А.А. Карабутов1, 2, Н.П. Муравская1, А.В. Стрельцов1, Ф.И. Храпов1
1ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия;
2 ФГБУН Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва, Россия;
aak@optoacoustic.ru,
npv@vniiftri.ru,
avs@vniiftri.ru,
hrapov@vniiftri.ru
«Альманах современной метрологии» № 3 (43) 2025, стр. 21–29
The page of the article in English
УДК 534.2:534-8
Аннотация. Рассматривается возможность прецизионного измерения групповой скорости ультразвука на образцах миллиметровых размеров с использованием лазерных источников возбуждения ультразвука. Измерения проводятся в эхорежиме с тонким слоем контактной жидкости (вода). Исследованы стеклянные, металлические и керамические образцы. Показана возможность достижения относительной точности измерения групповой скорости ультразвука 0,1 % на образцах гомогенных сред толщиной 3–10 мм. Предложенная методика позволяет существенно расширить диапазон измеряемых скоростей ультразвука в твёрдых телах.
Ключевые слова: термооптическое возбуждение звука, ультразвук, групповая скорость
Цитируемая литература
1. Физическая акустика. Т. 6. Принципы и методы / под ред. У. Мэзона, Р. Терстона; пер. с англ. под ред. И.Л. Фабелинского. — М.: Мир, 1973. — 432 с.
2. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твёрдого тела / под ред. И.Г. Михайлова. — М.: Мир, 1972. — 307 с.
3. Bell A.G. On the production and reproduction of sound by light // American Journal of Science. — 1880. — V. S3-20. — № 118. — P. 305–324.
4. Вейнгеров М.Л. Новый метод газового анализа, основанный на оптико-акустическом явлении Тиндаля — Рентгена // Доклады Академии наук СССР. — 1938. — Т. 19. — № 9. — С. 687–688.
5. Rosencwaig A. Photoacoustics and photoacoustic spectroscopy // Wiley Interscience. — 1980. — V. 4. — № 3. — P. 177–295.
6. Бункин Ф.В., Комиссаров В.М. Оптическое возбуждение звуковых волн // Акустический журнал. — 1973. — Т. 19. — № 3. — С. 305–320.
7. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. — 306 с.
8. Karabutov A.A., Podymova N.B., Letokhov V.S. Time-resolved laser optoacoustic tomography of inhomogeneous media // Applied Physics B: Lasers and Optics. — 1996. — № 6. — P. 545–563. — https://doi.org/10.1007/BF01830994.
9. Карабутов А.А., Подымова Н.Б., Черепецкая Е.Б. Определение одноосных напряжений в стальных конструкциях лазерно-ультразвуковым методом // Прикладная механика и техническая физика. — 2017. — № 3. — С. 146–155. — https://doi.org/10.15372/PMTF20170315.
10. Быченок В.А., Беркутов И.В., Ильин А.В., Кириенко В.В., Майоров А.Л., Прохорович В.Е., Чекмарева М.А. Контроль остаточных напряжений в околошовной зоне сварного шва // В мире неразрушающего контроля. — 2019. — Т. 21. — № 4. — С. 50–53. — https://doi.org/10.12737/article_5c3709d4e4a775.62549968.
11. Sokolovskaya Yu.G., Podymova N.B., Karabutov A.A. Application of laser-ultrasonic technique of acoustic impedance measurement with signals detection by backward-mode scheme for porosity content evaluation in CFRP laminates // Journal of Nondestructive Evaluation. — 2020. — V. 39. — № 3. — Article number: 55. — https://doi.org/10.1007/s10921-020-00700-6.
12. Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. Лазерный оптико-акустический метод для обнаружения нарушений периодичности структуры углепластиков // Акустический журнал. — 2022. — Т. 68. — № 4. — С. 454–461. — https://doi.org/10.31857/S0320791922040128.
13. Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. Исследование частотных зависимостей фазовой скорости продольных акустических волн в пористых углепластиках с использованием широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука // Известия Российской академии наук. — 2021. — Т. 85. — № 1. — С. 127–133. — https://doi.org/10.31857/S0367676521010282.
14. Макалкин Д.И., Карабутов А.А., Саватеева Е.В. Высокоточное измерение групповой скорости ультразвука в конструкционных материалах на малой базе // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. — 2024. — Т. 518. — № 1. — C. 75–80. — https://doi.org/10.31857/S2686740024050121.
15. Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Измерение дисперсии скорости и затухания упругих волн // Акустический журнал. — 1981. — Т. 27. — № 1. — С. 51–55.
16. ГЭТ 189-2014. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твёрдых средах. — URL: https://www.vniiftri.ru/standards/vibroakusticheskie-izmereniya-izmereniya-
akusticheskikh-i-gidroakusticheskikh-velichin/get-189-2014-gosudarstvennyy-pervichnyy-etalon-edinits-skorostey-rasprostraneniya-i-koeffitsienta-za/ (дата обращения: 01.07.2025).
17. Саватеева Е.В., Карабутов А.А., Соломатин С.В., Жаринов А.Н. Лазерная оптико-акустическая диагностика и дефектоскопия // Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. — М.: Физматлит, 2009. — C. 470–493.
18. Пат. 2381496, МПК G01N 29/04. Лазерно-ультразвуковой дефектоскоп / А.А. Карабутов; патентообладатель: А.А. Карабутов. № 2008121227/28; заявл. 29.05.2008; опубл. 10.02.2010, Бюл. № 4.
Статья поступила в редакцию: 09.07.2025 г.
Статья прошла рецензирование: 07.05.2025 г.
Статья принята в работу: 24.07.2025 г.
Полные тексты статей доступны в печатных номерах журнала по подписке и при покупке отдельных номеров у издателя.
Также полные тексты статей размещаются в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.