Содержание к диссертации
Введение
1 Ультразвуковые методы измерения характеристик материала 15
1.1 Физические основы затухания в материалах, имеющих кристаллическую структуру 15
1.1.1 Особенности кристаллического строения металлов, влияющие на затухание ультразвуковых волн в них 15
1.1.2 Затухание ультразвуковых колебаний в кристаллических материалах 18
1.2 Методы определения структурных характеристик материалов с помощью ультразвуковых колебаний 30
1.2.1 Варианты применения ультразвуковой структуроскопии 30
1.2.2 Относительный метод ультразвукового структурного анализа металлов 31
1.2.3 Контроль свойств чугунов с помощью измерения скорости звука в образцах 36
Выводы по разделу 1 39
2 Физическое обоснование безэталонного метода измерения среднего размера зерна материала 42
2.1 Разработка безэталонного метода измерения среднего размера зерна материала : 42
2.1.1 Исходные данные для расчета среднего размера зерна материала 42
2.1.2 Вывод аналитических соотношений для количественной оценки для безэталонного метода измерения среднего размера зерна материала 43
2.1.3 Математическая модель оценки дифракционных потерь в измерительном тракте 49
2.1.4 Математическая модель оценки потерь на отражение в измерительном тракте 51
2.1.5 Учет амплитудного множителя при коэффициенте рассеивания 53
2.2 Экспериментальное подтверждение корректности разработанного метода 54
2.2.1 Цель эксперимента 54
2.2.2 Проверка соответствия реальных (определенных при металлографическом исследовании) и измеренных безэталонным способом размеров зерна материала 54
2.2.3 Оценка акустических характеристик материала на образцах, используемых при проверке корректности безэталонного метода определения размера зерна материала .76
Выводы по разделу 2 78
3 Выбор параметров аппаратных средств для измерения структурных характеристик материалов 80
3.1 Ультразвуковые микропроцессорные дефектоскопы и их характеристики 80
3.1.1 Современное состояние рынка ручных ультразвуковых дефектоскопов 80
3.1.2 Характеристики ультразвуковых дефектоскопов, важные для целей ультразвуковой структуроскопии 81
3.2 Разработка и применение методики оценки характеристик средств акустических измерений на базе экспертных оценок .83
3.2.1 Выбор представительного перечня параметров аппаратного средства 83
3.2.2 Экспертная оценка преимуществ проектируемого аппаратного средства 87
3.3 Ультразвуковой универсальный дефектоскоп «Пеленг» УДЗ-204 99
3.3.1 Параметры приёмо-возбудителя 99
3.3.2 Параметры устройств обработки и вывода информации 100
3.3.3 Конструктивные параметры 100
Выводы по разделу 3 101
4 Разработка оборудования для реализации безэталонного метода измерения среднего размера зерна материала 102
4.1 Разработка пьезопреобразователей для безэталонного метода измерения среднего размера зерна материала 102
4.2 Разработка алгоритма измерения среднего размера зерна материала для дефектоскопа УДЗ-204 104
4.2.1 Общие требования и принцип работы алгоритма измерения среднего размера зерна материала для дефектоскопа УДЗ-204 104
4.2.2 Анализ амплитуд донных сигналов 106
4.2.3 Определение потерь в образце, не зависящих от затухания и граничных эффектов 107
4.2.4 Расчёт и вывод на экран дефектоскопа среднего размера зерна материала 108
4.2.5 Особенности измерения среднего размера зерна с помощью дефектоскопа "Пеленг" УДЗ-204 109
4.2.6 Указания по поверке структуроскопа 110
Выводы по разделу 4 116
Заключение 118
Список литературы 122
Приложение
- Методы определения структурных характеристик материалов с помощью ультразвуковых колебаний
- Математическая модель оценки дифракционных потерь в измерительном тракте
- Оценка акустических характеристик материала на образцах, используемых при проверке корректности безэталонного метода определения размера зерна материала
- Выбор представительного перечня параметров аппаратного средства
Введение к работе
Актуальность темы
Действующий в настоящее время ГОСТ 5639-82 «Сталь. Методы выявления и определения величины зерна» разрешает измерять средний размер зерна ультразвуковым методом. Однако существующий относительный метод измерения среднего размера зерна, описанный в предыдущем варианте ГОСТ 5639, требует предварительной настройки по образцам, материал и размеры которых должны совпадать с материалом и размерами исследуемого объекта, а средний размер зерна известен. Это позволяет использовать относительный метод измерения среднего размера зерна только при очень большом количестве одинаковых изделий, подлежащих контролю зернистости, то есть в составе установок, работающих в потоке.
Основным методом определения величины зерна, применяемым в заводских лабораториях, было и остается металлографическое исследование структуры металла при визуальных оценках с помощью микроскопа. Недостатки металлографического исследования известны -его высокая стоимость, большие временные затраты, измерение размера зерна только на поверхности образца, а также то, что образец в процессе исследования разрушается.
В целом, актуальность темы настоящей диссертационной работы заключается в решении комплекса вопросов по разработке метода и оборудования для безэталонного метода измерения среднего размера зерна металла для экспресс-оценок, как составной части научной и прикладной проблемы повышения метрологических характеристик и информативности в системах технического контроля и управления качеством. Внедрение такого оборудования в заводских и лабораторных условиях позволит существенно снизить материальные и временные затраты, а также получать дополнительную информацию о внутренней структуре исследуемого образца, создавая предпосылки для осуществления экспресс-анализа физико-механических свойств материалов при ручных и автоматизированных операциях.
Предметом исследования в настоящей диссертационной работе являются физические процессы рассеяния ультразвуковых волн в материалах с кристаллической структурой.
Объектом исследования в настоящей диссертационной работе являются материалы металлургического производства с кристаллической структурой. Цель диссертационной работы
Целью диссертационной работы является физическое обоснование, разработка и экспериментальная проверка безэталонного метода измерения среднего размера зерна металла с помощью ультразвуковых колебаний, а также создание образцов оборудования для реализации этого метода. Разработанный алгоритм измерения среднего размера зерна рассчитан на внедрение его в состав программного обеспечения современных ультразвуковых дефектоскопов.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:
Разработка метода определения среднего размера зерен металлов на основе измерения и сравнения на кратных частотах степени ослабления упругих колебаний в мегагерцовом диапазоне частот.
Разработка электроакустического тракта измерительного стенда для определения относительного ослабления упругих колебаний в металлах в диапазоне ультразвуковых частот.
Экспериментальная оценка и сопоставление результатов измерения среднего размера зерен ультразвуковым методом с данными металлографического и других видов анализа.
Разработка рекомендаций по проектированию комплекса аппаратно-программных средств и создание опытных образцов структуромеров, предназначенных для мелкосерийного производства на базе ультразвукового дефектоскопа общего назначения.
Основные методы исследования.
Результаты исследования базируются на основных положениях теории вероятностей, теории математической статистики, теории физики твердого тела, теории упругих колебаний волн, теории дифракции и измерений.
Научная новизна диссертационной работы
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
предложено измерять средний размер зерна материала с помощью ультразвуковых колебаний в контактном варианте без применения специальных образцов для настройки при условии выбора специальной системы параметров измерений;
предложены рекомендации по выбору последовательности частот ультразвуковых колебаний, при которых целесообразно измерять средний размер зерна в образцах из различных сталей;
показано, что измерение среднего размера зерна с помощью ультразвуковых колебаний мегагерцового диапазона в контактном варианте в металлических изделиях без применения специальных образцов является реализуемым и эффективным методом структуроскопии, реализуемым на базе универсальной модернизированной дефектоскопической аппаратуры для целей экспресс-анализа;
разработан алгоритм, определяющий основу и принципы работы комплекса программно-аппаратных средств для реализации безэталонного метода измерения среднего размера зерна металла с помощью измерения амплитуд различных донных сигналов на различных частотах ультразвуковых колебаний.
Практическая ценность работы
Практическая ценность диссертационной работы в целом заключается в том, что в ходе ее выполнения разработаны программно-аппаратные средства обеспечивающие возможность экспресс-анализа среднего размера зерна металлов, что создает предпосылки для снижения материальных и временных затрат на операции технического контроля в производственных и лабораторных условиях. В состав средств входят следующие объекты:
Метод и алгоритм реализации ультразвукового безэталонного метода измерения зерна металла. Величина максимальной погрешности измерений среднего размера зерна безэталонным методом составляет не более 1-2 баллов по шкале ГОСТ 5639-82.
Измерительная акустическая система на основе пьезоэлектрических преобразователей для измерения среднего размера зерна материала в различных сталях на кратных частотах.
3.Программное обеспечение, поддерживающее работу универсального дефектоскопа в режиме «Структуроскоп» Создан макет опытного образца подобного устройства.
Разработанные алгоритмы и устройства могут быть использованы и при создании автоматизированных систем контроля, реализующих иммерсионный и бесконтактный способы ввода ультразвука в контролируемые изделия. Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных в диссертации результатов доказана на основании подтверждения сходимости теоретических положений с результатами проведенных экспериментов на базе представительной выборки образцов. Реализация результатов диссертационной работы
Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой версии ультразвукового дефектоскопа "Пеленг" УДЗ-204 производства Научно-промышленной группы "Алтек". Новая версия дефектоскопа отличается от старой версии наличием специального режима "СТРУКТУРОСКОП" и дополнительным комплектом измерительных преобразователей. Техническое задание на специальный пьезоэлектрический преобразователь, необходимый для измерения среднего размера зерна безэталонным методом, согласовано с фирмой "Константа-УЗ". Научные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
При разработке безэталонных ультразвуковых методов оценки среднего размера зерен металлов с поликристаллическим строением в качестве источника измерительной информации могут служить данные относительных измерений степени ослабления упругих волн в образцах металлов в ультразвуковом диапазоне частот.
При определении количественных данных среднего размера зерна на основании ультразвуковых измерений безэталонным методом частные оценки должны проводиться на кратных гармониках в ультразвуковом диапазоне частот.
При разработке ультразвуковых структуроскопов в качестве базового варианта допустимо использование дефектоскопа общего назначения при работе в ультразвуковом диапазоне частот с
использованием специальной акустической системы, допускающей работу на кратных гармониках в режиме возбуждения и приема.
4. Экспериментально доказано необходимое для практики соответствие измерительных и расчетных данных среднего размера зерна материала в мегагерцовом диапазоне частот, что позволяет считать безэталонный метод ультразвуковых измерений на кратных гармониках эффективным средством при проведении анализа структуры металла. Апробация
Основные результаты, вошедшие в диссертационную работу докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
II Международная научно-техническая конференция "Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов" (республика Беларусь, Могилёв, 2006 г.);
XIX Петербургская конференция "Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций УЗДМ-2007" (Санкт-Петербург, 2007 г.);
Международная научно-техническая конференция "Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов" (республика Беларусь, Могилёв, 2004 г.);
XIII ежегодная международная конференция "Современная методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики" (Украина, Ялта, 2005 г.);
VI Всероссийская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль качества и диагностика материалов, конструкций, промышленных изделий и окружающей среды" (Санкт-Петербург, 2005 г.).
Публикации
По результатам исследований, проведенных в рамках темы диссертационной работы опубликовано 15 научных работ: 9 статей (из них 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК) и 5 тезисов докладов, получен 1 патент РФ. Личный вклад автора
Все результаты, составляющие основное содержание диссертационной работы, получены автором самостоятельно. Часть опубликованных работ, относящихся к 1, 2 и 3 главам диссертационной
работы, написана в соавторстве с д.т.н., проф. С.К. Павросом. Большинство опубликованных работ, относящихся к 4 главе, написаны в соавторстве с членами коллектива ЗАО "Алтек". Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и трех приложений. Содержание диссертации изложено на 151 странице и включает 41 рисунок, 15 таблиц и 93 наименования отечественной и зарубежной литературы.
Методы определения структурных характеристик материалов с помощью ультразвуковых колебаний
В нашей стране был разработан ряд методик и аппаратных средств, их реализующих, для определения структурных характеристик материалов с помощью ультразвуковых колебаний. Как правило, в качестве измеряемой характеристики авторами этих методик выбирались скорость или затухание ультразвуковых колебаний. Однако, в некоторых работах [56] для определения структурных параметров материалов рекомендуется использовать измерения спектральных характеристик ультразвуковых колебаний. Самым известным и применяемым методом ультразвуковой структуроскопии является относительный метод ультразвукового структурного анализа металлов. Широкое применение нашел и контроль свойств чугуна (в частности, процента содержания в нем шаровидного графита) с помощью измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в нем. Также в литературе описаны контроль столбчатости литой высокомарганцовистой стали [57], контроль магнитных характеристик постоянных магнитов [58] и т. п. с помощью измерения различных характеристик ультразвуковых колебаний. В диссертационной работе описаны относительный метод структурного анализа металлов и контроль свойств чугуна, как наиболее широко применяемые методы ультразвуковой структуроскопии. Относительный метод ультразвукового структурного анализа металлов является единственным известным методом определения среднего размера зерна металла с помощью ультразвука.
Он был изобретен в 50-е года прошлого века Н.В.Химченко (НИИХРІММАШ), который в 1955 г. получил авторское свидетельство №101297 на этот метод. Суть метода состоит в том, что акустические характеристики контролируемого изделия сравниваются с эталонным образцом, материал, форма и размеры которого соответствуют контролируемому изделию. Контроль ведется на разных частотах, при этом для количественной оценки среднего размера зерна изделия используют отношения амплитуд сигналов при прозвучивании на разных частотах [13]. Относительный метод ультразвукового структурного анализа металлов широко применялся и продолжает применяться на заводах. Он был впервые внесен в ГОСТ 5639-65 «Сталь. Методы выявления и определения величины зерна» [9]. В ныне действующем ГОСТ 5639-82 [8] этот метод также разрешается использовать, однако подробное его описание по неизвестной причине в этом документе отсутствует. В ГОСТ 5639-65 метод представлен в двух вариантах. Первый вариант В испытуемый образец или изделие вводят ультразвуковые колебания и наблюдают изменение амплитуды донного сигнала при многократном отражении. Величину зерна металла определяют по быстроте затухания ультразвуковых колебаний, при этом коэффициент затухания вычисляют по формуле где h — толщина образца; С/№ Un+1 - амплитуда двух последовательных сигналов на экране дефектоскопа. Для определения величины зерна в сталях и сплавах предварительно изучают зависимость затухания ультразвуковых колебаний от частоты и величины зерна на эталонных образцах из данного материала. Частоту ультразвуковых колебаний выбирают в соответствии с условием: где Л - длина волны ультразвуковых колебаний; D - средний размер зерна материала. Второй вариант. Метод структурных коэффициентов.
В качестве показателей степени рассеивания ультразвуковых колебаний в металле принимают отношения амплитуд эхо-сигналов при прозвучивании металла на разных частотах при постоянном коэффициенте усиления. Структурные коэффициенты К]...К3выражают следующими равенствами где Ufi...Uf — амплитуды сигналов при заданном коэффициенте усиления на частотах, соответственно fi—f4. Значения структурных коэффициентов определяются особенностями структуры металла. Поэтому, определив коэффициенты по эталонным образцам с заданной величиной зерна, можно при помощи ультразвука с достаточной точностью (не менее одного балла по шкале ГОСТ 5639-82) осуществлять контроль структуры металла. Эталонные образцы должны быть изготовлены из сталей или сплавов той же марки, иметь тот же диаметр, толщину и чистоту поверхности, что и контролируемое изделие. При массовом контроле деталей, когда необходимо лишь определить соответствие среднего размера зерна материала действующим техническим условиям, их разбраковку разрешается проводить всего на двух частотах ультразвука. Частоты ультразвука выбирают таким образом, чтобы при соответствующем режиме работы прибора разница между структурными коэффициентами была больше нуля при допустимой и равна нулю при недопустимой величине зерна. Режим работы ультразвукового прибора, при
Математическая модель оценки дифракционных потерь в измерительном тракте
Под дифракцией понимают проявление любого отступления от законов геометрической оптики. Расхождение ультразвукового пучка в объекте исследования связано с дифракционными явлениями. Потери на дифракционное расхождение ультразвуковой волны F должны обязательно учитываться при расчете среднего размера зерна материала. Анализ функций, учитывающих дифракционное расхождение продольных волн в твёрдой среде выполнен в работе [2]. Они определяются усреднением нормальной компоненты упругого напряжения по площади, равной площади преобразователя и описывается выражением: где s = 2h/[a2/A,) - обобщенная толщина образца; к,- волновое число продольных волн; а-радиус преобразователя; b = c,/ct. Анализ выражения показывает, что дифракционные потери зависят только от трех переменных - волнового размера к,а, обобщенной толщины s и параметра а. Для расчета коэффициента F используется АРД-диаграмма -зависимость амплитуды сигнала от определенного отражателя от расстояния до этого отражателя. Чтобы при расчете коэффициента F не учитывалось затухание, необходимо использовать АРД-диаграмму, построенную для материала с затуханием, равным 0. Расстояние до отражателя при расчете коэффициента F для донного сигнала равно толщине образца умноженной на номер донного сигнала. Если используется "классическая" (построенная на плоскости) АРД-диаграмма, то необходимо выбрать кривую для донного сигнала. С помощью АРД-диаграммы рассчитывается не сам коэффициент F, а разница z . "Классическая" АРД-диаграмма может, например, быть построена с помощью программы "АРД-универсал" (разработана ЦНИИТМАШ). Вместо "классической" АРД-диаграммы можно использовать встроенный в дефектоскоп алгоритм расчета эквивалентных площадей. (имеется, например, в дефектоскопах УДЗ-103, УДЗ-204, УД4-Т, УД2-70 и других). Такой способ пр волнового размера к,а, обобщенной толщины s и параметра а.
Для расчета коэффициента F используется АРД-диаграмма -зависимость амплитуды сигнала от определенного отражателя от расстояния до этого отражателя. Чтобы при расчете коэффициента F не учитывалось затухание, необходимо использовать АРД-диаграмму, построенную для материала с затуханием, равным 0. Расстояние до отражателя при расчете коэффициента F для донного сигнала равно толщине образца умноженной на номер донного сигнала. Если используется "классическая" (построенная на плоскости) АРД-диаграмма, то необходимо выбрать кривую для донного сигнала. С помощью АРД-диаграммы рассчитывается не сам коэффициент F, а разница z . "Классическая" АРД-диаграмма может, например, быть построена с помощью программы "АРД-универсал" (разработана ЦНИИТМАШ). Вместо "классической" АРД-диаграммы можно использовать встроенный в дефектоскоп алгоритм расчета эквивалентных площадей. (имеется, например, в дефектоскопах УДЗ-103, УДЗ-204, УД4-Т, УД2-70 и других). Такой способ представляется наиболее удобным, так как полученный алгоритм методики определения величины зерна материала включен в состав программного обеспечения дефектоскопа УДЗ-204. F Методика расчета отношения —— для дефектоскопа УДЗ-204 приведена ниже. 1. Включить дефектоскоп; 2. Включить режим АРД; 3. Установить частоту ультразвуковых колебаний; 4. Установить угол ввода 0; 5. Установить радиус используемой пьезопластины; 6. Установить затухание ультразвука равное 0; 7. Установить время пробега ультразвука в пьезопластине 0 мкс; 8. Установить тип отражателя — донная поверхность; 9. Установить максимальную дальность, равную толщине образца, умноженной на номер донного сигнала; Ю.Получить сигнал от отражателя (любого, необходимое условие — сигнал должен находиться едставляется наиболее удобным, так как полученный алгоритм методики определения величины зерна материала включен в состав программного обеспечения дефектоскопа УДЗ-204. F Методика расчета отношения —— для дефектоскопа УДЗ-204 приведена ниже. 1. Включить дефектоскоп; 2. Включить режим АРД; 3. Установить частоту ультразвуковых колебаний; 4. Установить угол ввода 0; 5. Установить радиус используемой пьезопластины; 6. Установить затухание ультразвука равное 0; 7. Установить время пробега ультразвука в пьезопластине 0 мкс; 8. Установить тип отражателя — донная поверхность; 9. Установить максимальную дальность, равную толщине образца, умноженной на номер донного сигнала; Ю.Получить сигнал от отражателя (любого, необходимое условие — сигнал должен находиться в зоне контроля и не выходить за пределы экрана); 11.Зафиксировать сигнал с помощью режима "стоп-кадр"; 12.Нажать кнопку "ввод" в пункте "настроить"; 13.Искомое значение (в децибелах) автоматически установливается в пункте "требуемая чувствительность". И.Повторить пункты 9...13 для другого донного сигнала на этой же частоте. Разница между значениями, полученными в пункте 13 и составляет искомое значение ,-, . Теоретический расчет коэффициентов отражения R] и R2 достаточно сложен. Под коэффициентом отражения ограниченного звукового пучка от донной поверхности образца понималась функция
Оценка акустических характеристик материала на образцах, используемых при проверке корректности безэталонного метода определения размера зерна материала
Разрабатываемый безэталонный метод определения среднего размера зерна материала требует экспериментальной проверки, которая описывается в предыдущем разделе. Для этой проверки было изготовлено 30 образцов с различным средним размером зерна. Для корректности этой экспериментальной проверки сначала следует убедиться в том, что соотношение 1.8, полученное Л. Г. Меркуловым в работе [96] справедлива не только для чистых металлов, но и для стали, из которой изготовлены образцы. Для этого необходимо построить частотную зависимость коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в этих образцах. Коэффициент затухания измерялся посредством измерения амплитуд донных сигналов. Выражение (2.4) можно записать в виде: Пренебрегая коэффициентами отражения R (возможность такого приближения описана в разделе 2.1.4) и выразив коэффициент затухания, запишем выражение 2.23 в виде: Методика расчета потерь в образце, не зависящих от затухания и граничных эффектов —L описана в разделе 2.1.3. Экспериментальная установка и принцип проведения измерений описан в разделе 2.2.2. Измерялись первый и третий донные сигналы на частотах 1,25; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; и 10,0 МГц. Каждый сигнал измерялся 10 раз. Рассчитанное значение коэффициента затухание переводилось в Нп/м, для него рассчитывались среднеквадратическое отклонение и доверительный интервал для Численные значения и вид кривых примерно повторяют зависимость, приведенную на рисунке 1.7, которая представляет собой рассчитанные по соотношению 1.8 зависимости затухания ультразвука в образцах для такого же размера зерна, как в имеющихся образцах (без учета поглощения, которое теоретически рассчитать сложно).
Это доказывает, что соотношение 1.8, на основании которого и построена настоящая работа, справедливо для образцов, используемых в ней. 1. На основании соотношений для расчета акустического тракта, коэффициента затухания ультразвука в металлах и дифракционного расхождения ультразвукового пучка получены аналитические соотношения для количественной оценки среднего размера материала образца по данным, полученным в ходе измерений донных сигналов в этом образце на различных частотах. Были рекомендованы конкретные значения частот ультразвуковых колебаний и номеров донных сигналов, на которых целесообразно проводить измерения среднего размера зерна. Приведены методики расчета дифракционных потерь при измерении среднего зерна металла, методика определения коэффициента рассеяния, а также условия измерений, при которых потери на отражение от донной и контактной поверхности пренебрежимо малы. 2. Проведено экспериментальное исследование, подтвердившее корректность полученных соотношений. В исследовании использовались образцы с величиной зерна, определенной металлографическим методом. Приведено описание экспериментальной установки, а также результаты эксперимента для трех образцов (из тридцати). Определены погрешности измерений (доверительные интервалы для вероятности 0,98).
Полученные значения сравнивались с результатами металлографических исследований для этих же образцов. Результаты сравнения показывают, что измерения безэталонным методом и с помощью металлографического исследования совпадают. 3. Экспериментально установлено, что формула 1.8 для коэффициента затухания определенная Л. Г. Меркуловым [96], справедлива не только для чистых металлов, но и для сталей, из которых изготовлены образцы, использованные в настоящей работе. Для этого сравнивались две частотные зависимости коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн -полученная в результате измерения амплитуд донных сигналов в образцах и
Выбор представительного перечня параметров аппаратного средства
Для выбора оптимального аппаратного средства, на базе которого создаётся ультразвуковой структуроскоп необходимо воспользоваться экспертным методом. Сущность экспертных методов как при решении задач управления качеством, так и при использовании в практике принятия решений в других областях, заключается в усреднении полученных различными способами мнений (суждений) специалистов-экспертов по рассматриваемым вопросам [77]. Усредненная оценка L определяется по формуле: Отметим, что в выражении (1) знак функционала f говорит об использовании не просто усредненных показаний мнений экспертов, а о том, что соответствующие оценки подвергаются дополнительным логическим и алгебраическим, включая нелинейные, преобразованиям. Наиболее распространенными экспертными методами при классификации по признаку оценки предпочтений в настоящее время являются: метод рангов, метод непосредственного оценивания и метод сопоставлений. Последний включает две разновидности — парного сравнения и последовательного сопоставления. Эти методы имеют много общего, а отличие состоит только в том, что оценивание (измерение) изучаемых объектов осуществляется разными приемами. Основа общности экспертных методов заключается в последовательности реализующих их процедур. К ним следует отнести организацию экспертного обследования, проведение сбора мнений экспертов и обработку полученных результатов. Метод непосредственного оценивания следует применять при полной профессиональной информированности экспертов о свойствах исследуемых объектов. Важным моментом является выбор числа экспертов в группе, зависящий от множества факторов: от важности проблемы, ее направленности, имеющихся ресурсов, включая временные, и т.д. Подбор специалистов осуществляется на основании обсуждения качеств, включая деловые, каждого возможного кандидата. При этом привлекается разнообразная информация: анализ кандидатов на основе результатов статистического анализа их прошлой деятельности, коллективная оценка кандидата как специалиста в данной области деятельности; самооценка кандидата в эксперты, аналитическое определение компетентности кандидатов и др.
На основании проведенной комплексной работы всех специалистов можно классифицировать в зависимости от уровня компетентности на семь классов (таблица 3.1). К решению проблемы выбора аппаратного средства для реализации на его базе ультразвукового структуроскопа были привлечены следующие эксперты: 1. Гвоздарев Илья Анатольевич (класс эксперта 1) — сотрудник «Тест -Санкт-Петербург, инженер по метрологии и государственный поверитель; 2. Бабкин Юрий Геннадиевич (класс эксперта 2) - сотрудник ГУП «Горэлектротранс Санкт-Петербурга», ведущий специалист по неразрушающему контролю; 3. Алексеев Сергей Александрович (класс эксперта 2) - сотрудник Российской Академии Путей Сообщения, ведущий инженер, ответственный за подготовку специалистов по неразрушающему контролю; 4. Шевелько Михаил Михайлович (класс эксперта 1) — сотрудник кафедры ЭУТ СПбГЭТУ (ЛЭТИ); 5. Кукин Святослав Феоктистович (класс эксперта 2) — сотрудник ПО «Минский тракторный завод», начальник лаборатории лазерных и ультразвуковых технологий; 6. Ведерникова Наталья Васильевна (класс эксперта 2) — сотрудник ООО «Инвотекс», ведущий специалист по поставкам ультразвуковой техники; 7. Жуков Сергей Алексеевич (класс эксперта 2) — сотрудник ЗАО «АТИС», ведущий специалист по поставкам ультразвуковой техники; 8. Юдина Елена Юрьевна (класс эксперта 2) — сотрудник локомотивного депо «Петрозаводск», ведущий специалист по ультразвуковой дефектоскопии; 9.
Владимир Геннадиевич Ткачев (класс эксперта 2) — сотрудник ЗАО «Норильский никель», ведущий специалист по ультразвуковой дефектоскопии; 10. Томилов Антон Васильевич (класс эксперта 2) — сотрудник ЗАО «Пермские моторы», начальник лаборатории ультразвуковой дефектоскопии. Каждый из привлеченных экспертов по роду своей деятельности сталкивался с рассматриваемыми аппаратными средствами и может всесторонне оценить их возможности. Каждому эксперту предлагалось оценить аппаратные средства с точки зрения их пригодности к созданию на базе аппаратного средства ультразвукового структуроскопа. Назначение, принцип действия и особенности работы ультразвукового структуроскопа были разъяснены экспертам автором работы. Экспертам было предложено, во-первых, расставить характеристики ультразвукового дефектоскопа в порядке, при котором на 1-м месте оказывается наиболее важная для целей ультразвуковой структуроскопии (по мнению эксперта) характеристика. Сбор мнений экспертов проводился в форме анкетирования. Каждому эксперту по электронной почте была выслана анкета, форма которой приведена в приложении Д. Также каждому эксперту была выслана таблица «Параметры ультразвуковых дефектоскопов, важные для целей ультразвуковой дефектоскопии» (таблица 3.8), в которую сведены основные характеристики рассмотренных аппаратных средств.
Похожие диссертации на Разработка методов и средств повышения информативности ультразвуковых измерений с помощью дефектоскопов общего назначения
