Peculiarities of Optoacoustic Excitation and Propagation of Plate Waves in Thin-Walled Оbjects

Peculiarities of Optoacoustic Excitation and Propagation of Plate Waves in Thin-Walled Оbjects = Особенности оптоакустического возбуждения и распространения пластинчатых волн в тонкостенных объектах / A. R. Baev [et al.] // Приборы и методы измерений. – 2023. – Т. 14, № . – С. 233-241.

Abstract

Increasing the efficiency of non-destructive control of lamellar materials with single and double-layer structure is an urgent scientific and technical task. The aim of the work was to investigate the peculiarities of excitation and reception of plate waves (PW) in single-layer and two-layer materials by pulsed laser radiation in relation to detection of cracks in them and estimation of layer thickness at one-sided sounding. A methodology has been developed and experimental studies of the influence of moving the area of laser generation of PW over the surface of dural samples relative to the crack simulator of different depth with the subsequent reception of the signal at a characteristic angle of inclination have been carried out. A significant change in the structure of the wave front at localization of the moving wave source zone in the vicinity of the crack simulator was found, accompanied by a change in the ratio of extreme values of amplitudes of the received asymmetric mode Aextr up to 14–15 dB. At receiving the symmetric s0 mode the value of Aextr does not exceed 3–4 dB. The interpretation of this effect is given. A method and scheme of thickness measurement of twolayer materials with metallized coating and non-metallic base (glass-textolite) is proposed and developed, where samples with copper coating and glass-textolite base of different thickness are used as an example. In this case, the velocity or propagation time of PW, between two small aperture (non-directional) transducers with an acoustic base of 43 mm, is used as an informative parameter. In this case, the estimated sensitivity of the measured circuit to changes in the thickness of the metal coating is of 0.5 μm, and the base – twice as much.

Abstract in another language

Повышение эффективности неразрушающего контроля пластинчатых материалов с однослойной и двухслойной структурой является актуальной научно-технической задачей. Цель работы заключалась в исследовании особенностей возбуждения и приёма пластинчатых волн (ПВ) в однослойных и двухслойных материалах импульсным лазерным излучением (ЛИ) применительно к обнаружению в них трещин и оценки толщины слоёв при одностороннем прозвучивании. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования влияния перемещения области лазерной генерации ПВ по поверхности дюралевых образцов относительно имитатора трещины разной глубины с последующим приёмом сигнала под характерным углом наклоном βI . Установлено существенное изменение структуры волнового фронта при локализации зоны движущегося источника волн в окрестности имитатора трещины, сопровождающееся изменением отношения экстремальных значений амплитуд принимаемой асимметричной моды Aextr до 14–15 дБ. При приёме же симметричной s0 моды величина Aextr не превышает 3–4 дБ. Дана трактовка этому эффекту. Предложена и разработана методика и схема толщинометрии двухслойных материалов с металлизированным покрытием и неметаллическим основанием (стеклотекстолит), где в качестве примера использованы образцы с медным покрытием и основой из стеклотекстолита разной толщины. В данном случае в качестве информативного параметра используется скорость или время распространения ПВ, между двумя малоапертурными (ненаправленными) преобразователями. При этом оценённая чувствительность измеряемой схемы к изменению толщины металлического покрытия составляет 0,5 мкм, а основы – более чем в 2 раза хуже.