Разработка акустического метода контроля модуля упругости высокомодульных углеродных жгутов и нитей и устройств для его реализации

• Автор: Салмин, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ

Введение

1 Обзор известных способов контроля УМУ углеродных волокнистых

МАТЕРИАЛОВ

2 Разработка акустического метода контроля модуля упругости ВУЖиН

2.1 Физические основы акустического метода контроля модуля упругости

2.2 Синтез макроструктурной модели ВУЖиН

2.3 Моделирование распространения ультразвуковой волны в предложенной модели ВУЖиН

2.4 Разработка акустического метода контроля СРПУВ применительно к ВУЖиН

2.5 Применение статистических критериев с целью исключения грубых промахов при применении предложенного акустического метода
2.6 Некоторые аспекты реализации алгоритмов предложенного акустического метода
2.7 Выводы по разделу
3 Аспекты разработки устройств типа УИМУ, реализующих предложенный акустический метод контроля модуля упругости
3.1 Требования к реализации контрольно-измерительной части устройств
3.2 Синтез оптимальной реализации схемотехники устройств
3.3 Разработка специализированных ПЭП
3.4 Разработка кинематической схемы устройства
3.5 Синтез алгоритма работы устройств, реализующих предложенный
метод
3.6 Разработка модификаций устройств, реализующих акустический
метод
3.7 Разработка программного обеспечения устройств
3.8 Разработка метрологического обеспечения устройств УИМУ

3.9 Выводы по разделу
4 Экспериментальные исследования некоторых типов ВУЖиН
4.1 Цели и задачи экспериментальных исследований
4.2 Исследование зависимости степени ослабления ультразвука в
ВУЖиН от его частоты
4.3 Оценка статистического распределения образцов ВУЖиН в зависимости от дисперсии СРПУВ
4.4 О соотношении между УДМУ и УСМУ
4.5 Выводы по разделу
5 Некоторые аспекты апробации и внедрения акустического метода контроля модуля упругости и устройств для его реализации
5.1 Опытная эксплуатация устройств типа УИМУ-1БП и УИМУ-2П
5.2 Промышленная эксплуатация измерителей УИМУ-1БП
5.3 Сравнение технико-экономических характеристик акустического и механического метода контроля модуля упругости ВУЖиН
5.4 Выводы по разделу
Заключение
Приложение А - Фотографии ВУЖиН различных типов
Приложение Б - Фотография измерителя УИМУ
приложение В - Сертификаты об утверждении типа средств измерения УИМУ-1БП
приложение Г -Результаты исследования образцов ВУЖиН акустическим методом
Приложение Д-Копии актов о внедрении метода и устройства
список использованных источников

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ
АО - адаптивный обнаружитель АПУ - адаптивное пороговое устройство АС- акустический сигнал БД - база данных
БПИ - блок пользовательского интерфейса
ВАЦП - высокоскоростной аналогово-цифровой преобразователь ВП - волновой пакет
ВУЖиН - высокомодульные углеродные жгуты и нити ВЭВМ - встраиваемая электронно-вычислительная машина ГЗИ - генератор зондирующего импульса ГСО - государственный стандартный образец
ДМУ - динамический модуль упругости, определенный акустическими
методами, например, по скорости распространения ультразвуковых волн
ИИС - информационно-измерительная система
КД - квадратурный детектор
КОУШ - канал оценки уровня шума
ЛПФ - линейный полосовой фильтр
МАО - модуль аналоговой обработки
НИОКР - научно-исследовательские опытно-конструкторские работы ОАО «ВПО «Точмаш» - открытое акционерное общество, г. Владимир. ОАО «КМЗ» - открытое акционерное общество «Ковровский механический завод», г. Ковров, Владимирская область
ОАО «УЭХК» - открытое акционерное общество «Уральский электрохимический комбинат», г. Новоуральск, Свердловская область ООО «Аргон» - общество с ограниченной ответственностью «Аргон», г. Балаково, Саратовская область
ООО «ЗУКМ» - общество с ограниченной ответственностью «Завод углеродных композиционных материалов», г. Челябинск

ПЭП, с учетом «сухого» акустического контакта, составит величину около 50 дБ [53]. Собственное затухание ультразвука в филаментах может составить от 40 до 50 дБ [13; 27; 36]. Таким образом, суммарное затухание в измерительном тракте при неблагоприятных обстоятельствах составит от 114 до 124 дБ.
По этой причине наведенный АС от ВП, прошедшего через образец ВУЖиН, имеет амплитуду, соизмеримую с уровнем шумов или даже менее. В таких случаях использовать напрямую регистрацию АС по максимуму его огибающей, предложенную в пункте 2.4.1, при соотношении сигнал-шум менее 20 дБ, нельзя из-за существенного возрастания погрешности регистрации этого АС. Для регистрации таких слабых зашумленных сигналов и оценки их параметров необходимо применять цифровую обработку сигнала с использованием различия в статистических свойствах сигнала и шума [45; 46]. Одним из приемов цифровой обработки, повышающих отношение сигнал/шум, является когерентное накопление [43; 44; 47] дискретных отсчетов сигналов в нескольких идентичных измерительных циклах. Это позволяет добиваться (в
теории) [43] повышения соотношения сигнал/шум в л/Й раз, где N - число циклов. На практике, из-за ограниченности разрядности аналогово-цифрового преобразования, применяемого для дискретизации непрерывного сигнала, удается достичь увеличения отношения сигнал/шум не более чем в 30-40 раз, но и этого оказывается достаточным для обеспечения контроля УДМУ подавляющего большинства ВУЖиН, имеющих, как правило, сильное затухание ультразвука.
2.4.3 Синтез общего алгоритма реализации акустического метода
В результате комбинации временного метода прохождения с когерентным накоплением и регистрацией АС по максимуму его огибающей был предложен новый метод измерения СРПУВ в ВУЖиН, сочетающий простоту временного метода и учитывающий их (ВУЖиН) специфику, которая, как отмечалось, заключается в дисперсионных искажениях ультразвуковой