Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-59801098710.12737/18278Процессы и машины агроинженерных системPROCESSES AND MACHINES OF AGRO-ENGINEERING SYSTEMSПроцессы и машины агроинженерных системMetrological aspects of acoustic emission conditions under hydrogen peroxide decomposition monitoringМетрология параметров акустической эмиссии при мониторинге раз-ложения пероксида водородаКузнецов Дмитрий МихайловичKuznetsov Dmitriy Михайловичkuznetsovdm@mail.ruГапонов Владимир ЛаврентьевичGaponov Vladimir Лаврентьевичgaponov@iem.donstu.ruЗахарова Мария СергеевнаZakharova Mariya СергеевнаZaharshuk@mail.ru2201201622012016161160166https://naukaru.ru/en/nauka/article/10987/view
Целью настоящей работы являлось изучение метрологиче-ских аспектов метода акустической эмиссии (АЭ) приме-нительно к мониторингу скорости разложения пероксида водорода. Проведен выбор измеряемого параметра АЭ, определяющего метрологические свойства метода в целом. Установлено, что процесс разложения пероксида водорода вызывает волны напряжения в локальном объеме жидкости. Это приводит к образованию акустических сигналов, позволяющих надежно контролировать процесс методом АЭ. Проанализирована метрологическая оценка метода, реализуемая в два этапа. Определена важность первого этапа, позволяющего проводить качественные относитель-ные АЭ-исследования. Выполненные эксперименты под-твердили факт высокой чувствительности предложенного способа. Таким образом, можно проводить эффективные относительные исследования сравниваемых процессов по параметрам АЭ. Акустико-эмиссионные данные показы-вают, что инструментальные и методические погрешности метода АЭ в целом могут быть существенными при несо-блюдении идентичных условий, и этот факт может быть ориентиром для дальнейших исследований.
The work objective is to study the metrological aspects of the acoustic emission (AE) method as applied to the monitoring of the hydrogen peroxide decay rate. The AE changing parameter that determines the method metrological properties as a whole is selected. It is established that the process of the hydrogen peroxide decomposition causes stress waves in the local liquid volume. This leads to the formation of the acoustic signals that allow firmly control this process through the AE method. The metrological evaluation of the method implemented in two stages is analyzed. The significance of the first stage allowing for the quality relative AE-research is identified. The experiments performed have confirmed high sensitivity of the proposed method. Thus, it is possible to carry out effective relative studies of the compared processes according to the AE parameters. The acoustic emission data show that instrumental and methodological errors of the AE method in general can be sig-nificant in case of the counter conditions, and this fact can be a benchmark for future research.
акустическая эмиссияхимические реакции в жидкостипероксид водородаметрологическая оценкасуммарный счет акустических сигналовсистематические и случайные погрешности.acoustic emissionchemical reactions in liquidhydrogen peroxidemetrological evaluationtotal count of acoustic signalssystematic and random errors.
Сравнительно недавно зарегистрировано и описано явление акустической эмиссии (АЭ) для ряда физико-химических и химических процессов в жидкости [1–3]. Опубликована также теоретическая проработка достоверности регистрации явления АЭ в жидкости [4–6].Таким образом, показана возможность и перспективность использования данного явления для исследования разнообразных физико-химических процессов, в том числе связанных с образованием газовой фазы в жидкости. Выделение растворенных газов в жидкости, химический распад системы c образованием газовой фазы приводят к индуцированию акустических сигналов в ультразвуковом диапазоне частот.Образование пузырька выделяемого газа (в данном случае — кислорода) проходит различные стадии, что вызывает волны напряжения в локальном объеме жидкости. В силу повторяемости данного явления, образующиеся акустические сигналы имеют достаточную энергию, превышающую порог восприятия акустического тракта ультразвуковых пьезодатчиков, что позволяет надежно контролировать процесс [7]. В то же время остается открытым вопрос о сходимости и воспроизводимости предлагаемого метода при разложении пероксида водорода. Безусловно, данное обстоятельство представляет интерес с точки зрения возможности использования метода АЭ (физического) для количественного химического анализа. В данном случае решающим фактором служит метрологическая оценка рассматриваемого метода.
Builo, S. I. Acoustic_Emission Testing and Diagnostics of the Kinetics of Physicochemical Processes in Liquid Media / S. I. Builo, D. M. Kuznetsov // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 2010. - Vol. 46, № 9. - P. 684-689.Builo, S.I., Kuznetsov, D.M. Acoustic_Emission Testing and Diagnostics of the Kinetics of Physicochemical Pro-cesses in Liquid Media. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2010, vol. 46, iss. 9, pp. 684-689.Kuznetsov, D. M. Correlation Evaluation of the Acoustic Emission’s Method the Tool of Exo Solvation Kinetik’s Research / D. M. Kuznetsov, S. I. Bujlo, J. A. Ibragimova // Chemical Technology. - 2011. - Vol. 6, iss. 2. - P. 112-113.Kuznetsov, D.M., Bujlo, S.I., Ibragimova, J.A. Correlation Evaluation of the Acoustic Emission’s Method the Tool of Exo Solvation Kinetik’s Research. Chemical Technology: An Indian Journal, 2011, vol. 6, iss. 2, pp. 112-113.Acoustic-Emission Testing and Diagnostics of the Dissolution Kinetics of Crystalline Components / S. I. Builo [et al.] // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 2012. - Vol. 48, № 10. - P. 53-56.Builo, S.I., et al. Acoustic-emission testing and diagnostics of the dissolution kinetics of crystalline components. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2012, vol. 48, iss. 10, pp. 53-56.Builo, S. I. Acoustic Emission Testing of Capillary Liquid Flows in Porous Media / S. I. Builo, D. M. Kuznetsov, V. L. Gaponov // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 2014. - Vol. 50, № 7. - P. 19-23.Builo, S. I., Kuznetsov, D. M., Gaponov, V. L. Acoustic Emission Testing of Capillary Liquid Flows in Porous Media. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, vol. 50, iss. 7, pp. 19-23.Acoustic studies of the decomposition of hydrogen peroxide process / D. M. Kuznetsov [et al.] // Настоящи из-следвания и развитие - 2014. - София : Бял ГРАД-БГ, 2014. - Т. 25. - С. 73-76.Kuznetsov, D.M., et al. Acoustic studies of the decomposition of hydrogen peroxide process. Nastoyashchi izs-ledvaniya i razvitie, 2014, Sofiya: Byal GRAD-BG, 2014, vol. 25, pp. 73-76.Метрологические аспекты мониторинга экологических процессов по параметрам акустической эмиссии / Д. М. Кузнецов [и др.] // Kluczowe aspekty naukowej dzialalnosci - 2014 : materialy X miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji. - Przemysl : Nauka i studia, 2014. - Vol. 19. - S. 44-50.Kuznetsov, D.M., et al. Metrologicheskie aspekty monitoringa ekologicheskikh protsessov po pa-rametram akus-ticheskoy emissii. [Metrological aspects of ecological processes monitoring by the acoustic emission parameters.] Kluczowe aspekty naukowej dzialalnosci - 2014: materialy X miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji. [Key aspects of research - 2014: Proc. X Int. Sci.-Pract. Conf.] Przemysl: Nauka i studia, 2014, vol. 19, pp. 44-50 (in Russian).Builo, S. I. Acoustic Emission Diagnostics of the Kinetics of Physicochemical Processes in Liquid and Solid Media / S. I. Builo, D. M. Kuznetsov, V. L. Gaponov // Advanced Materials. Studies and Applications / ed. I. A. Parinov, Shun-Hsyung Chang, Somnik Theerakulpisut. - New York : Nova Science Publishers, 2015. - 527 p.Builo, S.I., Kuznetsov, D.M., Gaponov, V.L.; Parinov, I.A., Shun-Hsyung Chang, Somnik Theerakulpisut, eds. Acoustic Emission Diagnostics of the Kinetics of Physicochemical Processes in Liquid and Solid Media. Advanced Materials - Studies and Applications. New York: Nova Science Publishers, 2015, 527 p.Дворкин, В. И. Метрология обеспечения качества количественного химического анализа / В. И. Дворкин. - Москва : Химия, 2001. - 263 с.Dvorkin, V.I. Metrologiya obespecheniya kachestva kolichestvennogo khimicheskogo analiza. [QC metrology of quantitative chemical analysis.] Moscow: Khimiya, 2001, 263 p. (in Russian).О достоверности метода акустической эмиссии для оценки кинетики сольватации / В. Л. Гапонов [и др.] // Вестник развития науки и образования. - 2010. - № 5. - С. 42-51.Gaponov, V.L., et al. O dostovernosti metoda akusticheskoy emissii dlya otsenki kinetiki sol´vatatsii. [On reliability of the acoustic emission method to assess solvation kinetics.] Bulletin of Science and Education Development, 2010, no. 5, pp. 42-51 (in Russian).Кузнецов, Д. М. Метрология акустико-эмиссионных параметров сольватации / Д. М. Кузнецов, П. Н. Козаченко, В. В. Дубовсков // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 8. - С. 646-651.Kuznetsov, D.M., Kozachenko, P.N., Dubovskov, V.V. Metrologiya akustiko-emissionnykh parametrov sol´vatatsii. [Acoustic emission parameters of solvation metrology.] Fundamental´nye issledovaniya, 2011, no. 8, pp. 646-651 (in Russian).К вопросу метрологической оценки метода акустической эмиссии как инструмента контроля процесса им-прегнирования пористых материалов / В. Л. Гапонов [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 2 (63), вып. 2. - С. 11-17.Gaponov, V.L., et al. K voprosu metrologicheskoy otsenki metoda akusticheskoy emissii kak instrumenta kontrolya protsessa impregnirovaniya poristykh materialov. [On metrological evaluation of acoustic emission method as tool of porous materials impregnation control.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 2 (63), iss. 2, pp. 11-17 (in Russian).