Дефектоскопия, 2024, № 12

ɀɍɊɇȺɅ ɂɁȾȺȿɌɋə ɉɈȾ ɊɍɄɈȼɈȾɋɌȼɈɆ ɈɌȾȿɅȿɇɂə ɎɂɁɂɑȿɋɄɂɏ ɇȺɍɄ ɊȺɇ
Ƚɥɚɜɧɵɣ ɪɟɞɚɤɬɨɪ Ʉɨɫɬɢɧ ȼɇ ² ɞɬɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɵɣ ɫɨɜɟɬ
• Ⱦɨɛɦɚɧ Ƚɟɪɞ ² ɞɨɤɬɨɪ Ɏɪɚɭɧɝɨɮɟɪɨɜɫɤɢɣ ɢɧɫɬɢɬɭɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
• Ʉɥɸɟɜ ȼȼ ² ɚɤɚɞɟɦɢɤ ɊȺɇ ɆɇɉɈ ³ɋɩɟɤɬɪ´ Ɇɨɫɤɜɚ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ʉɭɪɦɚɟɜ ɗɁ ² ɞɮɦɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɇɨɜɢɤɨɜ ȼȺ ² ɞɬɧ ȻɊɍ Ɇɨɝɢɥɟɜ Ȼɟɥɚɪɭɫɶ
Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɚɹ ɤɨɥɥɟɝɢɹ
• ɋɦɨɪɨɞɢɧɫɤɢɣ əȽ ² ɞɬɧ ɡɚɦ ɝɥ ɪɟɞɚɤɬɨɪɚ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ȼɚɫɢɥɟɧɤɨ Ɉɇ ² ɤɬɧ ɨɬɜ ɫɟɤɪɟɬɚɪɶ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ⱥɪɧɨɥɶɞ ȼɄ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɋɚɚɪɫɤɢɣ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
• ȼɚɜɢɥɨɜ ȼɉ ² ɞɬɧ Ɍɉɍ Ɍɨɦɫɤ Ɋɨɫɫɢɹ
• ȼɚɣɧɲɬɟɣɧ ɂȺ ² ɞɮɦɧ ɍɪɎɍ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ƚɚɥɚɯɨɜ ȼɊ
 ² ɞɮɦɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ƚɪɭɦ əɧɟɰ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ  ɍɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ Ʌɸɛɥɹɧɵ ɋɥɨɜɟɧɢɹ
• Ⱦɵɦɤɢɧ Ƚə ² ɞɬɧ ɅɂɂɀɌ ɋɚɧɤɬɉɟɬɟɪɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
‡ ɀɚɧɝ ɏ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɏɚɪɛɢɧɫɤɢɣ ɢɧɫɬɢɬɭɬ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɣ ɏɚɪɛɢɧ ɄɇɊ
• Ɂɚɰɟɩɢɧ ȺɎ ² ɤɬɧ ɍɪɎɍ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ʉɪɺɧɢɧɝ Ɇȼ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɋɚɚɪɫɤɢɣ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
  ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɧɉɚɭɥɨ Ȼɪɚɡɢɥɢɹ
• Ɇɚɥɞɚɝ Ʉ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ Ʌɚɜɚɥɹ Ʉɜɟɛɟɤ Ʉɚɧɚɞɚ
• Ɇɭɪɚɜɶɟɜ ȼȼ ² ɞɬɧ ɂɠȽɌɍ ɂɠɟɜɫɤ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɇɢɱɢɩɭɪɭɤ Ⱥɉ ² ɞɬɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɉɨɜɨɥɨɰɤɚɹ ȺɆ ² ɤɬɧ ɂɆȺɒ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ɋɢɧɤɟɜɢɱ Ⱥ Ȼ ² ɱɥɟɧɤɨɪɪ ɊȺɇ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɋɦɢɪɧɨɜ ɋȼ ² ɞɬɧ ɂɆȺɒ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɋɹɫɶɤɨ ȼȺ ² ɞɬɧ ɋɉȽɍ ɋɚɧɤɬɉɟɬɟɪɛɭɪɝ
Ⱥɞɪɟɫ ɪɟɞɚɤɰɢɢ  ɝ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ ɭɥ ɋ Ʉɨɜɚɥɟɜɫɤɨɣ  
Ɍɟɥɟɮɨɧɵ   
HPDLO GHIHFW#LPSXUDQUX
ɋɚɣɬ ɠɭɪɧɚɥɚ KWWSGHIHFWRVNRSL\DUX
© Ɋɨɫɫɢɣɫɤɚɹ ɚɤɚɞɟɦɢɹ ɧɚɭɤ  
© ɍɪɚɥɶɫɤɨɟ ɨɬɞɟɥɟɧɢɟ ɊȺɇ 
‹ ɂɧɫɬɢɬɭɬ ɮɢɡɢɤɢ ɦɟɬɚɥɥɨɜ 
©  Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɚɹ ɤɨɥɥɟɝɢɹ ɠɭɪɧɚɥɚ
      ³Ⱦɟɮɟɤɬɨɫɤɨɩɢɹ´ ɫɨɫɬɚɜɢɬɟɥɶ  

Российская академия наук
Д Е Ф Е К Т О С КО П И Я 
№ 12
2024
Журнал ежемесячный
Основан в феврале 1965 года
Екатеринбург
СОДЕРЖАНИЕ
Акустические методы
3
Ю.Г. Матвиенко, И.Е. Васильев, Т.Д. Баландин, Д.В. Чернов. Особенности построения планарной локации источников акустической эмиссии с помощью триангуляционного алгоритма 
Inglada..........................................................................................................................................................
Е.Г. Базулин. Применение технологий CF и DMAS для повышения качества изображения отражателей, восстановленного по эхосигналам, измеренным антенной решеткой.
........................................
14
Д.А. Дерусова, В.О. Нехорошев, В.Ю. Шпильной, A.V. Raut. Применение импульсного газоразрядного электроакустического преобразователя для задач дефектоскопии.
.........................................
30
О.В. Муравьева, Л.А. Денисов, О.П. Богдан, А.В. Блинова. Влияние плотности листов терморасширенного графита на прохождение акустической волны.....................................................................
44
Рентгеновские методы
С.А. Григорченко, В.И. Капустин. Повышение эффективности идентификации изображений 
дефектов при компьютерной расшифровке цифровых радиографических изображений сварных соединений опасных производственных объектов........................................................................................
59
Электромагнитные методы
К.Е. Мызнов, О.Н. Василенко, В.Н. Костин, В.С. Тронза, А.Н. Бондина, С.С. Кукушкин, 
Н.Ю. Трякина, А.С. Саломатин. Оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов 
по результатам измерения магнитных характеристик в полевых условиях.
...........................................
69
Информация.
..............................................................................................................................................
81

Акустические методы
УДК 620.179.17
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНАРНОЙ ЛОКАЦИИ ИСТОЧНИКОВ 
АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ С ПОМОЩЬЮ ТРИАНГУЛЯЦИОННОГО 
АЛГОРИТМА INGLADA
© 2024 г.   Ю.Г. Матвиенко1, И.Е. Васильев1, Т.Д. Баландин1, Д.В. Чернов1,* 
1Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 
Россия 101990 Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
E-mail:*chernovdv@inbox.ru
Поступила в редакцию 09.08.2024; после доработки 07.10.2024
Принята к публикации 18.10.2024
Разработке методики повышения эффективности обнаружения источников акустической эмиссии (АЭ) при планарной локации с применением алгоритма Inglada посвящена эта работа. Рассмотрены основные факторы, влияющие на погрешность определения координат источников АЭ при планарной локации с применением стандартной 
методики. К ним относится пороговый способ определения момента регистрации сигнала преобразователями АЭ по 
превышению фронтом нарастающей волны напряжения порога дискриминации (uth), уровень частоты дискретизации 
сигналов (fd), влияние дисперсионных свойств среды на процесс затухания амплитуды импульсов и скорость их распространения. С целью уменьшения влияния перечисленных выше факторов на результаты координатной локации 
источников АЭ предложена новая методика, основанная на применении корреляционных зависимостей скорости 
распространения импульсов АЭ в зависимости от амплитуды регистрируемых сигналов и учета задержки момента 
регистрации импульсов ПАЭ при пороговом способе их фиксации. С целью реализации предложенной методики 
проведена серия предварительных испытаний, в ходе которых с помощью электронного имитатора выполнялась 
генерация импульсов АЭ с уровнем максимальной амплитуды um = 45—90 дБ. При этом положение источника излучения импульсов АЭ варьировали в диапазоне от 150 до 700 мм относительно приемных преобразователей антенной 
решетки. В результате применения разработанной методики вероятность обнаружения источников АЭ повысилась 
до p = 0,71, тогда как при стандартном подходе она не превышала p = 0,36. 
Ключевые слова: акустическая эмиссия, планарная локация, частота дискретизации, абсолютная погрешность, 
метод Inglada, регрессионная модель, статистический анализ.
FEATURES OF PLANAR LOCALIZATION OF ACOUSTIC EMISSION 
SOURCES VIA THE INGLADA’S TRIANGULATION ALGORITHM
© 2024   Y.G. Matvienko1, I.E. Vasiliev1, T.D. Balandin1, D.V. Chernov1,*
   
1Blagonravov Institute of Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 
Russia 101990 Moscow, Maly Kharitonyevsky Lane, 4 
E-mail:*chernovdv@inbox.ru
This paper presents a methodology for enhancing the efficiency of acoustic emission (AE) source detection during 
planar localization using the Inglada’s algorithm. The study analyzes the main factors affecting the accuracy of AE source 
localization when using a standard planar localization approach. These factors include the threshold-based method of 
determining the signal registration time by AE sensors, which is based on detecting the moment when the rising wavefront 
voltage exceeds the discrimination threshold (uth), the signal sampling frequency (fd), and the influence of the medium’s 
dispersion properties on the attenuation of signal amplitude and wave propagation speed. To reduce the impact of these 
factors on the localization accuracy of AE sources, a novel methodology is proposed based on the use of correlation 
dependencies of AE pulse propagation speed on the amplitude of the recorded signals, as well as on accounting for the delay 
in the registration time of AE pulses during threshold detection. A series of preliminary experiments was conducted to 
implement the proposed methodology, where AE pulses were generated using an electronic simulator with a maximum 
amplitude level of um = 45—90 dB. The position of the AE pulse source varied in the range of 150 to 700 mm relative to the 
receiving sensors of the antenna array. As a result of applying the developed methodology, the probability of AE source 
detection increased to p = 0,71, compared to p = 0,36 when using the standard approach.
Keywords: acoustic emission, planar localization, sampling frequency, absolute error, Inglada’s algorithm, regression 
model, statistical analysis.
DOI: 10.31857/S0130308224120011
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время регистрация импульсов акустической эмиссии (АЭ) в основном осуществляется пороговым способом — фиксацией превышения установленного порога дискри

Ю.Г. Матвиенко, И.Е. Васильев, Т.Д. Баландин, Д.В. Чернов
минации (uth) нарастающим фронтом сигнала АЭ [1]. Выбор порога дискриминации осуществляют по результатам предварительных испытаний, состоящих в определении амплитуды сигналов помех [2]. Стандартная методика не учитывает влияние дисперсионных свойств среды на 
скорость распространения импульсов АЭ, их форму и спектр, амплитудно-частотные характеристики приемных преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ), параметры измерительной 
аппаратуры. Влияние перечисленных выше факторов приводит к существенным погрешностям 
при определении момента регистрации сигнала и вычисления разности времен прихода (РВП) 
импульсов на ПАЭ антенной решетки [3]. Следует отметить, что модификации порогового 
алгоритма позволяют учесть погрешности измерения скорости распространения импульсов АЭ 
и времени их регистрации. Существующие подходы, например, приведенные в работе [4], 
позволяют снизить погрешность построения координатной локации источников АЭ и устранить шумовые источники акустических сигналов.
Построение планарной локации координат источников акустических сигналов осуществляют по значениям РВП (Δt1-2, Δt2-3, Δt1-3) и скорости распространения импульсов АЭ (Vg) в материале контролируемого изделия. Процедура расчета параметра Vg регламентирована нормативным документом ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного 
контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». Стандартный алгоритм расчета скорости не учитывает влияние дисперсии на энергетические и временные характеристики импульсов АЭ в процессе их распространения [5, 6]. В процессе удаления от источника АЭ компактный импульс «расплывается», разделяясь на отдельные волновые пакеты, 
каждый из которых обладает собственными частотными характеристиками и скоростью распространения [7]. Влияние перечисленных выше факторов приводит к значительным погрешностям при определении координат источников АЭ, в особенности при их локации вблизи 
приемных преобразователей на расстоянии ΔL ≤ 100 мм [8].
Для повышения точности планарной локации источников АЭ используют различные методики, основанные на применении нейронных сетей [9, 10], статистического анализа [11, 12], а 
также использовании атласа значений РВП [13, 14]. Перечисленные выше подходы, как правило, требуют большого количества предварительных испытаний, необходимых для определения 
нелинейных изменений энергетических и частотно-временных параметров регистрируемых 
сигналов [15]. К тому же это требует больших затрат вычислительных ресурсов измерительной 
системы, что затрудняет обработку данных АЭ в режиме реального времени. Следовательно, 
для снижения погрешности координатной локации источников АЭ возникает потребность в 
разработке новой методики обработки данных АЭ, учитывающей влияние дисперсионных 
свойств среды, особенностей акустического тракта и характеристик используемой аппаратуры 
на энергетические и временные параметры регистрируемых импульсов.
Целью настоящей работы является модификация стандартного алгоритма построения планарной локации методом Inglada. Для достижения поставленной цели авторами разработан 
алгоритм уточнения скорости распространения и времени регистрации импульсов АЭ с использованием моделей множественной линейной регрессии. В результате применения регрессионных моделей определены наиболее информативные АЭ-параметры, значения которых могут 
быть использованы для снижения погрешности построения планарной локации с помощью 
триангуляционного алгоритма Inglada.
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНАРНОЙ ЛОКАЦИИ ИСТОЧИКОВ 
АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ С ПОМОЩЬ ТРИАНГУЛЯЦИОННОГО 
АЛГОРИТМА INGLADA
Одним из наиболее распространенных методов построения планарной локации источников 
АЭ является триангуляционный алгоритм Inglada, основанный на расчете радиусов пересекающихся окружностей (R1, R2, R3) [1, 16]. На рис. 1 приведена триангуляционная схема планарной 
локации источников АЭ. Ниже представлена система уравнений для расчета координаты источника по методу Inglada:
2
2
2
2
X
X
Y
Y
V
t
t
(
)
(
)
(
)
1
1
1
g
2
2
2
2
,
X
X
Y
Y
V
t
t
                                         (1)
(
)
(
)
(
)
2
2
2
g
2
2
2
2
X
X
Y
Y
V
t
t
(
)
(
)
(
)
3
3
3
g

−
+
−
=
−


−
+
−
=
−


−
+
−
=
−


где (X; Y) — координаты источника АЭ; (Xi; Yi) — координаты i-го ПАЭ; ti — время регистрации 
импульса АЭ i-м ПАЭ.
Дефектоскопия     № 12     2024

	
Особенности построения планарной локации источников акустической эмиссии...	
5
ПАЭ № 2
(X2, Y2)
R2
ПАЭ № 3
(X3, Y3)
R3
R1
ПАЭ № 1
(X1, Y1)
Рис. 1. Определение местоположения источника АЭ с помощью алгоритма Inglada: Ri = Vg(ti – t), где ti — время регистрации импульса i-м ПАЭ; Xi, Yi — координаты установки ПАЭ ( ); X, Y — координаты источника АЭ ( ).
В результате расчета координат источника АЭ с помощью триангуляционного алгоритма 
Inglada возникает два решения (X, Y, t) и (Xꞌ, Yꞌ, tꞌ), одно из которых физически нереализуемо, 
так как время регистрации импульса АЭ должно быть больше, чем найденное время излучения.
Оценка погрешности стандартного алгоритма планарной локации осуществлялась по 
результатам имитации импульсов АЭ амплитудой um = 45—90 дБ на поверхности алюминиевой 
пластины размером 990×850×7 мм. В качестве источника импульсов АЭ различной амплитуды 
использовался преобразователь R15α-SMA фирмы «Mistras» (США), подключенный к генератору сигналов специальной формы GW Instek MFG-72120MA фирмы «Good Will Instrument 
Co.» (Тайвань). В результате проведения предварительных испытаний были определены оптимальные параметры измерительной аппаратуры: порог дискриминации uth = 42 дБ, полоса пропускания цифровых фильтров Δfр = 100—300 кГц, расчетная скорость распространения импульсов Vg = 3300 м/с, полученная при имитации сигналов АЭ на максимальном удалении ПАЭ 
 
(В = 820 мм) вне локационной зоны. Регистрация импульсов АЭ осуществлялась с помощью 
квазирезонансных преобразователей R15α-AST фирмы «Mistras» (США) с высокой чувствительностью в диапазоне частот 100—300 кГц, подключенных к системе Aline-32D PCI компании «ИНТРЕЮНИС-ИТ» (Россия) с частотой дискретизации акустических сигналов fd = 1 МГц. 
 
Использование приемных ПАЭ с максимальной чувствительностью в диапазоне частот менее 
100 кГц приведет к регистрации большого числа отраженных импульсов АЭ и шумовых сигналов, оказывающих существенное влияние на точность построения координатной локации. 
Использование преобразователей с максимальной чувствительностью на частотах свыше 
 
300 кГц может привести к пропуску низкоамплитудных сигналов в связи с высоким уровнем 
затухания высокочастотных гармоник спектра импульсов АЭ [3]. Результаты построения планарной локации источников АЭ с помощью стандартного алгоритма представлены на рис. 2.
Y, мм
ПАЭ № 2
700
600
500
400
300
200
100
ПАЭ № 3
ПАЭ № 1
0
0    100    200  300   400   500   600   700  800
X, мм
Рис. 2. Результаты построения планарной локации источников АЭ с помощью стандартного алгоритма Inglada.
Дефектоскопия      № 12    2024

Ю.Г. Матвиенко, И.Е. Васильев, Т.Д. Баландин, Д.В. Чернов
Расчет погрешности построения планарной локации источников АЭ осуществлялся по 
результатам имитации акустических сигналов в координатах (X; Y) = (220; 220), (280; 430), 
(460; 170), (350; 300), (460; 500), (700; 220), (570; 300), (650; 430) мм. Антенная решетка 
состояла из трех ПАЭ и представляла собой равнобедренный треугольник со сторонами 
820×732×732 мм. Минимальная погрешность координатной локации была зарегистрирована 
при имитации импульсов АЭ в координатах (X; Y) = (350; 300), (460; 500) и (570; 300) мм и 
составила 
(
)
(
)
2
2
4,25
X
X
Y
Y
′
′
∆=
−
+
−
=
мм, где (X'; Y') — координаты индикаций 
АЭ-событий, (X; Y) – координаты фактического местоположения источника акустических 
сигналов. При установке имитатора вблизи приемных преобразователей отмечается значительное отклонение индикации АЭ-событий от фактического местоположения источника 
акустических сигналов. Максимальная погрешность построения планарной локации с помощью алгоритма Inglada была зарегистрирована при имитации акустических сигналах в координатах (X; Y) = (220; 220) мм и достигала Δ = 175,5 мм.
Для снижения погрешности построения планарной локации источников АЭ авторами предложена методика, основанная на применении регрессионного анализа. Построение моделей 
множественной линейной регрессии позволяет определить корреляционные взаимосвязи 
между параметрами импульсов АЭ и погрешностью определения времени регистрации акустических сигналов преобразователями антенной решетки. Необходимо отметить, что построение 
регрессионных моделей осуществлялось по результатам предварительных испытаний, представленных на рис. 2. Апробация предложенного алгоритма осуществлялась по результатам 
экспериментальных исследований, состоящих в имитации импульсов АЭ в координатах 
 
(X; Y) = (270; 140), (690; 140), (275; 230), (465; 260), (675; 255), (190; 310), (470; 335), (760; 305), 
(385; 405), (580; 405), (475; 535), (375; 595), (575; 590), (350; 300) мм.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Одним из основных факторов, влияющих на уровень погрешности координатной локации 
источников АЭ, является фиксация момента регистрации импульсов АЭ по превышению уровня порога дискриминации сигналов. В качестве примера на рис. 3 представлены формы импульсов, 
зарегистрированные 
при 
имитации 
акустических 
сигналов 
в 
координатах 
 
(X; Y) = (225; 490) мм. Источник сигналов АЭ находился на удалении Ri = 727, 255 и 391 мм 
соответственно от ПАЭ № 1, № 2 и № 3. Как показано на рис. 3а, импульс АЭ, зарегистрированный ПАЭ № 2 на расстоянии 255 мм от источника акустических сигнал, имел наименьшее 
время нарастания. 
а
б
в
Рис. 3. Характерные формы импульсов АЭ, зарегистрированные с помощью ПАЭ № 2 (а); ПАЭ № 3 (б); ПАЭ № 1 (в). 
Координата имитации сигналов АЭ (X; Y) = (225; 490) мм.
Дефектоскопия     № 12     2024

	
Особенности построения планарной локации источников акустической эмиссии...	
7
При увеличении расстояния между источником и приемными преобразователями передний 
фронт импульсов АЭ становится более пологим (рис. 3б и 3в) вследствие затухания высокочастотных мод. Как видно из рис. 3в, максимальная амплитуда фронта нарастающей волны не 
превышает напряжения порога дискриминации сигналов, что приводит к задержке его регистрации на Δt1 = 2,7 мкс. 
Задержка момента регистрации импульсов АЭ также зависит от частоты дискретизации 
измерительной аппаратуры. В результате аналого-цифрового преобразования дискретный 
импульс АЭ представляет собой набор отсчетов (дискретов).  Фактическое время регистрации 
сигналов, определяемое по пересечению уровня порога дискриминации, не совпадает со временем регистрации отсчетов импульса АЭ (см. рис. 3а — отсчеты № 99 и 100). Так, при частоте 
дискретизации fd = 2 МГц погрешность составляла Δt2 = 0,45 мкс. Для повышения частоты дискретизации в режиме постобработки импульсов АЭ была использована методика передискретизации с использованием интерполяционного фильтра. Искусственное повышение частоты дискретизации до значений fd = 4, 5 и 10 МГц привело к снижению задержки времени регистрации 
сигнала соответственно до Δt2 = 0,13, 0,07 и 0,01 мкс. Исходя из полученных результатов, 
оптимальным значением частоты дискретизации является fd = 4 МГц, при которой задержка 
времени регистрации сигнала снижается в 3,46 раза (0,45/0,13) без значительного увеличения 
затрат вычислительных ресурсов. Для снижения погрешности планарной локации расчет задержек Δt1, Δt2, Δt3 должен осуществляться с шагом Δt ≤ 1/ fd = 0,25 мкс.
Другим фактором, снижающим погрешность координатной локации источников АЭ, является учет влияния амплитуды (um) регистрируемых импульсов на скорость (Vg) их распространения в объекте контроля. Для получения корреляционной зависимости Vg = f(um) была решена обратная задача, состоящая в минимизации погрешности планарной локации путем итерационного изменения вычисляемой величины скорости Vg в диапазоне 1800—6000 м/с по 
известным из предварительных испытаний значениям координат имитации X, Y и полученным временам прихода t1, t2 и t3. Результат построения корреляционной зависимости 
 
Vg/с = f(um), нормированной относительно предельной скорости распространения сигналов 
АЭ в металлах с = 6000 м/с [1], представлен на рис. 4. Форма аппроксимирующей кривой, 
представленная штриховой линией, соответствует зависимости:
(
)
0,15 arctg
0,3
16,7
0,6.
g
m
V
u
c = −
⋅
−
⋅
+
+
                                       (2)
Как показано на рис. 4, для импульсов АЭ с уровнем амплитуды um ≤ 55 дБ нормированное 
значение скорости (Vg/с) не превышает 0,55. В диапазоне амплитуд um = 55—65 дБ отмечается 
рост значения Vg/с от 0,55 до 0,8. При амплитудах um > 65 дБ значение параметра Vg/с повышалось от 0,7 до 1,0. 
Аппроксимация результатов экспериментальных исследований осуществлялась с помощью 
метода наименьших квадратов. Достоверность полученных результатов подтверждается значением коэффициента корреляции R = 0,71.
Vg/c
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
45         50        55         60         65         70         75         80         85     um, дБ
Рис. 4. Зависимость нормированной скорости (Vg/с) распространения импульсов АЭ от уровня их амплитуды (um).
Дефектоскопия      № 12    2024

Ю.Г. Матвиенко, И.Е. Васильев, Т.Д. Баландин, Д.В. Чернов
Погрешность стандартного алгоритма локации зависит не только от точности определения 
времени регистрации импульс АЭ, но и от разности времени их прихода на преобразователи 
антенной решетки. Для оптимизации расчета было принято допущение, что погрешность регистрации импульсов ПАЭ № 1 соответствует Δt1 = 0 мкс. Значения Δt2 и Δt3 рассчитывались 
путем минимизации погрешности координатной локации в процессе итерационного изменения 
времени задержки регистрации импульсов в диапазоне значений Δt2, 3 = [–100…100] мкс с 
шагом 0,25 мкс для известных координат источников ПАЭ (X; Y). В результате статистического 
анализа экспериментальных данных был проведен расчет времени задержки регистрации 
импульсов (χ2, χ3) по значениям АЭ-параметров: 
и
и
1
2
0,11
0,41
0,08
0,07
0,16
2,68;
χ =
⋅
−
−
⋅
+
⋅
−
⋅
+
⋅
+
(
)
2
2
1
m
m
1
2
N
N
t
t
u
u
t
t
и
и
1
2
                (3)
и
и
3
1
0,02
0,03
3,41
0,04
1,07
17,62,
χ =
⋅
−
−
⋅
+
⋅
−
⋅
+
⋅
+
(
)
3
3
1
m
m
1
3
N
N
t
t
u
u
t
t
и
и
1
3
где 
1
2
3
,
,
m
m
m
u
u
u
 — амплитуда импульсов АЭ;  
i
i
N
t
и
и  — усредненные значения выбросов; 
ti — время регистрации импульсов i-м преобразователем.
Выбор наиболее информативных АЭ-параметров, коррелирующих с временем задержки 
регистрации импульсов АЭ, осуществлялся с помощью алгоритма пошагового добавления 
независимых переменных в модель множественной линейной регрессии. В результате обработки экспериментальных данных наибольшие значения статистики Фишера были зарегистрированы при добавлении в регрессионную модель параметров 
,
i
m
u
 
i
i
N
t
и
и и (ti – t1).
В связи с нелинейными изменениями формы импульсов АЭ, возникающими в процессе распространения акустических сигналов от источника до наиболее удаленного преобразователя, 
применение разработанных моделей для прямого определения координат источника акустических сигналов не представляется возможным. В качестве примера на рис. 5 представлена зависимость погрешности регистрации импульсов ПАЭ № 2 (Δt2) для известных координат источников АЭ-событий, представленных на рис. 2.
Как следует из рис. 5, задержка времени Δt2 изменялась от –60 до 10 мкс независимо от 
местоположения источника АЭ. Аппроксимация результатов экспериментальных исследований 
осуществлялась с помощью дробно-рациональной функции (4). Достоверность результатов 
аппроксимации подтверждает уровень коэффициента корреляции R = 0,76:
t
(
)
1072
1345
;
112,4
2650
⋅χ −
∆
χ
= χ +
⋅χ −
2
2
2
2
2
2
t
(
)
                                             (4)
23
21
;
15
63
⋅χ −
∆
χ
= χ +
⋅χ −
3
3
3
2
3
3
2
2
2
2
,
t
t
t
t
t
t
(
)
(
)
3
3
3
3
′ =
+ ∆
χ

′ =
+ ∆
χ

Δt2, мкс
10
0
–10
–20
–30
–40
–50
–60
–70–25        –20        –15         –10          –5             0             5        χ2, мкс
Рис. 5. Погрешность определения времени регистрации импульса АЭ.
Дефектоскопия     № 12     2024