Редька М. Розроблення інформаційної технології ультразвукової дефектоскопії з підвищеною вірогідністю контролю

Актуальність теми

Поява нових матеріалів, призначених для збільшення міцності та надійності виробів за зменшених матеріальних витрат обумовлює необхідність удосконалення існуючих та розроблення нових методів і засобів їх неруйнівного контролю. Зокрема, одним з таких методів є метод TOFD. Отримані в результаті дифракції сигнали характеризуються малою амплітудою, що вимагає застосування спеціальних методів їх виявлення та аналізу.

Нові матеріали, наприклад композитні, мають специфічні характеристики, до яких відноситься велике загасання звуку в матеріалі. Розроблення ефективних методів та засобів їх контролю також вимагає застосування удосконалених методів виявлення та аналізу сигналів за низького відношення сигнал/шум.

Мета і задачі дослідження

Мета дослідження – підвищення вірогідності результатів ультразвукової дефектоскопії шляхом використання методів статистичної фазометрії для опрацювання інформативних сигналів.

В ході дослідження було розв’язано наступні задачі:

  1. Розробити основу інформаційної технології опрацювання сигналів ультразвукової дефектоскопії, яка включає метод, алгоритм і програмне забезпечення фазової ультразвукової дефектоскопії.
  2. Обгрунтувати використання кругових статистик для виявлення сигналів дефектоскопії за низького відношення сигнал/шум та відсутності апріорної інформації про частоту сигналу-носія зондуючих імпульсів.
  3. Дослідити вплив апертури віконної функції на вірогідність виявлення сигналів УЗК.
  4. Розробити метод виявлення сигналів УНК за низького відношення сигнал/шум та за відсутності апріорної інформації про сигнал-носій.
  5. Проаналізувати вірогідність виявлення сигналів ультразвукової дефектоскопії за результатами аналізу кругових статистик.

Об’єкт дослідження – процес ультразвукового неруйнівного контролю.
Предмет дослідження - метод  виявлення сигналів ультразвукового неруйнівного контролю за низького відношення сигнал/шум і відсутності апріорної інформації про сигнал.

Методи дослідження базуються на використанні теоретичних основ ультразвукового неруйнівного контролю; методів цифрової обробки сигналів; моделюванні процесів формування, поширення, прийому та подальшої обробки сигналів ультразвукового неруйнівного контролю в середовищі MatLab.

Наукова новизна одержаних результатів:

  1. Вперше запропоновано метод фазової ультразвукової дефектоскопії, який грунтується на статистичному аналізі фазових характеристик сигналів і дозволяє підвищити вірогідність виявлення дефектів за низького відношення сигнал/шум і відсутності апріорної інформації про частоту сигналу-носія.
  2. Обгрунтовано використання вагової обробки різниці фазових характеристик сигналу і шуму, що забезпечує працездатність за менших відношень сигнал/шум.
  3. Вперше запропоновано вибирати поріг прийняття рішення про наявність сигналів від дефектів за результатами аналізу вибіркової кругової дисперсії, отриманої за фазовими характеристиками сигналів, що дозволяє підвищити вірогідність виявлення сигналів від дефекту.

Практичне значення результатів дисертації:

  1. Виконано комп’ютерне моделювання процесу формування, обробки та виявлення сигналів ультразвукового неруйнівного контролю методами статистичної фазометрії за обмеженої інформації про модель сигналу.
  2. Запропонований метод обробки сигналів дозволяє підвищити вірогідність результатів ультразвукового неруйнівного контролю, що підтверджено теоретичними і модельними дослідженнями;
  3. Запропоновано алгоритм розрахунку адаптивного порогу в залежності від оцінок математичного сподівання та дисперсії вірної і хибної гіпотез з метою максимізації вірогідності прийняття вірної гіпотези.
  4. Сформовано рекомендації щодо підбору параметрів режимів процесу опрацювання сигналів УНК, а саме коефіцієнту підсилення та апертури віконної функції, що дозволяє максимізувати вірогідність виявлення сигналів УНК за відсутності апріорної інформації про частоту сигналу-носія.

Апробація результатів дисертації

Основні положення та результати роботи доповідались на наступних конференціях: науково-технічна конференція «Сучасні прилади, матеріали і технології для неруйнівного контролю і технічної діагностики машинобудівного і нафтогазопромислового обладнання» (м. Івано-франківськ 2017 р.); Міжнародна науково-технічна конференція «ПРИБОРОСТРОЕНИЕ-2017» (м. Мінськ, Республіка Білорусь, 2017 р.);
Науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Погляд у майбутнє приладобудування» (м. Київ, 2018 р.); міжнародна наукова конференція «Вимірювання, контроль та діагностика в технічних системах» (м. Вінниця, 2017 р.).

Публікації

За темою дисертаційних досліджень було опубліковано 7 наукових праць, з яких: 3 у фахових виданнях України, 1 патент України та 3 тези доповідей у збірниках матеріалів конференцій.

Керівник проф. Куц Ю.В.

Повний текст дисертації (.pdf)

Повний перелік магістерських дисертацій

ПСНК КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017