Parametrii parametri ai emisiei acustice
Este necesar să se distingă parametrii impulsurilor individuale ale AE discrete, fluxurile impulsurilor și parametrii AE continuu.
Impulsurile sau semnalele AE în cazul general sunt o suprapunere a tuturor tipurilor de unde elastice care se pot propaga într-un obiect controlat. Impulsurile AE sunt caracterizate prin
Forma impulsului este legată de spectrul său de frecvență și depinde de un număr de factori. Acesta este determinat de procesul fizic, în care a existat o emisie acustică, funcțiile de transfer ale elementelor căii acustic pe care pulsul se propagă de la locul de origine la traductorul de primire, banda de frecvență a traductorului de recepție.
Forma pulsului depinde și de atenuarea și dispersia undelor elastice. Deoarece amortizarea undelor crește cu distanța parcursă și crește foarte mult odată cu creșterea frecvenței, impulsurile care trec o lungă distanță de la sursa la receptor, va domina componentele de joasă frecvență ale spectrului. Deoarece produsul lățimii spectrului pulsului Δ f prin durata sa este unitatea în ordine de mărime -
Δ f t imp 1. atunci atenuarea componentelor de înaltă frecvență ale spectrului și, în consecință,
o scădere a lățimii sale duce la o creștere a duratei impulsului înregistrat. Pulsul AE are un spectru larg de frecvență, adică este o suprapunere a unui set de unde armonice elastice de frecvențe diferite. Datorită dispersiei, diferite componente se propagă la rate diferite. Aceasta duce la o schimbare de fază între componentele de frecvență ale impulsului. Se mărește odată cu creșterea distanței parcurse. Ca urmare, forma impulsului detectat este distorsionată și distorsiunea devine mai semnificativă, cu atât distanța dintre sursă și receptorul elastic este mai mare
La distanțe mici între sursă și receptor efectul AE dispersiei și atenuării undelor în formă de impuls este mic. Dacă verificarea efectuată traductor AE cu o lățime de bandă îngustă, care are de obicei o sensibilitate mai mare în comparație cu bandă largă, frecvența de AE este determinată în principal de principal convertizorul de frecvență Fig. 1.
După amplificarea și detectarea impulsului, se determină plicul său, valoarea maximă fiind luată ca amplitudinea semnalului AE.
Fig. 1. Forma unui impuls AE provenit de la un convertor primar cu o lățime de bandă îngustă
Deoarece spectrul de frecvențe al impulsurilor AE depinde de funcțiile de transfer ale traseului acustic și ale traductorului de recepție care sunt dificil de măsurat în situații reale, acesta practic nu este utilizat ca parametru informativ.
Un flux de semnale AE este o secvență de impulsuri ale căror valori aleatorii sunt amplitudinea și timpul de apariție.
Se poate caracteriza fluxul de semnale
- valoarea medie a amplitudinii pulsului;
- distribuția de intervale de timp între impulsuri;
- frecvența medie a apariției lor;
Fiecare dintre caracteristici este legată de procesul fizic care generează AE și conține informații despre dezvoltarea sa.
Următorii parametri informativi sunt introduși pentru debitul de impuls AE discret.
Numărul total de impulsuri N Σ este numărul de impulsuri înregistrate ale unui AE discret în timpul perioadei de observație.
Acest parametru este utilizat pentru a descrie fluxurile de impulsuri care nu se suprapun, adică pulsuri a căror durată este mai scurtă decât intervalele de timp dintre acestea. Numărul total de impulsuri caracterizează procesele asociate cu distrugerea materialelor și indică numărul de acte separate de nucleare și propagarea defectelor în structuri.
Activitatea AE este numărul total de impulsuri pe unitate de timp. Informativitatea acestui parametru este aceeași cu cea anterioară, dar cu mai multe detalii în timp, ceea ce face posibilă urmărirea dinamicii procesului de distrugere.
Total AE - numărul de depășiri (emisii) înregistrate ale semnalelor AE ale nivelului stabilit pentru un anumit interval de timp.
Rata de numărare N este numărul de depășiri înregistrate ale semnalelor AE ale nivelului stabilit pe unitate de timp.
Această caracteristică este derivată din totalul AE în timp. Uneori este
intensitatea AE.
Distribuția amplitudinii impulsurilor AE n (A) este o funcție,
Impulsuri AE a căror amplitudine se află într-un interval mic de la A la A + dA. Rudă
transportate în acest interval dA.
Dacă impulsurile N Σ sunt înregistrate în timpul perioadei de observație, atunci
N Σ = ∞ ∫ n (A) dA.
În lucrările teoretice, distribuția amplitudinii asociată cu
Funcția de densitate de probabilitate a amplitudinii impulsurilor AE w (A). Acesta determină
Faptul că amplitudinea pulsului AE A 'este în intervalul de la A la A + dA:
Densitatea de probabilitate satisface condiția de normalizare
Dacă fluxul este staționar, distribuția intervalelor de timp dintre impulsurile AE este supusă unei legi exponențiale cu o densitate de probabilitate
valoarea medie a intervalului de timp dintre impulsuri este τ = 1 ν. și varianța σ 2 τ = 1 ν 2.
Conversia este de asemenea adevărată - cu o distribuție exponențială a intervalelor dintre impulsurile individuale AE, acestea din urmă fiind distribuite conform legii lui Poisson. Aceasta indică o lipsă de interconexiune între evenimentele individuale - sursele de semnale AE. Acesta din urmă servește ca o informație importantă cu privire la natura procesului. De exemplu, acumularea delocalizată a defectelor din materialul structurii încărcate.
Deoarece metoda AE poate detecta stadiile incipiente de cracare, înainte de eșec catastrofal structurilor încărcate, multe încercări au fost făcute pentru a determina reglementarea relațiilor de legătură a parametrilor AE la caracteristicile de micro și macro fisuri în materialele. Aceasta este o sarcină destul de complicată care nu a fost complet rezolvată până în prezent. Au fost propuse diferite relații care determină relația dintre parametrii emisiei acustice și caracteristicile crăpăturilor cu dinamica creșterii lor. Cu toate acestea, cele mai multe dintre ele descriu doar anumite cazuri. Cel mai universal, în opinia multor cercetători, este necesar să se recunoască legătura dintre numărul total de impulsuri ale emisiei discrete și coeficientul de in-
intensitatea stresului K I în partea de sus a fisurii în curs de dezvoltare:
unde N 0 este o constantă, în funcție de proprietățile materialului structurii și de sensibilitatea re-
aparatul gistriruyuschego, exponentul m = 4. 11. Se stabilește că parametrul m
depinde de complexul fără dimensiuni K I 2 c E η. în care K I c - rezistența la rupere, E -
Modul lui Young și η este energia de suprafață a materialului. Ultima relație poate fi
Utilizați pentru a evalua creșterea factorului de intensitate a tensiunii unui crack în dezvoltare în conformitate cu datele de testare a emisiilor acustice.
Dispozitive de diagnosticare a emisiilor acustice
Cerințe pentru senzorii de semnal AE
Senzorii sau convertoarele de date primare pentru înregistrarea semnalelor AE reprezintă o parte importantă a echipamentului de diagnosticare. Ele prezintă o serie de cerințe, în funcție de condițiile de lucru și de caracteristicile de proiectare ale instalației monitorizate. Printre principalele cerințe se remarcă următoarele:
- posibilitatea măsurării în condițiile de funcționare a obiectului diagnosticat;
- stabilitatea caracteristicilor senzorului sub influența mediului, a temperaturii și rezistenței la radiații;
- protecția împotriva interferențelor electromagnetice, a vibrațiilor și a acusticilor terți
- asigurarea unei sensibilități maxime în banda de frecvență de lucru;
- simplitatea și manufacturabilitatea designului senzorului;
Pentru înregistrarea AE semnalelor senzorilor piezoelectrici mai larg utilizate pe bază de plumb tsirkonatatitanata (PZT) cu o temperatură relativ ridicată Curie - 400 ° C (timp de 21-PZT). Astfel de piezoceramice rămân operaționale în condiții normale de temperatură a reactoarelor nucleare cu apă-apă. Ceramica din TCC are rezistență la radiații neutronice și gamma. La fluctuațiile neutronilor 10 18 - 10 22 neutroni / m 2 și la temperaturi de până la 200 o C practic nu-și schimbă proprietățile,
gamma quanta cu o doză de 1,9 × 10 5 R / h și o doză integrală de 1,35 × 10 7 P nu va afecta, de asemenea, caracteristicile piezoelectrice.
Pentru a determina performanța senzorilor, acestea sunt calibrate (calibrate). La calibrare se determină eficiența convertirii energiei mecanice a unei unde elastice la una electrică și invers. Distinge între absolvirea relativă și absolută.
Dacă modificarea relativă a amplitudinii semnalului electric este determinată atunci când frecvența undelor acustice înregistrate de senzor se modifică, este indicată o graduare relativă.
Procedura de determinare a valorilor absolute ale coeficientului de conversie pe o gamă largă de frecvențe este semnificativ mai complicată. Această abordare este, de asemenea, posibilă. În banda de frecvență se efectuează calibrarea relativă și la o frecvență aleasă - absolută. În viitor, sensibilitatea senzorului la alte frecvențe se calculează de la datele de calibrare absolută la frecvența selectată.
Pentru calibrare, aveți nevoie de o sursă de semnale acustice cu o gamă largă de frecvențe. Un astfel de spectru este posedat de undele elastice generate de impact, de exemplu, impactul unei mingi solide care se încadrează pe o bază masivă. Ca sursă a semnalelor, puteți utiliza un convertizor auxiliar de acționare montat pe o bază metalică masivă la o anumită distanță de senzorul calibrat. Dacă dimensiunile traductorului principal sunt mai mici decât lungimea de undă corespunzătoare limitei superioare a domeniului de frecvență de calibrare, dependența de frecvență a amplitudinii semnalului de senzorul testat corespunde răspunsului său de frecvență-amplitudine. Un spectru larg de frecvență este posedat de zgomotul acustic excitat de un jet de nisip sau de o lovitură fină turnată pe suprafața unui senzor gradat.
Pentru calibrare absolută a traductoarelor metodei utilizate pe baza înregistrării impulsului acustic produs la strivire capilar de sticlă pe suprafața unui bloc masiv de aluminiu. La etapa inițială, oscilațiile bazei masive sunt înregistrate de un convertor capacitiv cu caracteristici metrologice cunoscute. În continuare, se înlocuiește cu senzorul calibrat, și distrugerea unor noi parametri de semnal capilar, senzor sortat înregistrat, sunt comparate cu performanța traductor capacitiv. Rezultatele comparației determină caracteristicile senzorului supus încercării. Există o modificare a acestei tehnici, când în loc de un capilar de sticlă distruge un plumb subțire - sursa Su-Nielsen.
Metoda cea mai precisă este calibrarea absolută a senzorilor AE folosind interferometria laser. Cu toate acestea, este mai degrabă consumatoare de forță de muncă, necesită echipamente speciale costisitoare și se efectuează, în principal, pentru certificarea convertoarelor de referință.
Parametrii semnalelor înregistrate nu depinde numai de caracteristicile de amplitudine-frecvență ale senzorului, dar, de asemenea, metoda de fixare a senzorului la obiect de control și acustic funcția de transfer întreaga cale peste care un semnal propagates de sursa AE la aparatul de înregistrare. Prin urmare, pentru a spori fiabilitatea AE,
reniu este necesară efectuarea calibrării senzorilor instalați direct pe obiectul monitorizat.
Cerințe privind echipamentele pentru controlul AE
În prezent, se produce echipamentul AE cu diferite scopuri funcționale și grade diferite de complexitate. distinge
- dispozitive multifuncționale pentru cercetare complexă în laborator
și condițiile de producție;
- instrumente specializate pentru rezolvarea sarcinilor specifice de monitorizare sau control tehnologic.
Echipamentul multifuncțional are capacități largi și permite înregistrarea unui număr mare de parametri informativi ai semnalelor AE, în timp ce prelucrarea datelor se realizează cu ajutorul unui computer care face parte din echipament. Acesta este caracterizat printr-un număr mare de ajustări și reprezentare multivariate a rezultatelor, reflectate în producția unui număr mare de date intermediare, de exemplu, diverse funcții de distribuție parametrii de semnal AE, caracteristicile acestora, locatii, coordonatele surselor AE si t. D.
În ciuda varietății produs de AE-sisteme pentru testarea recipientelor sub presiune, conducte și alte facilități mari consumatoare de energie și structuri, dezvoltatorii au venit în mod independent, suficient de aproape de principalele caracteristici tehnice ale instrumentelor. Sistemele diferă în principal de numărul de canale de înregistrare a semnalelor, un set de parametri și mijloace de prezentare a informațiilor AE definite informative. Astfel de informații și sisteme de măsurare au o funcționalitate mai mare și, în funcție de aplicație sunt furnizate în unele software-ul și software-ul de serviciu. La crearea unor astfel de echipamente este utilizat pe scară largă de design modular. El poate fi extins funcționalitatea echipamentului, îmbunătățirea și dezvoltarea de noi modificări la dispozitivele sale, fără o schimbare radicală în diagrama bloc lor, de exemplu, prin înlocuirea sau introducerea unor blocuri suplimentare.
Dispozitivele specializate sunt create de rezultatele unor studii preliminare atente ale parametrilor AE care însoțesc procesul controlat. Caracteristicile unui astfel de echipament sunt optimizate și selectate astfel încât să rezolve cel mai bine o anumită sarcină - detectarea scurgerilor de lichid sau gaz,
Trimiteți-le prietenilor: