priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-8-731-741pribor-586Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTМетодика оценки ошибки при определении пористости материалов по данным рентгеновской компьютерной томографииMethodology for Assessing Error in Determining the Porosity of Materials Based on X‑ray Computed Tomography DataМинасянВ. Б.MinasyanV. B.

Виталий Борисович Минасян - кафедра „Цифровые технологии и информационные системы”; старший преподаватель

Москва

Vitaly B. Minasyan - Department of Digital Technologies and Information Systems; Senior Lecturer

Moscow

MinasyanVB08@yandex.ruБабайцевА. В.BabaytsevA. V.

Арсений Владимирович Бабайцев  - канд. техн. наук, доцент; кафедра „Управление эксплуатацией ракетно-космических систем”; доцент

Москва

Arseniy V. Babaytsev - PhD, Associate Professor; Department of Operation Management of Rocket and Space Systems; Associate Professor

Moscow

Ar77eny@gmail.comПротасовВ. И.ProtasovV. I.

Владислав Иванович Протасов - д-р техн. наук, профессор; кафедра „Цифровые технологии и информационные системы”; профессор

Москва

Vladislav I. Protasov - Dr. Sci., Professor; Department of Digital Technologies and Information Systems; Professor

Moscow

protvlad@gmail.comНазаровА. В.NazarovA. V.

Александр Викторович Назаров - д-р техн. наук, профессор; кафедра „Конструирование, технология и производство радиоэлектронных средств”; профессор

Москва

Alexander V. Nazarov - Dr. Sci, Professor; Department of Design, Technology and Production of Electronic Devices; Professor

Moscow

rat-rut@yandex.ruМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Aviation InstituteRussian Federation202606092026698731741Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/586

Предложена методика, которая позволяет оценить погрешность различных методов определения объемной пористости при заданных условиях рентгеновского исследования. Методика включает в себя технологию изготовления набора образцов, их сканирование с помощью конфокальной лазерной микроскопии и метода компьютерной томографии на системе рентгеновского контроля, а также оценку влияния шумов методом математического моделирования. Предложенную методику можно использовать для оценки точности измерений на томограммах и ее повышения, а также с целью анализа процесса деградации систем рентгеновского контроля.

A methodology is been proposed that makes it possible to assess the error of various methods for determining volumetric porosity under specified conditions of X-ray examination. The methodology includes a technology for manufacturing a set of samples, scanning them using confocal laser scanning microscopy and the computed tomography method on an X-ray inspection system, as well as assessing the impact of noise using mathematical modeling. The proposed methodology can be used to evaluate and improve the accuracy of measurements on tomograms, as well as to analyze the degradation process of X-ray inspection systems.

измерение пористостикомпьютерная томографиярентгенрентгеновский контрольнеразрушающий контрольporosity measurementcomputed tomographyX-rayX-ray testingnon-destructive testingработа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России, номер темы FSFF2023-0005.The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of Russia, topic number FSFF-2023-0005.ReferencesПеров Ю. Ю., Кружкова Е. Ю. Экспресс-определение пористости полимерных композитов // Механика композитных материалов. 1995. Т. 31, № 6. С.. 824–827.Perov Y.Y., Kruzhkova E.Y. Mech. Compos. Mater., 1996, vol. 31, рр. 585–587, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00634908.Xiang Gao et al. Porosity Prediction of Ceramic Matrix Composites Based on Random Forest // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 768. Р. 052115. DOI: 10.1088/1757-899X/768/5/052115.Xiang Gao et al. 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 768, рр. 052115, DOI: 10.1088/1757-899X/768/5/052115.Meng Yan, Chenglong Hu, Jian Li, Rida Zhao, Shengyang Pang, Bin Liang, Sufang Tang, Gang Liu, Hui-Ming Cheng. An Unusual Carbon–Ceramic Composite with Gradients in Composition and Porosity Delivering Outstanding Thermal Protection Performance up to 1900 °C // Advanced Functional Materials. 2022. Vol. 32(36). DOI:10.1002/adfm.202204133.Meng Yan, Chenglong Hu, Jian Li, Rida Zhao, Shengyang Pang, Bin Liang, Sufang Tang, Gang Liu, Hui–Ming Cheng, Advanced Functional Materials, 2022, no. 32(36), DOI:10.1002/adfm.202204133.Астапов А. Н., Погодин В. А. Изменение интегрального размера пор УУКМ в процессе низкотемпературного окисления // Электрометаллургия. 2021. № 10. С. 23–29.Astapov A.N., Pogodin V.A. Russian Metallurgy (Metally), 2021, no. 12(2021), pp. 1529–1533.Hakim I., Donaldson S., Meyendorf N., and Browning C. Porosity Effects on Interlaminar Fracture Behavior in Carbon Fiber-Reinforced Polymer Composites // Materials Sciences and Applications. 2017. N 8. Р. 170–187. DOI: 10.4236/msa.2017.82011.Hakim I., Donaldson S., Meyendorf N. and Browning C. Materials Sciences and Applications, 2017, vol. 8, рр. 170–187, DOI: 10.4236/msa.2017.82011.Кашаев Ф. В., Шулейко Д. В., Заботнов С. В., Скобёлкина А. В., Петров А. К., Четвертухин А. В., Евдокимов П. В., Гаршев А. В., Путляев В. И. Лазерно-индуцированная модификация алюминиевых микропорошков в режиме селективного лазерного плавления // Ученые записки Физического факультета Московского университета. 2018. № 1. С. 1810401.Kashaev F.V., Shuleiko D.V., Zabotnov S.V. and Skobyolkina A.V. Scientific Notes of the Faculty of Physics, Moscow University, 2018, vol. 1, pp. 1–11. (in Russ.)Сапрыкина Н. А., Сапрыкин А. А. Мeханизм формирования расплавленного слоя при селективном лазерном плавлении // „Инновационные технологии в машиностроении”: сб. тр. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 101–104.Saprykina N.A. and Saprykin A.A. Innovative Technologies in Mechanical Engineering, International Scientific and Practical Conference, 2018, vol. II, pp. 101–104.Волосова М. А., Окунькова А. А. Пути оптимизации процесса селективного лазерного плавления при помощи выбора стратегии обработки лазерным лучом // Изв. Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14, № 4(2). С. 587–591.Volosova M.A. and Okunkova A.A. Izvestiya Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2012, no. 4(14), pp. 587–591. (in Russ.)Yadroitsev I., Shishkovsky I., Bertrand P., and Smurov I. Manufacturing of fine-structured 3D porous filter elements by selective laser melting // Appl. Surf. Sci. 2009. Vol. 255, N 10. P. 5523–5527. DOI: 10.1016/j.apsusc.2008.07.154.Yadroitsev I., Shishkovsky I., Bertrand P., and Smurov I. Appl. Surf. Sci., 2009, no. 10(255), pp. 5523–5527, DOI: 10.1016/j.apsusc.2008.07.154.Колчанов Д. С., Дренин А. А., Денежкин А. О., Симонов А. П. Исследование влияния режимов выращивания методом селективного лазерного плавления на пористость в изделиях из медных сплавов // Фотоника. 2019. Т. 13, № 2. С. 160–168. DOI: 10.22184/fros.2019.13.2.160.168.Kolchanov D., Drenin A.A., Denezhkin A.O., and Simonov A.P. Photonics Russ., 2019, no. 2(13), pp. 160–168, DOI: 10.22184/fros.2019.13.2.160.168.Ferro P., Meneghello R., Razavi S. M. J., Berto F. and Savio G. Porosity inducing process parameters in selective laser melted AlSilOMg aluminium alloy // Fizicheskaya Mezomekhanika. 2019. Vol. 22, N 5. Р. 78–84. https://dx.doi.org/10.24411/1683-805x-2019-15010Ferro P., Meneghello R., Razavi S.M.J., Berto F. and Savio G. Fizicheskaya Mezomekhanika, 2019, no. 5(22), pp. 78–84, https://dx.doi.org/10.24411/1683-805x-2019-15010.Peleshenko S., Korzhyk V., Voitenko O., Khaskin V., and Tkachuk V. Analysis of the current state of additive welding technologies for manufacturing volume metallic products (review) // Eastern-European J. Enterp. Technol. 2017. Vol. 3, N 1–87. P. 42–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666.Peleshenko S., Korzhyk V., Voitenko O., Khaskin V., and Tkachuk V., Eastern-European J. Enterp. Technol., 2017, no. 1–87(3), pp. 42–52, https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666.Дынин Н. В., Заводов А. В., Оглодков М. С., Хасиков Д. В. Влияние параметров процесса селективного лазерного сплавления на структуру алюминиевого сплава системы Al–Si–Mg // Труды ВИАМ. 2017. Т. 58, № 10. С. 3–14.Dynin N.V., Zavodov A.V., Oglodkov M.S., and Khasikov D.V. Trudy VIAM, 2017, no. 58(10), pp. 3–14. (in Russ.)Yichuan Shao, Shibin Song, Taia Xin, Jinyu Wang, Xiaobo Xie. Simulation of the Dynamic Response to Sinusoidal Excitation of the Elastic Porous Metal Mesh Damper // Shock and Vibration. 2021. Vol. 2021. Art. no. 8886480. https://doi.org/10.1155/2021/8886480.Yichuan Shao, Shibin Song, Taia Xin, Jinyu Wang, Xiaobo Xie, Shock and Vibration, 2021, vol. 2021, Art. ID 8886480, https://doi.org/10.1155/2021/8886480.Islam S., Bhat G. A model for predicting thermal conductivity of porous composite materials // Heat Mass Transfer. 2023. Vol. 59. P. 2023–2034. https://doi.org/10.1007/s00231-023-03380-w.Islam S., Bhat G. Heat Mass Transfer, 2023, vol. 59, pр. 2023–2034, https://doi.org/10.1007/s00231-023-03380-w.Pal R. Porosity-dependence of Effective Mechanical Properties of Pore-solid // Composite Materials. Journal of Composite Materials. 2005. Vol. 39, N 13. Р. 1147–1158. DOI:10.1177/0021998305048744.Pal R. Journal of Composite Materials, 2005, no. 13(39), pp. 1147–1158, DOI:10.1177/0021998305048744.Брыкин В. А., Рипецкий А. В., Коробов К. С. Исследование пористости, морфологии микроструктуры и механических характеристик изделий, полученных селективной лазерной плавкой порошка сплава AlSi10Mg // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31, № 2. С. 193–205.Brykin V.A., Ripetskiy A.V., Korobov K.S. Aerospace MAI journal, 2024, no. 2(31), pp. 193–205. (in Russ.)Ripetskiy A. V., Brykin V. A., Korobov K. S. Microstructural analysis and mechanical properties of AlSi10Mg alloy components produced via SLM // E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2023. Vol. 458, N 3. Р. 02033. DOI:10.1051/e3sconf/202345802033.Ripetskiy A.V., Brykin V.A., Korobov K.S. E3S Web of Conferences, EDP Sciences, 2023, vol. 458, рр. 02033.Orekhov A. A., Ripetskiy A. V., Fedoseev D. V. Surface Roughness Assessment Based on Discrete Model Representation for Additive Manufactured Parts // Periódico Tchê Química. 2018. Vol. 15. Р. 514.Orekhov A.A., Ripetskiy A.V., Fedoseev D.V. Periódico Tchê Química, 2018, vol. 15, рр. 514.[Электронный ресурс]: https://volumegraphics.hexagon.com/en/products/vgstudio.html.https://volumegraphics.hexagon.com/en/products/vgstudio.html.Савинов М. С., Грязнова О. Ю., Тихоновский Г. В., Попов А. А., Завестовская И. Н., Климентов С. М., Кабашин А. В. Рентгеноконтрастные свойства наноформуляций на основе висмута // Квантовая электроника. 2023. Т. 53, № 7. С. 575–579.Savinov M.S., Griaznova O.Yu, Tikhonowski G.V., Popov A.A., Zavestovskaya I.N., Klimentov S.M., Kabashin A.V. Quantum Electronics, 2023, no. 7(53), pp. 575–579. (in Russ.)

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