Lekciya 18

Az akusztikus emisszió informatív paraméterei

Meg kell különböztetni a diszkrét AE, az impulzusok fluxusainak és a folyamatos AE paramétereinek paramétereit.

Az impulzusok vagy az AE jelek általános esetben olyan elasztikus hullámok szuperpozíciója, amelyek egy szabályozott tárgyban propagálhatnak. Az AE impulzusaira jellemző:

Az impulzus alakja összefügg a frekvenciaspektrumával és számos tényezőtől függ. A fizikai folyamat határozza meg, amelynek eredményeképpen akusztikus sugárzás jelentkezik, az akusztikus út elemeinek átviteli funkciói, amelyeken át terjed a kiindulási helytől a fogadó átalakítóig terjedő impulzus, a fogadó átalakító frekvenciasávja terjed.

Az impulzus alakja a rugalmas hullámok csillapításától és diszperziójától is függ. Mivel a hullámcsillapítás növekvő frekvenciával nő, és erőteljesen növekszik a frekvencia növekedésével, a spektrum alacsony frekvenciájú komponensei túlnyomórészt egy olyan impulzusban fognak uralkodni, amely hosszú távolságra haladt a forrástól a vevőig. Mivel az Δf impulzus-spektrum szélessége a hosszúsága szerint nagyságrendi egységben van -

Δ f t imp 1. akkor a spektrum nagyfrekvenciás komponenseinek csillapítása,

a szélességének csökkenése a felvett impulzus időtartamának növekedéséhez vezet. Az AE impulzus széles frekvenciaspektrummal rendelkezik, vagyis különböző frekvenciák elasztikus harmonikus hullámainak szuperpozíciója. A diszperzió miatt a különböző komponensek különböző arányokban propagálnak. Ez az impulzus frekvenciaösszetevői közötti fáziseltoláshoz vezet. A távolság növekedésével nő. Ennek eredményeképpen a detektált impulzus alakja torzul, és a torzítás jelentősebb lesz, annál nagyobb a távolság a rugó és a vevő között

Az AE forrásának és a vevőegységnek a kis távolságok között a hullámok diszperziójának és csillapításának hatása az impulzus alakjára kicsi. Ha az AE felvételt egy keskeny sávszélességű jelátalakítóval végezzük, amely rendszerint nagyobb érzékenységgel rendelkezik, mint a szélessávú, akkor az AE jel frekvenciáját főként az átalakító alapfrekvenciája határozza meg. 1.

Az impulzus amplifikálása és felismerése után meghatároztuk a borítékot, amelynek maximális értékét az AE jel amplitúdójának tekintjük.

Ábra. 1. Az AE impulzus alakja, amely egy keskeny sávszélességű primer átalakítóból származik

Mivel az AE-impulzusok frekvencia-spektruma függ az akusztikai útvonal és az átvivő átalakító átviteli funkcióitól, amelyek valós helyzetekben nehezen mérhetők, gyakorlatilag nem használják informatív paraméterként.

Az AE-jelek áramlása olyan impulzusok sorozata, amelyek véletlenszerű értékei a megjelenés amplitúdója és ideje.

A jelek áramlását jellemezhetjük

- az impulzusamplitúdó átlagos értéke;

- impulzusok közötti időintervallumok elosztása;

- megjelenésük átlagos gyakorisága;

Mindegyik jellemző a fizikai folyamathoz kapcsolódik, amely az AE-t generálja, és tartalmaz információkat a fejlődéséről.

A következő informatív paraméterek kerülnek bevezetésre a diszkrét AE impulzusáramhoz.

Az N Σ impulzusok teljes száma a diszkrét AE regisztrált impulzusainak száma a megfigyelési idő alatt.

Ez a paraméter a nem átfedő impulzusok, vagyis az impulzusok lefutását írja le, amelyek időtartama rövidebb, mint a köztük lévő időintervallumok. Az impulzusok teljes száma jellemzi az anyagok megsemmisítésével járó folyamatokat, és jelzi a különálló nukleációs folyamatok számát és a szerkezetek hibáinak terjedését.

Az AE tevékenység az egységnyi időegységre eső impulzusok teljes száma. Ennek a paraméternek az informatizálása megegyezik az előzővel, de részletesebben az időben, ami lehetővé teszi a pusztítás folyamatának dinamikáját.

Teljes AE - a meghatározott szintre vonatkozó meghatározott időtartamú AE jelek rögzített túllépésének (kibocsátásának) száma.

Az N számlálási sebesség az AE-jelek rögzített túllépéseinek száma az adott időegységre vonatkozóan.

Ez a jellemző a teljes AE származéka az időben. Néha ez

az AE intenzitása.

Az AE n (A) impulzusok amplitúdó-eloszlása ​​egy függvény,

AE impulzusok, amelyek amplitúdója kis távolságban van az A-tól A + dA-ig. a relatív

ezt a dA intervallumot hordozza.

Ha N Σ impulzusokat rögzítünk a megfigyelési periódus alatt, akkor

N Σ = ∞ ∫ n (A) dA.

Az elméleti munkákban az amplitúdóeloszlás a

Az AE impulzusok amplitúdójának valószínűségi sűrűségfüggvénye w (A). Meghatározza a

Az a tény, hogy az AE impulzus amplitúdója A-tól A + dA-ig terjed:

A valószínűségi sűrűség kielégíti a normalizációs állapotot

Ha a fluxus álló helyzetben van, akkor az AE impulzusai közötti időintervallumok eloszlása ​​exponenciális törvénynek felel meg, valószínűségi sűrűséggel

az impulzusok közötti időintervallum középértéke τ = 1 ν. és a variancia σ 2 τ = 1 ν 2.

Az ellentétes is igaz - az egyes AE-impulzusok közötti intervallumok exponenciális eloszlásával, az utóbbiak a Poisson-törvény szerint oszlanak el. Ez azt jelzi, hogy nincs összefüggés az egyes események között - az AE-jelek forrása. Ez utóbbi önmagában fontos információt szolgáltat a folyamat természetéről. Például a betöltött szerkezet anyagában fellépő hibák delokalizált felhalmozódása.

Mivel az AE módszer képes kimutatni a korai szakaszában a repedés előtt katasztrofális hiba a megrakott struktúrák számos kísérletet tettek, hogy meghatározzák a település kapcsolatok összekötő paramétereit AE jellemzőinek mikro- és makro-repedések anyag. Ez egy meglehetősen bonyolult feladat, amelyet még nem sikerült teljesen megoldani a mai napig. Különböző kapcsolatokat javasoltak, amelyek meghatározzák az akusztikus emisszió paraméterei és a repedések jellemzői közötti összefüggést a növekedés dinamikájával. Azonban a legtöbbjük csak bizonyos mértékig leír néhány konkrét esetet. A leginkább egyetemes, sok kutató véleménye szerint fel kell ismerni a diszkrét emisszió összes impulzusának és az in-

a kifejlődő repedés tetején lévő KI feszültségintenzitás:

ahol N 0 egy konstans, attól függően, hogy a szerkezet anyaga jellemző,

gistriruyuschego készülék, az exponens m = 4. 11. Megállapítást nyert, hogy a m

függ a dimenzió nélküli komplexumtól K I 2 c E η. amelyben K i c - törésállóság, E -

Fiatal modulus és η az anyag felületi energiája. Az utolsó kapcsolat lehet

Alkalmazás a fejlődő repedés stresszintenzitási tényezőjének növekedésére az akusztikus kibocsátási vizsgálati adatoknak megfelelően.

Akusztikus emissziós diagnosztikai berendezés

Követelmények az AE jelérzékelők számára

Az AE jelek rögzítésére szolgáló érzékelők vagy primer adatátalakítók fontos része a diagnosztikai berendezésnek. Számos követelménynek vannak kitéve, attól függően, hogy a megfigyelt létesítmény munkakörülményei és tervezési jellemzői milyenek. A főbb követelmények között az alábbiakat jegyezzük meg:

- a diagnosztizált tárgy működési feltételeiben végzett mérések lehetősége;

- az érzékelő tulajdonságainak stabilitása a környezet, a hőmérséklet és a sugárzási ellenállás hatására;

- elektromágneses interferencia, rezgés és külső akusztikus védelem

- maximális érzékenység biztosítása a munkafrekvencia-sávban;

- az érzékelő kialakításának egyszerűsége és gyárthatósága;

Az AE jelek rögzítéséhez a legelterjedtebben használt piezoelektromos érzékelők a CTC-21 viszonylag magas, 400 ° C-os Curie pontján lévő ólom-cirkonát titánát (PTC) alapúak. Az ilyen piezokerámia a víz-víz reaktorok normál hőmérsékleti körülményei között működik. A TCC kerámiáinak ellenáll a neutron- és a gamma-sugárzásnak. A neutronok 10 18 - 10 22 neutron / m 2 és 200 ° C-ig terjedő hőmérsékletek mellett gyakorlatilag nem változtatja meg tulajdonságait,

gamma-kvantum 1,9 × 10 5 R / h dózisteljesítmény mellett, és az integrált 1,35 × 10 7 P dózis szintén nem befolyásolja szignifikánsan a piezoelektromos tulajdonságait.

Az érzékelők teljesítményének meghatározásához kalibráltak (kalibrálva). A kalibrálás során meghatároztuk a rugalmas hullám mechanikai energiájának egy elektromos és fordítva történő átalakítását. Tüntesse fel a relatív és az abszolút fokozatot.

Ha az elektromos jel amplitúdójának viszonylagos változása akkor határozható meg, ha az érzékelő által rögzített akusztikus hullám frekvenciája megváltozik, akkor a relatív kalibráció jelzi.

A konverziós együttható abszolút értékeinek meghatározása széles frekvenciatartományban jelentősen bonyolultabb. Ez a megközelítés is lehetséges. A frekvenciasávban relatív kalibrálást végzünk, és egy kiválasztott frekvencián - abszolút értéken. A jövőben az érzékelő érzékenysége más frekvenciákon az abszolút kalibrációs adatok alapján történik a kiválasztott frekvencián.

A kalibráláshoz sokféle frekvenciájú hangjelzésre van szükség. Az ilyen spektrumot az ütközés során fellépő rugalmas hullámok, például egy masszív bázisra eső szilárd golyó hatása jellemzi. A jelek forrásától függően a kalibrált érzékelő bizonyos távolságában egy masszív fémalapra szerelt kiegészítő meghajtó átalakítót használhat. Ha a mesterkeverék mérete kisebb, mint a kalibrálási frekvenciatartomány felső határának megfelelő hullámhossz, akkor a vizsgált érzékelőtől a jel amplitúdójának frekvenciafüggése megfelel amplitúdófrekvencia-válaszának. A széles frekvenciaspektrumot olyan akusztikus zaj jellemzi, amelyet egy homok vagy egy finom lövés gerjesztett egy átmérőjű érzékelő felületére.

Az átalakítók abszolút kalibrálásához egy olyan eljárást alkalmazunk, amely az akusztikus impulzus rögzítésén alapul, amely akkor következik be, amikor az üveg kapillárisja egy masszív alumíniumblokk felületén összezúzódik. A kezdeti szakaszban a masszív bázis oszcillációit ismert metrológiai jellemzőkkel rendelkező kapacitív átalakító jegyzi be. A jövőben kalibrált szenzor helyettesít, és amikor az új kapilláris megsemmisül, a mérőérzékelő által rögzített jelparamétereket összehasonlítjuk a kapacitív átalakító értékeivel. Az összehasonlítás eredményei meghatározzák a vizsgált érzékelő jellemzőit. A technika megváltozik, amikor egy üveg kapilláris helyett megsemmisít egy vékony ólmot - a Su-Nielsen forrása.

A legpontosabb módszer az AE-szenzorok abszolút kalibrálása lézeres interferometriával. Ez azonban meglehetősen munkaigényes, rendkívül költséges berendezést igényel, és főként a referencia-átalakítók tanúsításához szükséges.

Paraméterek felvett jeleket nem csak attól függ az amplitúdó-frekvencia karakterisztika az érzékelő, hanem a rögzítés technikája az érzékelőt a vezérlő objektum, és az akusztikus átviteli függvénye a teljes utat, amelyen át egy-jel a forrása a AE, hogy a rögzítő berendezés. Ezért, az AE megbízhatóságának növelése érdekében,

rhenium esetén a közvetlenül a megfigyelt tárgyra telepített érzékelők kalibrálását kell elvégezni.

Az AE-vezérléshez szükséges berendezésekre vonatkozó követelmények

Jelenleg különböző funkcionális célú és különböző mértékű komplexitású AE-berendezés készül. különbséget tesz

- multifunkcionális eszközök laboratóriumi komplex kutatásokhoz

és a termelési feltételek;

- speciális ellenőrzési feladatok vagy technológiai ellenőrzés megoldására specializálódott eszközök.

Multifunkcionális készülékek számos olyan funkciót tartalmaz, és lehetővé teszi, hogy regisztrálja nagyszámú informatív paramétereinek AE jelek, míg az adatfeldolgozás számítógéppel végezzük, része a berendezés. Ez jellemzi nagyszámú kiigazítást és többváltozós tükrözik az eredményeket, tükröződik a kimenet egy nagy számú közbenső adatok, például, különböző elosztó funkciók AE-jel paramétereinek, azok jellemzői, helyszínek, koordináták AE források és t. D.

Annak ellenére, hogy a fajta által termelt AE-rendszerek tesztelésére nyomástartó edények, csővezetékek, valamint egyéb energiaigényes létesítmények és szerkezetek, a fejlesztők függetlenül jött elég közel vannak a főbb műszaki jellemzőit a műszerek. A rendszerek főként a jelek rögzítésére szolgáló csatornák számával, az AE által meghatározott informatív paraméterek és a tájékoztatás módja között különböznek egymástól. Az ilyen információs és mérési rendszerek széleskörű funkcionális képességekkel rendelkeznek, és céljuktól függően különböző szoftverekkel és szolgáltatásokkal szállíthatók. Az ilyen berendezések létrehozásakor széleskörűen alkalmazzák a moduláris felépítést. Ő lehet hosszabbítani a funkcionalitás a berendezés, a fejlesztés és az új módosítások nélküli eszközök radikális változást a blokk diagram, például helyettesítésével vagy vezessenek be további blokkokat.

A speciális eszközöket az ellenőrzött eljárás kísérő AE paramétereinek gondos előzetes vizsgálatai eredményezik. Az ilyen berendezések jellemzőit úgy optimalizálják és válogatják, hogy egy adott feladatot leginkább megoldják - folyadék- vagy gázszivárgás észlelése,