Способ регистрации сигналов акустической эмиссии



Способ регистрации сигналов акустической эмиссии
Способ регистрации сигналов акустической эмиссии

 


Владельцы патента RU 2555506:

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

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и предназначено для определения прочностных характеристик материала. Сущность изобретения заключается в том, что способ регистрации сигналов акустической эмиссии, в котором образец материала нагружают с помощью гидропресса, и фиксируют сигнал акустической эмиссии, образец подвергают импульсному воздействию, формируя продольную упругую волну, которая стимулирует массовый синхронный выход дислокаций из кристалла материала, что в результате создает суммарный сигнал акустической эмиссии, устойчиво фиксируемый пьезодатчиком. Технический результат - упрощение регистрации и обработки сигнала акустической эмиссии. 2 ил.

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и предназначено для определения прочностных характеристик материала.

Аналогом данного изобретения является способ регистрации сигнала акустической эмиссии SU 1578636 А1, 1990 г., МПК G01/04. Сущность способа заключается в следующем. Генерируют электромагнитную волну СВЧ диапазона, излучают ее на поверхность контролируемого изделия, находящегося в напряженном состоянии, принимают дифрагированную электромагнитную волну и по ее параметрам, изменившимся на периодической дифракционной картине поперечных упругих волн, судят о параметрах сигналов акустической эмиссии.

Недостатком этого метода является низкая чувствительность.

Известен способ регистрации сигнала акустической эмиссии (RU 2372615 С1, 2009 г, МПК G01N 29/14, G01N 22/02 прототип). Сущность способа заключается в том, что на поверхность контролируемого металлического изделия, находящегося в напряженном состоянии, излучают когерентную поляризованную электромагнитную волну СВЧ, принимают отраженную дифрагированную электромагнитную волну и по ее параметрам судят о параметрах акустической эмиссии, при этом одновременно с облучением электромагнитной волной образец для получения более точного сигнала акустической эмиссии подвергают воздействию ультразвуковой волны от постороннего источника.

Недостаток: использование для активизации усталостных процессов в образцах испытываемых металлов совместно с механическими воздействиями дополнительных внешних устройств, в частности генератора ультразвуковых волн, что значительно усложняет реализацию существующего метода как в части проведения испытаний, так и в обработке полученных результатов.

Задача изобретения: упростить регистрацию и обработку сигнала акустической эмиссии.

Для этого в способе регистрации сигнала акустической эмиссии, в котором с помощью гидропресса образец подвергают импульсному нагружению и тем самым создают в металле напряженное состояние, а затем с помощью импульса нагружения формируют в образце упругую волну, которая стимулирует массовый синхронный выход дислокаций из кристалла материала, что в результате создает суммарный сигнал акустической эмиссии, устойчиво фиксируемый пьезодатчиком.

Сущность предложенного способа состоит в следующем:

Образец подвергается нагружению, в результате чего в изделии возникают механические локальные напряжения. Эти напряжения создают дислокации, близкие к полному своему выходу. А затем для того чтобы увеличить мощность сигнала акустической эмиссии и придать ему заданный период повторения, образец подвергают воздействию упругой волны, которая стимулирует массовый синхронный выход дислокацией, что создает суммарный сигнал акустической эмиссии.

На приложенных чертежах показаны устройство для испытания (фиг.1) и характер нагружения (фиг.2).

Пример

Предложенный способ осуществляется с помощью устройства, схема которого изображена на фиг.1. Это устройство содержит плунжерный насос 1, жесткий короткий трубопровод 2, распределитель 3, предохранительный клапан 4, гидроцилиндр 5, несущую металлоконструкцию 6, образец 7 и пьезодатчик 8.

Способ осуществляется следующим образом:

1. Подготавливают установку для проведения испытаний согласно схеме фиг.1.

2. Нагружают образец исследуемого материала в импульсном режиме, с одновременным увеличением суммарной нагрузки с помощью насоса, обеспечивающего характер изменения подачи см. фиг.2.

3. С помощью пьезодатчика регистрируем суммарный сигнал АЭ, который усиливается в пределах каждого пика подачи.

Образец исследуемого материала нагружают импульсно в режиме ступенчатого возрастания нагрузки. И при каждом нагружении фиксируют сигнал акустической эмиссии. Регистрацию осуществляют с помощью датчика эмиссии волн напряжений, который устанавливают на рабочую часть образца перпендикулярно направлению нагружения. Каждая ступень нагружения характеризуется импульсным динамическим внешним воздействием на образец. Акустическая эмиссия - это отклик на каждый внешний импульс. При равномерном нагружении или при статическом нагружении сигналы акустической эмиссии слабы. А в пределах каждой ступени нагружения образца происходит концентрация эмиссионного сигнала, что делает его достаточно мощным и слышимым.

Технический эффект заключается в упрощении способа регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии. Во-первых, не используется генератор ультразвуковых волн, во-вторых, сигнал фиксируется при помощи пьезодатчика, при этом получаемый сигнал достаточно четкий.

Способ регистрации сигналов акустической эмиссии в металлах, в котором образец материала нагружают с помощью гидропресса и фиксируют сигнал акустической эмиссии, отличающийся тем, что в образце создают напряженное состояние путем импульсного воздействия и после каждой ступени нагружения с помощью импульса нагружения формируют в образце продольную упругую волну, а сигнал акустической эмиссии фиксируют пьезодатчиком.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для определения оптимальной депрессии на нефтяной пласт. Техническим результатом является повышение точности определения оптимальной депрессии на пласт.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области соединения или предотвращения относительного смещения деталей машин или элементов конструкций и направлено на возможность осуществления сплошного контроля натяжения болта. Способ заключается в том, что после сборки болтового соединения, перед окончательной затяжкой на болт с использованием специальной смазки для обеспечения акустического контакта устанавливают преобразователь сигналов акустической эмиссии. Затем производят окончательную затяжку, в процессе которой и определенное время после нее регистрируют сигналы акустической эмиссии, и по результатам анализа полученных сигналов акустической эмиссии судят о качестве болтового соединения. 1 ил.

Использование: для определения ударной вязкости испытуемого образца. Сущность изобретения заключается в том, что собирают акустические данные от акустического датчика с помощью средства сбора акустических данных при приложении к испытуемому образцу нагрузки, при этом указанный акустический датчик связан с испытуемым образцом; определяют одну или более фоновых точек с помощью средства определения фоновых точек; определяют одну или более точек возможного акустического события с помощью средства определения точек возможного акустического события; интерполируют кривую характеристики фонового шума с использованием фоновых точек с помощью средства интерполяции кривой характеристики фонового шума; определяют одну или более точек фактического акустического события с использованием точек возможного акустического события и кривой характеристики фонового шума с помощью средства определения точек фактического акустического события; и вычисляют площадь акустического события, заключенную между точкой фактического акустического события и кривой характеристики фонового шума с помощью средства вычисления площади фактического акустического события. Технический результат: обеспечение возможности определения фактической прочности и ударной вязкости твердых и сверхтвердых компонентов с использованием акустической эмиссии. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в машиностроении для ускоренной автоматизированной оценки обрабатываемости как традиционно применяемых сталей и сплавов в изменяющихся условиях резания, так и новых марок сплавов, наплавленных и композиционных материалов и т.д. Сущность: осуществляют регистрацию параметров сигналов акустической эмиссии - числа импульсов моды амплитудного распределения, соответствующих пластическому деформированию при точении. Для регистрируемого датчиком сигнала акустической эмиссии рассчитывают среднее квадратическое значение сигнала в рассматриваемом интервале времени (Urms). С помощью преобразования Фурье получают амплитудно-частотное представление сигнала акустической эмиссии, определяют значение медианной частоты (Fmed). По их произведению (Urms×Fmed) судят об обрабатываемости материала. Технический результат: сокращение времени и трудоемкости определения обрабатываемости материалов, определение не относительного, а абсолютного значения обрабатываемости. 3 ил., 2 табл.

Использование: для идентификации источников сигналов акустической эмиссии (АЭ). Сущность изобретения заключается в том, что измеряют максимальную амплитуду импульса, число выбросов и длительность импульсов сигналов, после чего на основании проведенных измерений осуществляют распознавание источников сигналов акустической эмиссии. Технический результат: повышение достоверности при распознавании источников сигналов акустической эмиссии. 7 ил.

Использование: для мониторинга технического состояния конструкций, технических устройств, зданий и сооружений в условиях воздействия факторов высокоамплитудных случайных шумов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют регистрацию и анализ сигналов акустической эмиссии путем беспороговой регистрации данных акустико-эмиссионного контроля, которую осуществляют посредством усиления, аналого-цифрового преобразования и записи зашумленного акустико-эмиссионного сигнала без использования амплитудной дискриминации, последующей его цифровой обработки, включающей полосовую частотную фильтрацию, обнаруживают полезный сигнал акустической эмиссии с использованием адаптивного фильтра, который содержит по меньшей мере один входной информационный канал и разделяет зарегистрированный временной ряд на две независимых компоненты - детерминированную сигнальную и случайную шумовую, выделяют сигнал акустической эмиссии с помощью расчета локальных параметров временных рядов сигнала и шума, усредненных в пределах заданного по ширине скользящего временного окна, проводят сравнительный анализ временных рядов сигнала и шума, составленных из значений локальных параметров, и выстраивают на его основе систему характеристических инвариантов, не зависящих от амплитуды и интенсивности шума, которые используют в качестве информативных параметров акустической эмиссии для формирования диагностических признаков наличия дефектов в объекте контроля, проводят классификацию дефектов по степени опасности и принимают решение о техническом состоянии объекта контроля. Технический результат: повышение достоверности и объективности оценки технического состояния объекта контроля с использованием метода акустической эмиссии в широком диапазоне отношений сигнала к шуму, в том числе порядка или меньше единицы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. 1 табл.

Использование: для контроля качества кольцевых сварных швов в процессе многопроходной сварки. Сущность заключается в том, что предварительно осуществляют калибровку объекта контроля путем установки по контуру шва не менее четырех широкополосных преобразователей, сварной шов разбивают на равные сектора, координаты акустических сигналов определяют в полярной системе координат, при этом полярная ось проходит по границе между секторами, каждый сектор находится в пределах где m - количество секторов кольцевого сварного шва; i - текущий сектор; φ - полярный угол, рад, в каждом секторе определяют распределение энергетического параметра MARSE, который равен где U(t) - значение напряжения огибающей акустического сигнала, B; T - заданный интервал времени, с, и число осцилляции в акустическом сигнале, сравнивают их с эталонными распределениями на бездефектном участке сварного шва и при превышении этими параметрами их эталонных значений в каком-либо секторе сварной шов бракуют. Технический результат: обеспечение возможности существенного повышения достоверности контроля дефектов и точности браковки дефектов в кольцевых сварных швах. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для обнаружения дефектов в сварных швах в процессе сварки. Сущность изобретения заключается в том, что устройство обнаружения дефектов в сварных швах в процессе сварки содержит измерительный канал, включающий установленный вблизи сварного шва преобразователь акустической эмиссии, последовательно соединенные с его выходом предварительный усилитель, полосовой фильтр, а также аналого-цифровой преобразователь, блок оперативного запоминания акустических сигналов и компьютер с монитором отображения выходных данных, при этом оно снабжено первым амплитудным дискриминатором, соединенным с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, вторым амплитудным дискриминатором, причем выходы первого амплитудного дискриминатора соединены с соответствующими входами блока оперативного запоминания и второго амплитудного дискриминатора, блоком записи эталонных сигналов, вход которого соединен с выходом второго амплитудного дискриминатора, блоком вычисления взаимно корреляционных функций, входы которого соединены с соответствующими выходами блока оперативного запоминания и блока записи эталонных сигналов, а также последовательно соединенными с выходом блока вычисления взаимно корреляционных функций блоком фильтрации по уровню коэффициента корреляции, блоком вычисления интегральных энергетических параметров по отдельным группам и дискриминатором браковочного уровня, подключенным к входу компьютера с монитором отображения выходных данных. Технический результат: повышение помехозащищенности устройства и обеспечение возможности одностороннего доступа для сбора данных при использовании единственного преобразователя акустико-эмиссионных сигналов. 1 ил.

Использование: для регистрации сигналов акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что сенсорный элемент для контроля системы с датчиком акустической эмиссии для регистрации акустической эмиссии содержит второй датчик для регистрации высоты температуры и/или градиента температуры и устройство оценки для формирования консолидированного и/или сжатого сенсорного сигнала посредством оценки сенсорного сигнала датчика акустической эмиссии с учетом второй измеряемой величины, причем формирование консолидированного и/или сжатого сенсорного сигнала в фазе нормального режима работы контролируемой системы осуществляется после фазы приведения в действие контролируемой системы. Технический результат: повышение качества диагностики объекта. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для тестирования свойственной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает в себя держатель, компонент, индентор, держатель датчика и акустический датчик. Держатель включает в себя первый конец и второй конец, противоположный первому концу. На первом конце определена первая полость, продолжающаяся в направлении второго конца. Компонент располагают в первой полости. Индентор располагают рядом с участком компонента и прикладывают нагрузку к компоненту. Держатель датчика включает в себя верхний участок, нижний участок и вторую полость в нем. Верхний участок соединен со вторым концом. Датчик расположен внутри второй полости. В некоторых вариантах осуществления устройство включает в себя стержень, соединенный с нижним участком. Стержень имеет более низкий акустический импеданс, чем у держателя датчика, обеспечивая, таким образом, возможность прохода звуковых волн через держатель датчика и без отражения обратно в датчик. Технический результат: обеспечение возможности более достоверного определения свойственной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых материалов. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 28 ил.

Использование: для локации дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователи акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, при этом преобразователи акустической эмиссии устанавливают на объект контроля группами не менее трех в каждой, на расстоянии между центрами преобразователей в группе, не превышающем минимальной длины акустической волны, в каждой группе для каждого сигнала определяют разность фаз между сигналами, зарегистрированными преобразователями, по которым определяют углы, характеризующие направления распространения волны относительно каждой группы преобразователей, а координаты дефектов определяют по определенным математическим выражениям. Технический результат: повышение точности локации дефектов в объектах сложной конструкции с переменной толщиной, значительным количеством сварных швов и технологических отверстий. 4 ил., 2 табл.
Наверх