techtranspТехник транспорта: образование и практикаTransport Technician: Education and Practice2687-10252687-1033Federal state budget establishment additional professional education «Educational and instructional center for railway transportation»10.46684/2687-1033.2022.2.189-195techtransp-313Research ArticleИНФРАСТРУКТУРА ТРАНСПОРТА: СОЗДАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РАЗВИТИЕTRANSPORT INFRASTRUCTURE: ESTABLISHMENT, OPERATION AND DEVELOPMENTПроектирование приемного блока ультразвукового дефектоскопа рельсовDesign of the receiving unit of the ultrasonic rail flaw detectorhttps://orcid.org/0000-0001-8078-7103МихедА. Д.MikhedA. D.

Антон Дмитриевич Михед — кандидат технических наук, преподаватель общепрофессиональных дисциплин; SPIN-код: 8591-3423, РИНЦ ID: 854368.

301607 Узловая, ул. К. Маркса, д. 8

Bionotes Anton D. Mikhed — Cand. Sci. (Tech.), lecturer of general professional disciplines; SPIN-code: 8591-3423, RSCI ID: 854368.

8 K. Marx st., Uzlovaya, 301607

anton11588@yandex.ruТитусО. А.TitusO. A.

Ольга Анатольевна Титус — директор.

301607 Узловая, ул. К. Маркса, д. 8

Olga A. Titus — Director.

8 K. Marx st., Uzlovaya, 301607

uzlovaya@pgups.ruУзловский железнодорожный техникум — филиал Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I в г. Узловая (Узловский ж.д. техникум — филиал ПГУПС)РоссияUzlovsky railway technical school — a branch of the Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University in Uzlovaya (Uzlovsky railway technical school — branch of PGUPS)Russian Federation20220107202232189195Copyright © Михед А.Д., Титус О.А., 20222022Михед А.Д., Титус О.А.Mikhed A.D., Titus O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.ttspo.ru/jour/article/view/313

Разработка приемного блока ультразвукового (УЗ) дефектоскопа для контроля рельсов включает теоретические и практические исследования. Особое внимание уделяется экспериментальному определению характеристик УЗ пьезодатчика и описанию приемно-усилительного тракта. Макетный образец УЗ дефектоскопа позволяет производить проверку рельс на наличие дефектов и дает ощутимый выигрыш в габаритах по сравнению с громоздкими аналогами.

Используемые теоретические методы основывались на принципах электротехники, электронной техники, графического анализа и теории автоматического управления.

Экспериментальные исследования пьезодатчика дали возможность определить его главную резонансную частоту. Правильный выбор параметров усилительного блока обеспечил точную и надежную работу прибора. Практические испытания дефектоскопа с помощью специального буферного образца рельса позволили осуществить настройку его чувствительности.

За основу приемно-усилительного тракта дефектоскопа взят входной усилитель микровольтметра В3-40. Прибор включает возможность его использования совместно с преобразователем. Представлена структурная схема дефектоскопа. Описана электрическая схема входного делителя с выбором необходимых сопротивлений и электрическая схема измерителя эффективного значения с описанием всех его элементов.

Режимы работы и радиоэлектронные схемы выбраны по справочным данным с учетом их высокой надежности. Применение в схемном решении аналоговых интегральных микросхем позволило увеличить надежность и точность устройства дефектоскопа, упростить его наладку, уменьшить дрейф нуля и улучшить качество выходного сигнала.

The development of an ultrasonic fl aw detector receiving unit for rail monitoring includes theoretical and practical studies. Special attention is paid to the experimental determination of the characteristics of the ultrasonic piezoelectric sensor and the description of the receiving-amplifying path. A mock-up sample of an ultrasonic fl aw detector allows checking rails for defects and gives a tangible gain in dimensions compared to bulky analogues.

The theoretical methods used were based on the principles of electrical engineering, electronic engineering, graphical analysis and the theory of automatic control.

Experimental studies of the piezoelectric sensor allowed us to determine its main resonant frequency. The correct choice of parameters of the amplifier unit ensured accurate and reliable operation of the device. Practical tests of the fl aw detector using a special buffer sample of the rail made it possible to adjust its sensitivity

The input amplifier of the microvoltmeter V3-40 is taken as the basis of the receiving and amplifying path of the fl aw detector. The device includes the possibility of its use in conjunction with the converter. The structural diagram of the fl aw detector is presented. The electrical circuit of the input divider with the selection of the necessary resistances and the electrical circuit of the effective value meter with a description of all its elements are described.

Operating modes and electronic circuits are selected according to reference data, taking into account their high reliability of operation. The use of analog integrated circuits in the circuit solution made it possible to increase the reliability and accuracy of the fl aw detector device, simplify its adjustment, reduce zero drift and improve the quality of the output signal.

ультразвукдефектоскопнеразрушающий контрольпьезоэлементрезонансэлектроникаприемный блокultrasoundfl aw detectornon-destructive testingpiezoelectric elementresonanceelectronicsreceiving unitReferencesБаянов Е.В., Курлаев Н.В., Поляков Ю.О. Определение скорости звука в стержне с помощью ультразвукового дефектоскопа // Тенденции развития науки и образования. 2017. № 33–1. С. 15–17. DOI: 10.18411/lj-2512-2017-04Bayanov E.V., Kurlaev N.V., Polyakov Yu.O. Determination of the speed of sound in a rod using an ultrasonic fl aw detector. Trends in the Development of Science and Education. 2017;33-1:1517. DOI: 10.18411/lj-25-12-2017-04 (In Russ.).Алешин Н.П., Бобров В.Т., Ланге Ю.В., Щербинский В.Г. Ультразвуковой контроль: учебное пособие / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Спектр, 2011. 223 с.Aleshin N.P., Bobrov V.T., Lange Yu.V., Shcherbinsky V.G. Ultrasonic control: textbook. allowance / under the general ed. of V.V. Klyuev. Moscow, Spektr, 2011;223. (In Russ.).Мосягин В.В., Марков А.А. Ультразвуковой томограф в новом двухниточном дефектоскопе // Путь и путевое хозяйство. 2016. № 8. С. 33–35.Mosyagin V.V., Markov A.A. Ultrasonic tomograph in a new two-thread fl aw detector. Path and Track Economy. 2016;8:33-35. (In Russ.).Гребенников Д.В., Гребенников В.В., Титов В.Ю. Исследование акустического тракта ультразвукового дефектоскопа на фазированных решетках диаграммы направленности пьезопреобразователей ультразвукового дефектоскопа типа OMNISCAN // Контроль. Диагностика. 2017. № 2. С. 34–40. DOI: 10.14489/td.2017.02.pp.034-041Grebennikov D.V., Grebennikov V.V., Titov V. Ju. Investigation of the acoustic path of the ultrasonic phased array fl aw detector. The radiation patterns of piezoelectric transducers of the ultrasonic fl aw detector of OMNISCAN type. Testing. Diagnostics. 2017;2:34-40. DOI: 10.14489/td.2017.02.pp.034-041 (In Russ.).Клементьева Е.А., Голубев А.С. Испытания ультразвукового дефектоскопа с фазированными решетками при контроле сварных соединений // Контроль. Диагностика. 2008. № 11. С. 36–43.Klementieva E.A., Golubev A.S. Proving of ultrasound defectoscope with phased arrays during welded joints testing. Testing. Diagnostics. 2008;11:36-43. (In Russ.).Титов В.Ю. Исследование параметров ультразвукового дефектоскопа на фазированных решетках. Режимы фокусировки для ультразвукового дефектоскопа типа OMNISCAN // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24. № 8 (278). С. 24–35. DOI: 10.14489/td.2021.08.pp.024-035Titov V.Yu. Investigation of the parameters of an ultrasonic fl aw detector on phased arrays. Focus modes for OMNISCAN type ultrasonic fl aw detector. Testing. Diagnostics. 2021;24(8):(278):2435. DOI: 10.14489/td.2021.08.pp.024-035 (In Russ.).Шилов М.Н., Мосягин В.В., Козьяков А.Б. О развитии съемных ультразвуковых дефектоскопов // Путь и путевое хозяйство. 2021. № 8. C. 14–17.Shilov M.N., Mosyagin V.V., Kozyakov A.B. On the development of removable ultrasonic fl aw detectors. Path and Track Economy. 2021;8:14-17. (In Russ.).Казаков В.В. Ультразвуковой дефектоскоп на нелинейном эффекте для обнаружения трещин // Дефектоскопия. 2008. № 12. С. 37–41.Kazakov V.V. A nonlinear effect-based ultrasonic fl aw detector for detecting cracks. Defektoskopiya. 2008;12:37-41. (In Russ.).Курмангалиева К.А., Тайманова Г.К. Экспериментальная разработка методики испытания и диагностики для ультразвукового магнитного дефектоскопа // Проблемы современной науки и образования. 2016. № 36 (78). С. 16–17.Kurmangalieva K.A., Taimanova G.K. Experimental development of testing and diagnostic methods for ultrasonic magnetic fl aw detector. Problems of Modern Science and Education. 2016;36:16-17. (In Russ.).Бирюков Д.Ю., Зацепин A.Ф. Современные компьютерные дефектоскопы для ультразвуковых исследований и неразрушающего контроля: учебно-методическое пособие. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2016. 120 c.Biryukov D.Yu., Zatsepin A.F. Modern computer fl aw detectors for ultrasound and non-destructive testing: study guide. Yekaterinburg, Ural University Press, 2016;120. (In Russ.).Зыков Д.А. Разработка программного обеспечения ультразвукового дефектоскопа // Наука настоящего и будущего. 2017. Т. 1. С. 51–54.Zykov D.A. Software development of ultrasonic fl aw detector. Science of the Present and the Future. 2017;1:51-54. (In Russ.).Коновалова В.С., Коновалов Р.С., Коновалов С.И. О сокращении длительности зондирующего импульса на выходе иммерсионного пьезопреобразователя ультразвукового дефектоскопа // Вопросы радиоэлектроники. 2020. № 1. С. 42–50. DOI: 10.21778/2218-5453-2020-1-42-50Konovalova V.S., Konovalov R.S., Konovalov S.I. On reduction of probing pulse duration at output of immersion piezoelectric transducer of ultrasonic fl aw detector. Questions of Radio Electronics. 2020;1:42-50. DOI: 10.21778/2218-5453-2020-1-42-50 (In Russ.).Килеев А.С. Анализ ультразвуковых дефектоскопов // Молодежная наука в развитии регионов. 2021. Т. 1. С. 175–176.Kileev A.S. Analysis of ultrasonic fl aw detectors. Youth Science in the Development of Regions. 2021;1:175-176. (In Russ.).Щербинский В.Г. Буферные образцы для настройки чувствительности ультразвуковых автоматизированных дефектоскопов // Дефектоскопия. 2006. № 5. С. 45–50.Shcherbinskii V.G. Buffer blocks for tuning the sensitivity of automated ultrasonic fl aw detectors. Defektoskopiya. 2006;5:4550. (In Russ.).Бобков Д.Е. Расчет приемного блока ультразвукового дефектоскопа // Интеграция сектора исследований и разработок в глобальную инновационную систему: сборник материалов Международной научно-практической конференции. 2020. C. 61–65.Bobkov D.E. Calculation of the receiving unit of an ultrasonic fl aw detector. Integration of the research and development sector into the global innovation system: collection of materials of the International Scientifi c and Practical Conference. 2020;61-65. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.