007, October 29 – November 2). A simple method to compare the sensitivity of different AE sensors for tank floor testing [Conference session]. The Sixth International Conference on Acoustic Emission (ICAE-6), Lake Tahoe, NV, United States.
19. MI 1786-87: Methodological guidelines. Basic parameters of acoustic emission receiving transducers. Measurement procedure. (1987). [in Russian language].
20. Ivanov, V. I., Musatov, V. V., Sazonov, A. A., & Shelobkov, V. I. (2024). Method for measuring electrical parameters of piezoelectric transducers (Russian Federation Patent No. 2829570 C1). Russian Federal Service for Intellectual Property. (Application No. 2023121994, filed August 22, 2023) [in Russian language].
21. Sharapov, V. M., Musienko, M. P., & Sharapova, E. V. (2006). Piezoelectric sensors. Tekhnosfera Publishing House. [in Russian language].
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2026.04.pp.004-011
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2026.04.pp.004-011
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»