Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия



Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия
Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия

 


Владельцы патента RU 2515423:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU)

Использование: для выявления шумоподобных источников акустической эмиссии во время диагностирования, мониторинга, оценки состояния и ресурса объектов контроля с применением локационных методов акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что для выделения сигналов акустической эмиссии, принадлежащих одному событию, совместно анализируют подобие кривых спектральной плотности сигналов со сравнением временных функций их проявления. Технический результат: повышение точности определения координат шумоподобных источников акустической эмиссии. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля с применением метода акустической эмиссии (АЭ) и направлено на повышение точности при определении координат (локации) шумоподобных источников АЭ во время диагностирования, оценки состояния и ресурса объектов контроля (ОК). К задачам подобного вида относятся выявление мест износа и разрушения узлов трения; поиск дефектов «обвязки» компрессорного и насосного оборудования; определение мест утечек продукта на емкостном оборудовании (герметичности); выявление активных мест объектов, работающих на переменных токах / магнитных полях (трансформаторы, электродвигатели); изучение затухания и трансформации волн в объекте контроля и т.п.

Известными основными методами пассивной локации источников АЭ в настоящее время являются: зонный, триангуляционный, угловой, линейный и дисперсионный [1-7 и др.]. Принципиальное различие в методах основано на:

- построении антенных групп преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ);

- связи ПАЭ с выбранной системой координат (декартовой или полярной);

- составлении и решении аналитических соотношений связывающих: координаты ПАЭ; координаты источника АЭ; скорость распространения мод акустических волн; затухание мод акустических волн и временные задержки прихода сигналов на различные ПАЭ антенной группы (разность времен прихода - РВП).

Несмотря на принципиальное отличие основных методов локации по способу получения первичной информации их можно разделить всего на две большие группы: амплитудные и корреляционные.

Известно, что в амплитудных способах определяют либо затухание пиковой амплитуды, либо разность времен прихода между фронтами или пиками амплитуд сигналов, зарегистрированных разными каналами АЭ аппаратуры при их превышении заданного уровня дискриминации. Сигнал АЭ от «полезных» шумоподобных источников, как правило, представляет собой непрерывное колебание с варьированием амплитуды выбросов в пределах 2-4 дБ (фиг.1), что затрудняет выделение событий пороговым методом по превышению сигналом некоторого заданного уровня дискриминации. Кроме того, из-за отсутствия явно выраженной формы импульсов АЭ, становится невозможным использование общепринятых параметров временной селекции (ИКД - интервал контроля длительности, ИКК - интервал контроля конца и ИКП - интервал контроля пика сигналов АЭ). Таким образом, использование известных амплитудных способов для локации шумоподобных источников АЭ приводит к заполнению локационных карт ложными событиями (фиг.5а), что исключает возможность определения истинного места положения искомого шумоподобного источника АЭ.

Известные корреляционные способы основаны на анализе изменения амплитудно-временной функции (АВФ) и направлены на определение разности времен прихода (РВП) по максимуму функции кросс-корреляции (или взаимной корреляции) АВФ АЭ. Однако их применение ограничено из-за невозможности учета неизбежных искажений АВФ сигнала АЭ при: распространении волны по объекту контроля от источника до ПАЭ; преобразовании акустических колебаний в электрические и их последующем усилении; оцифровке электрических колебаний. Следовательно, чем дальше разнесены ПАЭ в антенной группе, чем сложнее вид антенной решетки (т.е. чем сложнее форма объекта контроля) и чем больше разница между техническими характеристиками аппаратной части многоканальной АЭ-системы, тем менее подобны друг другу будут кривые АВФ АЭ различных каналов. В связи с этим в известных нам работах для получения корректных результатов с помощью волновых способов (основанных на Фурье и Вейвлет преобразовании) вводятся ряд ограничений:

- контроль только линейных объектов (трубопроводы, полосы металла и т.д.);

- анализ АВФ АЭ только тех компонент, которые наименее подвержены частотно-зависимым искажениям (низкочастотные составляющие);

- размещение ПАЭ только вблизи друг от друга (добиваясь минимальной разницы в акустических трактах каналов регистрации).

Таким образом, ни один из известных нам способов локации не позволяет выделить участки АВФ АЭ на различных каналов регистрации АЭ, принадлежащих одному событию (физическому процессу), что при определении координат шумоподобных источников АЭ не позволяет использовать произвольный вид антенных решеток (ограничивает номенклатуру объектов контроля), снижает точность расчета ключевых параметров методов локации (амплитуды или РВП) или делает данную задачу невыполнимой методом АЭ.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является повышение точности существующих методов локации при определении координат шумоподобных источников АЭ.

Указанная задача решается путем применения универсального алгоритма предварительной обработки АВФ АЭ, встраиваемого в существующие методы локации, с целью выделения участков на АВФ, полученных по различным акустическим трактам АЭ-системы, принадлежащих одному событию (физическому процессу) для последующего определения ключевых параметров методов локации (амплитуды или РВП) на этих участках АВФ АЭ.

Предлагаемый способ, заключающийся в том, что участки АВФ АЭ, принадлежащие одному событию (физическому процессу), выделяют на основе совместного анализа их спектрально-временного самоподобия, отличается тем, что в режиме реального времени или при постобработке данных АЭ события устанавливают на участках АВФ по подобию их кривых спектральной плотности, а принадлежность одному событию выявляют на основе сравнения временных функций проявления источника АЭ.

Устройством, с помощью которого осуществим предлагаемый способ, является любой одно- или многоканальный акустико-эмиссионный комплекс, имеющий в своем составе: широкополосные или полосовые преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ), усилители (предварительный и/или основной), средства коммуникации (проводные и/или беспроводные), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и устройство с заданным алгоритмом обработки, вывода информации и принятия решений, например ЭВМ. При создании автоматических следящих систем в состав устройства могут входить платы сопряжения, средства коммуникации, сервоприводы, исполнительные механизмы в зависимости от поставленной задачи.

Способ осуществляется следующим образом (фиг.2). На первом этапе стандартно для испытаний ОК с применением метода АЭ [8 и др.] определяют: коэффициент затухания сигнала в материале объекта контроля (5); максимальное расстояние между ПАЭ в антенной группе (L); скорость распространения акустической волны (С); тип конфигурации антенной решетки для локации (зонная, линейная, треугольная, прямоугольная и т.д.) и время задержки между каналами регистрации АЭ (At) от импульсного имитатора АЭ.

Далее проводится одновременная запись АВФ по всем каналам регистрации АЭ. Запись АЭ может быть произведена разными способами, но в итоге должна представлять собой последовательные участки (которые еще можно назвать: кадры, фреймы) АВФ (фиг.3). При разбивке записи АВФ на кадры и при определении длительности АЭ контроля (времени записи АВФ - TREC) необходимо учитывать особенности сигналов от источника АЭ, а также время его существования или проявления. При отсутствии таких данных для большинства источников АЭ при настройке АЭ аппаратуры и определении длительности сбора АЭ данных подходит система настроек (1).

{ f д и с к р 2 f П А Э N о т с f д и с к р / ( 2 k ) , N о т с о к р у г л и т ь д о 2 n в б о л ь ш у ю с т о р о н у ( 1 ) T ф р ( S ф р ) t ( И Ф С + Д М П ) / С T R E C g V ( И Ф С + Д М П ) / С

где fдискр - частота дискретизации АЦП (Гц); fПАЭ - максимальная рабочая частота ПАЭ (Гц); Nотс - количество отсчетов в кадре (фрейме); k - коэффициент разрешающей способности по частоте (Гц на отсчет); Тфр - длительность фрейма (с), при делении записи на кадры плавающим окном Тфр=Sфр; Sфр - шаг сдвига фрейма при реализации плавающего окна (Sфр≤Δt); t - коэффициент разрешающей способности по РВП, принимается t<1 и характеризует количество Тфр, приходящихся на ИФС; ИФС - интервал формирования события, в общем случае ИФС равен расстоянию между ПАЭ (м); ДМП - допуск на максимальный пробег, допуск на отклонение формы ОПО от «правильной» формы антенной решетки (м); V - время чувствительного изменения контролируемого процесса (время падения уровня, давления, время износа и т.д.); g - статистический коэффициент, определяющий количество выборок данных для построения локационных серий; С - скорость распространения волны в материале (м/с).

Распознавание событий в кадрах АВФ АЭ проводится в спектральной области. Спектральный анализ может быть основан на Фурье или Вейвлет преобразовании записи АЭ и их модификаций (быстрой частотной или при перекрытии кадров с помощью частотно-временной модификации), с помощью которых рассчитывается спектр мощности G(f) для каждого кадра АВФ. Для получения состоятельной оценки функции G(f) сглаживаются плавающим окном.

Далее кадры внутри одного канала регистрации АЭ объединяются в группы по степени схожести формы кривых G(f). Чтобы результаты статистического сравнения G(f) не зависели от мощности, площадь под кривой G(f) нормируется на полную мощность (W):

W = 0 G ( f ) d f ( 2 )

Тем самым получают нормированные функции спектральной плотности мощности G ˜ ( f ) интегралы, от которых по всему частотному диапазону равны единице: G ˜ ( f ) = G ( f ) / W .

В качестве критерия степени схожести (подобия) функций G ˜ ( f ) может быть использован любой из статистических критериев сравнения функций распределения плотности вероятности случайной величины (коэффициенты корреляции, Пирсона, Колмогорова-Смирнова, Уитни-Мана, R-квадрат и др.). В связи с этим обобщенно меру схожести функций G ˜ ( f ) называют коэффициентом подобности и обозначают - KПД.

Спектры кадров АВФ АЭ признаются подобными, если при их сравнении величина коэффициента подобности превышает некоторое пороговое значение: KПД≥[KПД]. Если KПД<[KПД], формируется новая группа, количество формируемых групп регулируется значением [KПД] исходя из представления физики искомого процесса и количества предполагаемых источников АЭ. В испытаниях с шумоподобными процессами для выявления минимального отличия в спектре сигналов пороговое значение [Кпд] требуется задавать в диапазоне от 30% (механические испытания материалов, аэрогидродинамические процессы) до 95% (трибологические процессы). Сравнение спектрограмм завершается закреплением номера группы за каждым кадром АВФ (фиг.3) с созданием спектрального образа каждой группы < G ˜ ( f ) > , представляющим не что иное, как положение центроида кластера сигналов, сгруппированных по спектральной схожести.

Выявление искажения АВФ между каналами регистрации АЭ, входящих в антенную группу, основывается на описанном выше способе, но путем сравнения спектральных образов групп < G ˜ ( f ) > , при «ужесточении» порога подобия до значений 60%≤[KПД]≤95%.

Если группы по разным каналам с одинаковыми номерами признаются подобными, то можно считать, что искажения по разным акустическим каналам (акустическим трактам) минимальны (не критические) и можно переходить к определению ключевых параметров методов локации (амплитуды сигналов или их РВП).

Если группы по разным каналам регистрации с одинаковыми номерами не признаются подобными, то искажения АВФ критические и требуется установить принадлежность групп разных каналов одному событию.

Каждый источник АЭ генерирует сигналы с заданной частотой и длительностью, являющейся индивидуальной функцией источника, которая не зависит от акустического тракта и имеет одинаковое отображение на временной записи на каждом канале регистрации АЭ. Поэтому выявление групп разных каналов, принадлежащих одному событию, проводится сравнением временных функций проявления источника АЭ. Для этого АВФ предлагается трансформировать в последовательности появления групп кадров АВФ АЭ (периодограммы) с последующим сравнением бинарных масок групп в пределах времени ИФС+ДМП.

Бинаризация периодограмм кадров АВФ АЭ на длине TREC проводится на основе замены участков АВФ известного времени Тфр или Sфр номером группы, присвоенной на основании их подобности по критерию [KПД]. При этом при появлении АВФ заданной группы участок известного времени Тфр или Sфр заменяется на «1» и присваивается значение «0» при появлении любой другой группы, отличной от заданной. В качестве примера на фиг.3 представлена бинаризация записей АЭ b(t), g(t), h(t) с преобразователей АЭ b, g, h.

Подобие между двумя любыми бинарными рядами Xi(t) и Yi(t) из множества сочетаний количества каналов регистрации и количества групп, а также время задержки (τ0) между ними определяется положением максимумов функций кросс-корреляции R X i Y i ( τ ) в пределах времени ИФС+ДМП.

По окончании выполнения этапа сравнения бинарных масок группы кадров АВФ АЭ различных каналов регистрации, различных антенных групп приводятся к одним номерам (одинаковым событиям) в соответствии с формой кривой спектральной плотности и максимумами функций R X i Y i ( τ ) при совпадении времени задержки (τ0) при максимуме R X i Y i ( τ ) с экспериментальным значением Δt, определенным на первом этапе. При этом может быть полное совпадение периодичности проявления двух и более следующих друг за другом групп. Это означает, что при делении записи АВФ АЭ на кадры АЭ-событие было разбито на несколько групп. В случае возникновения подобной ситуации группы рассматриваются как одно событие, если не анализируется дисперсия волн.

Определение координат шумоподобного источника АЭ может быть проведено любым из известных способов локации (зонный, линейный, триангуляционный, угловой, дисперсионный) после определения ключевых параметров методов локации (амплитуды сигналов и/или их РВП) на кадровой записи АВФ. Для этого кадровую запись АВФ предлагается приводить к импульсной форме [2] следующим образом. В последовательностях АВФ кадры соответствующей группы заменяются на импульсы длительностью, равной длине фрейма, и амплитудой, равной либо максимальной, либо средней амплитуде колебания в кадре АВФ АЭ, либо при τ0 (фиг.4).

Пусть на фиг.4 для датчика h группа 1 является фоновым шумом, а группы 2 и 3 - искомое событие, разбитое на два фрейма, что для датчика b и g соответствует группам 2 и 1, 3 соответственно. Тогда последовательности АВФ для определения РВП события после учета искажения и объединения групп 2-3 и 1-3 соответственно примут импульсный вид, представленный на фиг.4. В простейшем случае РВП может быть рассчитана, как разница начал отсчета фреймов (серые импульсы) или как разница времени между максимальными амплитудами на фреймах (черные пики), принадлежащих одному событию. Более точное и более сложное определение РВП реализуемо по временным сдвигам τ0 максимумов функции R X i Y i ( τ ) при переборке групп АВФ АЭ, сформированных плавающим окном.

Необходимо подчеркнуть, что предлагаемый способ не является алгоритмом определения координат, а является базовым звеном подготовки данных для применения существующих методов локации с целью определения координат шумоподобных источников АЭ.

Предлагаемый способ реализуем как при статическом, так и при динамическом, температурном и др. воздействии на ОК в зависимости от конкретной поставленной задачи испытания. Кроме этого предлагаемый способ может быть реализуем и при исследовательском направлении применения метода АЭ в качестве алгоритма распознавания типов/образов шумоподобных источников АЭ.

В качестве примера предлагаемый способ был опробован при поиске места утечки продукта в днище резервуара, работающего под атмосферным давлением, диаметром 2,5 м и высотой 5,0 м при гидравлическом испытании. Днище резервуара недоступно для внешнего визуального контроля, а внутренний осмотр и цветная дефектоскопия результатов не дали. Согласно нормативным документам при гидроиспытании в резервуаре разрешается давление до 0,1 МПа, с временем выдержки не более 5 минут. При таком малом давлении уровень «полезного» АЭ-сигнала от пропуска сопоставим с уровнем общего шума, и стандартный пороговый подход приводит к заполнению локационной карты ложными событиями (фиг.1 и 5а). Для поиска места пропуска потребовалось решить задачу по выделению сигналов от пропуска из фонового шума.

При реализации способа использовался метод триангуляции определения координат излучателей. Расстояние между ПАЭ в антенной группе (L) выбиралось с учетом рекомендаций [8, 9], а именно антенные решетки формировались исходя из следующего выражения:

L З О Н L = P / Z П А Э ( 3 )

где Р - периметр объекта контроля по контролируемому сечению, ZПАЭ - количество устанавливаемых ПАЭ в контролируемом сечении, LЗОН - радиус зоны уверенного приема для используемых ПАЭ, удовлетворяющий условию:

L З О Н = max ( L i ) = И Ф С ± Д М П , е с л и U p e a k i U n o i s e 0 ( 4 )

где Upeaki - амплитуда сигнала АЭ от имитатора при i-м измерении, находящегося на расстоянии Z, от ПАЭ, при i=1, 2, 3…; Unoise - средний уровень фона, при отсутствии действия искомого источника АЭ, ИФС=L (мм), ДМП=±L (мм). При контроле на нескольких типах волн, распространяющихся как по материалу ОПО, так и по хранимому продукту (испытательной среде), LЗОН (мм) и С (м/с) определяются для каждого типа волны.

Запись АВФ АЭ получали по кадрам, через «мертвое время» аппаратуры в диапазоне частот 20÷400 кГц. Длина фрейма выбиралась 1024 отсчета, частота дискретизации - 1 МГц.

Функции G(f) кадров АВФ АЭ получали по алгоритму быстрого Фурье-преобразования Кули-Тьюки. В качестве критерия степени схожести (KПД) их нормированных пар функций G ˜ ( f ) использовали статистический коэффициент достоверности (аппроксимации) или R-квадрат (R2):

R 2 = 1 σ r 2 / σ G 2 ( 5 )

где

σ r 2 = Σ i = 1 n ( G ˜ 1 i G ˜ 2 i ) 2 n 2

σ G 2 = Σ i = 1 n G ˜ i 2 1 n ( Σ i = 1 n G ˜ i ) 2 n 1 ( 6 )

где σ r 2 - остаточная дисперсия функций G ˜ ( f ) , которая служит оценкой степени идентичности (похожести) кривых G ˜ 1 i и G ˜ 2 i , σ G 2 - обычная дисперсия функции спектральной плотности; G ˜ 1 i и G ˜ 2 i - сравниваемые спектральные компоненты функции для i-го значения частоты, n - объем выборки. При этом по смыслу коэффициента достоверности, чем ближе значение коэффициента к 1 (т.е. 100%), тем сильнее схожесть функций.

Значение R2 подбиралось таким, чтобы происходило разделение кадров АЭ на две группы (фиг.5б и 5в), что логично при поиске места утечки в резервуаре, при постоянном давлении. Одна связана с постоянным окружающим фоном, а вторая - с наложением на фон сигналов от аэрогидродинамических эффектов, возникающих при утечке продукта.

Сравнение усредненных спектров 2-х групп показало следующее (фиг.5г, 5д):

- для обеих групп максимальная мощность излучения происходит в узком частотном диапазоне в районе 40 кГц;

- основное отличие между сигналами двух групп заключается в появлении в спектре сигналов 2-й группы дополнительного локального максимума в области 60-80 кГц. При этом амплитуда сигналов 2-й группы по сравнению с 1-й выше, в среднем, всего на 2-4 дБ (фиг.5е);

- количество сигналов во 2-й группе на порядок меньше чем в 1-й. Исходя из вышеизложенного, сделан вывод о связи с пропуском именно сигналов 2-й группы. Действительно, после применения метода триангуляции для построения локационной карты сигналов 2 группы удалось установить место пропуска с точностью 100×100 мм (фиг.5з). Это заключение впоследствии полностью подтвердил повторный внутренний осмотр указанной области, а проведенное после ремонта выявленного дефекта гидравлическое испытание резервуара с выдержкой на плотность в течение 24 часов дало положительные результаты.

Источники информации

1. Catty J. Acoustic emission testing - defining a new standard of testing for pressure vessels. Part 1: Quantitative and comparative performance analysis of zonal location and triangulation methods - J. Acoustic Emission, 2009, №27, p.299-313.

2. Грешников В.А., Дробот Ю.В. Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий - М.: Изд-во стандартов, 1976, 276 с.

3. Наконечная О.А. Методы и алгоритмы локации источников акустической эмиссии - Мiжвiдомчий науково-технiчний збiрник «Електро-мащинобудовання та електро-обладнання», Киiв: «Технiка», 2009, Выпуск 73, с.111-115.

4. Anastasopoulos A., Kourousis D., Bollas К. Acoustic emission leak detection of liquid filled buried pipeline - J. Acoustic Emission, 2009, №27, p.27-39.

5. Aljets D., Chong A., Wilcox S., Holford K. Acoustic emission source location in plate-like structures using a closely arranged triangular sensor array -J. Acoustic Emission, 2010, №28, p.85-98.

6. Ovchinnikov A.E. Localization of AE signals in pipes with one-sided access- 10th ECNDT 2010 Moscow - June.7-11, 2010, www. idspektr.ru.

7. Тарасов В.А., Кропачев Д.А. Корреляционная пассивная звуковая локация - Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002, №2, с.29-34.

8. ПБ 03-593-03. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов - М.: Госгортехнадзор России, 2003.

9. СА 03-008-08. Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности (Методические указания) - М.: Ростехэкспертиза, НПС «РИСКОМ», НПК «Изотермик», 2009.

1. Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии, отличающийся тем, что для выделения сигналов акустической эмиссии, принадлежащих одному событию, совместно анализируют подобие кривых спектральной плотности сигналов со сравнением временных функций их проявления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для анализа регистрирующуюся акустическую эмиссию разбивают на кадры, удовлетворяющие условию (1)

где fдискр - частота дискретизации АЦП (Гц); fПАЭ - максимальная рабочая частота ПАЭ (Гц); Nотс - количество отсчетов в кадре (фрейме); k - коэффициент разрешающей способности по частоте (Гц на отсчет); Тфр - длительность фрейма (c); Sфр - шаг сдвига фрейма при реализации плавающего окна; t - коэффициент разрешающей способности по РВП; ИФС - интервал формирования события (м); ДМП - допуск на максимальный пробег (м); TREC - время записи акустической эмиссии (с); V - время чувствительного изменения контролируемого процесса; g - статистический коэффициент; C - скорость распространения волны в материале (м/с).



 

Похожие патенты:

Использование: для исследования деформации и напряжений в хрупких тензоиндикаторах. Сущность: что проводят акустико-эмиссионнные измерения сигналов образования трещин в хрупком тензопокрытии, при этом дополнительно измеряют концентрацию аэрозолей в приповерхностном слое хрупкого тензопокрытия, при этом при скорости изменения нагрузки до 0,1 кН/с с учетом 30-секундной поправки на задержку регистрации диагностируют процесс разрушения оксидной пленки тензоиндикатора и материала подложки.

Использование: для неразрушающего контроля технического состояния промышленных объектов. Сущность: заключается в том, что преобразователь акустической эмиссии содержит корпус и установленный в нем пьезоэлемент с протектором, а также, по меньшей мере, один пьезотрансформатор, соединенный последовательно с пьезоэлементом.

Использование: для определения координат источника акустической эмиссии. Сущность: заключается в том, что на контролируемом изделии на некотором расстоянии друг от друга устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии, после чего по полученным результатам рассчитывают координаты дефекта изделия.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Использование: для контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба. Сущность: заключается в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, причем при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения.

Использование: для контроля качества материала образца методом акустической эмиссии. Сущность: способ заключается в том, что выполняют термическое с возрастающей температурой воздействие на образец и регистрацию возникающих в нем сигналов акустической эмиссии, при этом термическому воздействию подвергают серию однотипных из одного материала образцов до температуры 90°C и для каждого из них определяют среднее значение активности акустической эмиссии в диапазоне 30÷90°C, каждый из серии образцов подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют его предел прочности при сжатии, строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью акустической эмиссии и пределом прочности материала для всей серии испытанных образцов, по которой определяют прочность материала вновь испытываемых образцов того же типа, по их средней активности термоакустической эмиссии, в диапазоне от 30°C до 90°C.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в образцах скальных геоматериалов. .
Изобретение относится к исследованию деформаций и напряжений и может быть использовано для исследования деформаций и напряжений в деталях, например в элементах металлических конструкций инженерных сооружений.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при контроле параметров сталей акустическими методами.

Изобретение относится к области контроля технологических процессов, связанных с импрегнированием материалов, в частности пропитка материала жидким реагентом, например в области электротехники (пропитка электродвигателей).

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к виброакустическим методам, и может найти применение для физического контроля железобетонных опор со стержневой напрягаемой арматурой. Способ заключается в том, что на опору устанавливают акустический датчик, регистрируют акустическую эмиссию (АЭ), сравнивают ее с ранее полученной, по результатам сравнения судят о физическом состоянии опоры. При этом на опору устанавливают акселерометр, акустический датчик и акселерометр устанавливают на границе заделки опоры в фундамент или в грунт, на опоре закрепляют вибратор и подвергают опору нагрузке, изменяющейся по амплитуде и частоте. На первоначальном этапе определяют резонансную частоту опоры, на данной резонансной частоте регистрируют амплитуду колебаний опоры, суммарную энергию АЭ, количество импульсов АЭ, скорость счета импульсов АЭ от возникающих и развивающихся дефектов, образующихся под воздействием колебаний опоры на резонансной частоте за определенный период времени. Затем полученные результаты заносятся в персональный компьютер под номером опоры, на последующих этапах контроля строят графики изменения амплитуды колебаний опоры и параметров АЭ на ранее установленной резонансной частоте. По характеру изменения значений регистрируемых параметров судят о физическом состоянии опоры и фундамента, о жесткости закрепления опоры в фундаменте или грунте и принимают решение об устранении выявленных дефектов, или замене опоры, или усилении крепления оборудования на опоре. Технический результат заключается в возможности оценки и прогнозирования состояния опор, их остаточного ресурса железобетонной опоры, а также оценки надежности крепления оборудования на опорах. 1 ил.

Использование: при акустико-эмиссионной диагностике материалов и конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемом изделии устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, определяют закон затухания звука, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия в процессе эксплуатации или нагружения, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, получают частотно-временную зависимость на спектрограммах, выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояние между преобразователями и источником акустической эмиссии, затем, используя ранее установленный закон затухания, рассчитывают координаты дефекта изделия. Технический результат: обеспечение возможности определения по данным измерения одного импульса акустической эмиссии координат дефекта, а также обеспечение возможности снижения числа предварительно определяемых параметров, что значительно повышает точность. 6 ил.

Использование: для оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют более одного нагружения исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении. При этом нагружение исследуемого упругого элемента проводят два раза и кратковременно путем обжатия этого упругого элемента, а сигналы акустической эмиссии регистрируют непрерывно в процессе второго нагружения для определения общего количества импульсов суммарной акустической эмиссии N2. Микроструктуру титанового сплава упругого элемента оценивают по девятибалльной шкале размерности зерна, разделенной на три группы баллов 4-5, 6-7 и 7-8, каждой из которых соответствует отдельный диапазон количества импульсов суммарной акустической эмиссии A1, A2 и A3, и качество микроструктуры по баллам указанной шкалы определяют по следующей зависимости N2≤A1, или N2≤A2, или N2≤A3. Технический результат: сокращение времени и упрощение процесса контроля режимов термообработки тарельчатых пружин. 12 ил., 3 табл.

Использование: для контроля дефектности сляба. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку датчиков акустической эмиссии на поверхности холодного сляба в порядке, обеспечивающем контроль всего материала сляба, механическое нагружение сляба за счет использования собственного веса сляба до напряжений от 20 до 80% предела текучести материала сляба, выдержку под нагрузкой не менее 1 мин, регистрацию сигналов акустической эмиссии и их обработку, определение координат источников акустической эмиссии и определение возможности дальнейшего использования сляба в производстве горячекатаной полосы путем сравнения диагностического параметра WАЭ с допустимым значением диагностического параметра [WАЭ] и при WАЭ>[WАЭ] сляб считают непригодным для дальнейшей прокатки. Технический результат: повышение оперативности и точности контроля. 1 ил.

Использование: для акустико-эмиссионного контроля качества сварных стыков рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что производят сварку стыка, обрубку грата, регистрируют сигналы акустической эмиссии при остывании сварного шва, измеряют скорость счета сигналов акустической эмиссии, разбивают время контроля на интервалы, по превышению скорости счета сигналов акустической эмиссии порогового значения хотя бы в одном из интервалов судят о качестве сварного шва, при этом дополнительно определяют медиану энергии сигналов акустической эмиссии, задают пороговые величины по средним значениям скорости счета и медианы энергии локализованных сигналов акустической эмиссии в двух равных интервалах времени при остывании сварного шва и при превышении скорости счета и медианы энергии сигналов их пороговых значений на любом из интервалов сварной стык бракуют. Технический результат: повышение достоверности контроля дефектов во время остывания сварного стыка железнодорожных рельсов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления. Способ включает размещение в скважине полого цилиндрического звукопровода, прием и анализ параметров распространяющихся в нем ультразвуковых сигналов с помощью установленных на его торцевых поверхностях преобразователей акустической эмиссии. Предварительно на звукопроводе соосно с ним и на некотором расстоянии друг от друга закрепляют не менее двух колец из текстолита, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром звукопровода, а внешний - с диаметром скважины. Деформация скважины, вызванная смещением зоны опорного давления, приводит к деформации соответствующих текстолитовых колец и, соответственно, росту акустико-эмиссионной активности в этих дисках. Измеряют разность времен прихода на приемные преобразователи тех сигналов акустической эмиссии, амплитуда которых максимальна из всех приходящих сигналов, причем о глубине зоны опорного давления и изменении ее во времени судят по указанной выше разности времен, известной длине звукопровода и измеренной скорости распространения ультразвука в нем. 4 ил.

Использование: для контроля зоны термического влияния сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что сварное соединение подвергают термическому воздействию, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их параметрам судят о качестве сварного соединения, при этом сигналы акустической эмиссии инициируют локальным термическим воздействием поочередно в точках контроля, расположенных на линии, перпендикулярной сварному шву, строят зависимость параметров данных сигналов для каждой контрольной точки от ее расстояния до сварного шва и по указанной зависимости оценивают размер зоны термического влияния как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения. Технический результат: обеспечение возможности оценки размеров зоны термического влияния и контроль структурного состояния металла в данной зоне сварных соединений. 1 ил.

Использование: для диагностики наличия трещин в ходовых частях тележки подвижного состава. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют прием, регистрацию и обработку сигналов от преобразователей акустической эмиссии в процессе движения подвижного состава, который прогоняют по железнодорожному пути, при этом на заданном участке железнодорожного пути создают искусственные неровности в вертикальной плоскости, на которые устанавливают преобразователи акустической эмиссии, по параметрам сигналов с которых судят о наличии трещин в ходовых частях тележки подвижного состава. Технический результат: обеспечение возможности диагностики наличия трещин в ходовых частях тележки подвижного состава без необходимости установки диагностического оборудования на тележку вагона подвижного состава. 2 ил.

Использование: для диагностики и неразрушающего контроля металлических конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения конструкции, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, при этом сначала устанавливают критические значения нагрузки Pкр и коэффициента регрессии kкр, характеризующего изменение числа сигналов акустической эмиссии к изменению нагрузки для бездефектной конструкции, затем конструкцию нагружают до значения нагрузки, превышающей рабочую на (5…10) %, регистрируют при этом число сигналов и нагрузку линейного участка стационарной акустической эмиссии, регистрируют при этом коэффициент регрессии k0, после чего конструкцию нагружают циклической нагрузкой, амплитудное значение которой повышают постепенно на (2…5) %, и при достижении превышения на (15…20) % рабочей нагрузки нагружение прекращают, если в процессе контроля k0<kкр, то конструкцию считают бездефектной, а при значении k0>kкр конструкцию бракуют. Технический результат: повышение достоверности акустико-эмиссионного контроля металлических конструкций. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Использование: для акустико-эмиссионной диагностики морских ледостойких сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что в критичных узлах конструкции сооружения устанавливают акустико-эмиссионные преобразователи звукового диапазона частот, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии определяют степень дефекта конструкции сооружения, при этом дополнительно устанавливают в критичных узлах конструкции сооружения группу акселерометров, воспринимающих механические напряжения низкочастотных колебаний инфразвукового диапазона частот, а затем вычисляют первую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от акустико-эмиссионных преобразователей и акселерометров, а затем вторую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от каждой пары ближайших акустико-эмиссионных преобразователей, при этом дефекты сооружения обнаруживают по амплитуде и форме максимумов от каждой функции корреляции, а координаты дефектов определяют по временной задержке максимума второй функции корреляции между каждой парой акустико-эмиссионных преобразователей. Технический результат: повышение надежности обнаружения и диагностики скрытых дефектов морских ледостойких сооружений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх