Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции



Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции
Способ распознавания источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции

 


Владельцы патента RU 2569078:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) (RU)

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.

 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля материалов и изделий по условиям прочности и предназначено для идентификации источников сигналов акустической эмиссии, возникающих при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции.

Известен способ, когда регистрацию трещин в хрупких тензопокрытиях осуществляют с применением акустико-эмиссионного контроля [1]. При этом акустико-эмиссионная система регистрирует не только сигналы, возникающие при образовании трещин в хрупком слое покрытия, но и сигналы помех, а также сигналы, вызванные деградацией материала подложки в процессе ее деформирования и разрушения.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является Патент №2403564 РФ: МПК G01N 29/14, опубликованный 10.11.10 [2].

В исследуемых зонах конструкции устанавливают хрупкие тензоиндикаторы, для дистанционного контроля за состоянием которых: регистрацией и локацией образующихся трещин используется акустико-эмиссионная система. Для отделения «полезных» сигналов (образования трещин в хрупком слое тензоиндикаторов) от всех других сигналов выполняется их фильтрация.

Недостатком этого технического решения является то, что в процессе фильтрации теряется полезная информация, которую дает метод акустической эмиссии (АЭ) о степени деградации материала подложки в процессе ее деформирования.

Задача, на решение которой направленно данное техническое решение, является разработка способа, позволяющего в процессе акустико-эмиссионной диагностики изделий идентифицировать источники регистрируемых сигналов, распознавать сигналы, возникающие при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции в ходе ее деформирования.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача осуществляется путем введения диаграммы параметров, характеризующих скорость затухания импульса и усредненную частоту выбросов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что при регистрации сигналов акустико-эмиссионной системой дополнительно использован алгоритм для распознавания сигналов по форме затухающей волны.

В качестве существенных признаков, наиболее информативных для распознавания сигналов по форме затухающей волны, применены комбинированные параметры:

um/NИ, NИ/tИ,

где um - максимальная амплитуда импульса,

NИ - число выбросов,

tИ - длительность импульса.

Для классификации регистрируемых сигналов АЭ в поле этих параметров специально разработано программное обеспечение, позволяющее на диаграмме дескрипторов um/NИ и NИ/tИ проследить динамику формирования кластеров сигналов при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции в процессе ее нагружения.

Границы кластеров, формируемых сигналами АЭ, возникающими при деградации материала, образовании трещин и разрушении конструкции, для параметра um/NИ зависят от порога регистрации uth и их вычисляют по формуле:

( u m N u ) B , H = 20 K B , H ( lg ( u t h ) lg ( u t h ) min ) ( u m N u ) B , H ( u t h ) min ,

где (uth)min - минимально возможное значение порога регистрации, соответствующее 26 дБ, при котором не регистрируются шумы электрического тракта используемой АЭ аппаратуры,

K - коэффициент для определения границ кластера устанавливается в зависимости от природы источника сигнала и уровня порога uth.

Технико-экономическая эффективность изобретения следует из технического результата, получаемого при осуществлении изобретения, т.е. контроля за состоянием материала конструкции в процессе ее деформирования, а следовательно, диагностики степени ее деградации и предотвращения разрушения материалов и изделий по условиям прочности.

В качестве примеров демонстрации заявляемого способа рассмотрено применение диаграммы параметров um/NИ и NИ/tИ при исследовании акустико-эмиссионных свойств многослойного оксидного тензопокрытия. Примеры сопровождаются графическими иллюстрациями, которые представлены на фиг. 1-7:

Фиг. 1 - схема образования трещины в оксидном тензоиндикаторе;

Фиг. 2 - график изменения деформации по длине балки при изгибе;

Фиг. 3 - сопоставительная локационная картина распределения сигналов в хрупком слое;

Фиг. 4 - осцилограмма сигналов при образовании трещин в тензоиндикаторах;

Фиг. 5 - кластер сигналов АС при образовании трещин в хрупком слое тензоиндикатора при уровне порога uth, равном 26 дБ;

Фиг. 6 - кластер сигналов акустической эмиссии при образовании трещин в хрупком слое тензоиндикатора при уровне порога uth=60 дБ;

Фиг. 7 - кластер сигналов акустической эмиссии при образовании трещин в хрупком слое тензоиндикатора при уровне порога uth=32 дБ.

Хрупкий оксидный тензоиндикатор фиг. 1 представляет собой тонкую алюминиевую фольгу, подвергнутую электрохимическому анодированию для получения прозрачной оксидной пленки (толщиной 15-35 мкм) и наклеенную на исследуемый элемент конструкции [3].

При возникновении в подложке алюминиевой фольги деформаций ε1, превышающих величину пороговой деформации ε0 в оксидной пленке тензоиндикаторов, образуются картины трещин, отражающие силовое поле наибольших главных напряжений (деформаций) на поверхности конструкции. Используя тестовые характеристики тензочувствительности (σ0, ε0) и график изменения численности трещин в хрупкой оксидной пленке (Ψ) от уровня деформаций в подложке, можно с погрешностью не большей 15% с применением тензоиндикаторов произвести оценку значений главных напряжений (деформаций) на исследуемой поверхности конструкции в области распространения трещин [3].

Хрупкий оксидный тензоиндикатор представляет собой многослойное покрытие, которое включает хрупкий наружный слой толщиной 10-35 мкм, беспористый барьерный слой толщиной порядка 1 мкм, слой алюминиевой фольги толщиной 60-90 мкм и хрупкий слой эпоксидного клея толщиной 60-100 мкм. Все слои тензоиндикатора являются потенциальными источниками сигналов АЭ. По мере повышения уровня деформации в подложке разрушение тензоиндикатора происходит в следующей последовательности. Вначале разрушается наружный хрупкий слой оксида алюминия, затем барьерный слой, потом возникают пластические деформации в алюминиевой фольге и, наконец, разрушается клеевой слой, связывающий тензоиндикатор с поверхностью изделия. Каждый слой генерирует свои сигналы, отличающиеся как по энергетическим, так и по временным параметрам.

Для исследования акустико-эмиссионных свойств оксидных тензоиндикаторов использовалась алюминиевая фольга А7 толщиной 100 мкм, которая наклеивалась на поверхность тестовых образцов с применением эпоксидного клея. Электрохимическое анодирование алюминиевой фольги проводилось в 15% водном растворе серной кислоты с использованием предварительно отработанных режимов оксидирования. Длительность процесса электрохимического анодирования варьировалась от 20 до 60 минут, плотность тока от 4 до 6 А/дм2, температура электролита от 0 до 20°С. Такой способ получения тензоиндикаторов позволял регулировать их чувствительность от предельно низких значений ε0, равных 400÷500 мкм/м, до ε0, равных 2000÷2500 мкм/м.

Экспериментальные исследования АЭ свойств оксидных тензоиндикаторов проводились на тестовых образцах в виде калибровочных балок с размерами 200×20×5 мм. При тестировании тензоиндикаторов использовались калибровочные балки из оргстекла СТ-1 и эпоксидной смолы ЭД-20. Эти материалы имеют при относительно низком модуле упругости Е, равном 2900 МПа, предел прочности σB, равный или более 100 МПа, и относительное удлинение при разрыве не менее 3% [4]. К тому же они не являются источниками сигналов АЭ, что особенно важно для уменьшения количества помех, возникающих при тестовых испытаниях тензоиндикаторов.

На фиг.2 показана схема расположение тензоиндикаторов и преобразователей АЭ на поверхности калибровочных балок при испытаниях на консольный изгиб. Между уровнем прилагаемой на конце балки нагрузки и величиной ее прогиба имеет место следующая зависимость:

P = E b h 3 6 L 3 f , г д е ( 1 )

Е - модуль упругости материала балки,

L - длина консоли от заделки до места приложения нагрузки,

b и h - ширина и толщина калибровочной балки.

При величине прогиба f, равной 1 мм, деформации в подложке тензоиндикатора изменялись в зависимости от расстояния до заделки от 60 до 200 мкм/м.

Для регистрации сигналов АЭ при испытаниях образцов исследуемых материалов и тестировании тензоиндикаторов использовались многоканальная многопараметрическая акустико-эмиссионная система A-Line 32D ООО «Интерюнис» и двухканальная система DiSP-2 фирмы «РАС». В качестве акустико-эмиссионных преобразователей (ПАЭ) использовались преобразователи GT200 ООО «ГлобалТест» и резонансные преобразователи DP-151 фирмы «РАС».

Собственные шумы электрического тракта АЭ системы A-Line 32D, включающего ПАЭ, предусилитель, блок сбора и предварительной обработки информации, составляли 26 дБ, а для АЭ системы DiSP-2 с интегральными преобразователями DP-151 - 24 дБ. В зависимости от акустических шумов, возникавших при испытаниях, порог регистрации сигналов АЭ устанавливался в пределах от 26 до 60 дБ.

Сопоставление распределения сигналов АЭ, слоцированных в процессе нагружения калибровочной балки, с картиной распространения трещин в хрупком слое покрытия показано на фиг. 3. В верхней части фигуры приведена локационная картина распределения сигналов АЭ, отражающая процесс распространения трещин в хрупком слое оксидной пленки при нагружения тензоиндикатора. Из фигуры видно, что количество лоцированных сигналов и их распределение между ПАЭ 1 и 2 достаточно хорошо согласуется с числом трещин и их расположением по длине тензоиндикатора. Каждый лоцируемый сигнал АЭ отражает процесс распространения трещины в хрупком слое покрытия.

Возникновение и распространение трещин в хрупком слое тензоиндикатора генерирует сигналы АЭ, параметры которых зависят от многих факторов, в том числе и от толщины хрупкого слоя. Чем больше толщина, тем больше амплитуда импульса, генерируемая при образовании трещины в тензопокрытии. Сигналы, регистрируемые при образовании трещин в хрупком слое тензопокрытия, характеризуются значительной амплитудой и высокой скоростью затухания. На фиг.4 приведены осциллограммы типичных импульсов сигналов, генерируемых образованием трещин в тензопокрытиях при толщине хрупкого слоя 21 и 33 мкм.

С применением разработанной программы, позволяющей в поле дескрипторов um/NИ, NИ/tИ проследить динамику формирования кластеров сигналов в процессе деформирования и разрушения объекта АЭ диагностики, проведены тестовые испытания многослойной структуры тензоиндикатора в процессе его деформирования и разрушения. На диаграмме параметров um/NИ, NИ/tИ определены кластеры, формируемые сигналами АЭ, возникающими при разрушении хрупкого слоя, алюминиевой фольги (подложки) и клеевого слоя.

Анализ диаграмм, регистрируемых сигналов АЭ, вызываемых образованием трещин в хрупком слое тензопокрытия показал, что границы параметра um/NИ кластеров регистрируемых сигналов зависят от уровня порога регистрации uth. С повышением порога uth уменьшается количество регистрируемых выбросов, а следовательно, возрастает величина параметра um/NИ.

На фиг. 5 и фиг. 6 приведены диаграммы рассматриваемых параметров для сигналов АЭ, вызываемых образованием трещин в хрупком слое для тензоиндикаторов с величиной пороговой деформации ε0, равной 500 мкм/м, при уровне порога регистрации uth, равном 26 и 60 дБ. С повышением уровня порога интервал значений параметра um/NИ регистрируемых сигналов существенно возрастает от 20 до 80 мкВ/ед. при uth, равном 26 дБ, а также возрастает до 200-1000 мкВ/ед. при uth, равном 60 дБ. При этом интервал усредненных частот выбросов NИ/tИ регистрируемых импульсов при образовании трещин в хрупком слое покрытия сохраняется в одних и тех же границах от 90 до 170 кГц. Для сигналов, амплитуда которых превышает порог регистрации не более чем в два раза (менее, чем на 6 дБ), параметр NИ/tИ может достигать 200 кГц.

Как показали проведенные экспериментальные исследования, границы кластеров, формируемых сигналами образования трещин в тензопокрытии и сигналами, возникающими при разрушении материала подложки, для параметра um/NИ, зависят от устанавливаемого уровня порога регистрации uth и могут быть подсчитаны по формуле:

( u m N u ) B , H = 20 K ( lg ( u t h ) lg ( u t h ) min ) ( u m N u ) B , H ( u t h ) min , где

(uth)min - минимально возможное значение устанавливаемого порога регистрации, соответствующее 26 дБ, при котором не регистрировались шумы используемой АЭ аппаратуры,

K - коэффициент для определения границ кластера, величина которого в зависимости от природы источника сигнала и уровня порога uth изменяется от 0,1 до 1,1.

В качестве примера определим границы кластера для сигналов АЭ, возникающих при образовании трещин в хрупком слое тензоиндикатора при уровне порога uth, равном 32 дБ. При этом величина коэффициента для определения границ кластера сигналов АЭ составит 0,33. Такое значение коэффициента применяется, когда uth превышает (uth)min на 2 дБ и более.

В приведенной выше формуле границы кластеров параметра um/NИ подсчитываются как отношение максимальной амплитуды сигнала (мкВ) к количеству выбросов (ед.) до ухода волны под порог uth, величина которого также измеряется в мкВ. Для перехода к децибелам в формуле используется следующая зависимость: 20·(lg(uth)-lg(uth)min).

Исходя из того, что при (uth)min, равном 26 дБ, границы параметра um/NИ кластера, формируемого сигналами АЭ, возникающими при образовании трещин в хрупком слое тензоиндикатора при толщине оксидной пленки 33 мкм, составляют 20 и 80 мкВ/ед. (см. фиг.5), определим примерные границы кластера при uth, равном 32 дБ:

(um/NИ)H=0,33.(32-26).20=40 мкВ/ед.;

(um/NИ)B=0,33.(32-26).80=160 мкВ/ед.

Подсчитанные значения границ параметра um/NИ кластера достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными при уровне порога uth, равном 32 дБ (см. фиг.7) для сигналов АЭ, возникающих при образовании трещин в хрупком слое тензопокрытия.

Сигналы АЭ, генерируемые разными слоями тензоиндикатора, на диаграмме um/NИ, NИ/tИ имеют свои специфические области кластеризации. Для записи сигналов АЭ, генерируемых при пластическом деформировании и разрыве алюминиевой фольги, использовались два способа: первый, когда образец фольги непосредственно подвергался испытанию на разрыв, и второй, когда фольга наклеивалась на калибровочную балку из оргстекла, которая нагружалась консольным изгибом.

С целью регистрации сигналов АЭ, наблюдаемых при разрушении клеевого слоя и отслаивании фольги, были проведены следующие эксперименты. К калибровочным балкам из оргстекла с размерами 240×22×6 мм приклеивались полоска алюминиевой фольги длиной 200 мм и шириной 20 мм. Наклейка осуществлялась с одного конца фольги на длине 140 мм. Свободный конец фольги длиной 60 мм загибался под прямым углом и зажимался с края на длине 40 мм между стальными накладками. Затем балка жестко крепилась в неподвижных опорах, установленных на расстоянии 200 мм. Преобразователи DP-151 размещались на верхней плоскости балки на расстоянии 160 мм. Испытания фольги на отрыв проводились в несколько этапов. На каждом новом этапе нагрузка повышалась на 10 Н и выдерживалась в течение 30 секунд, если не наблюдался отрыв фольги. После этого образец разгружался и выдерживался в течение 3 минут перед следующим испытанием.

На фиг.7 для уровня uth, равного 32 дБ, на диаграмме дескрипторов um/NИ, NИ/tИ приведены кластеры сигналов АЭ, генерируемых различными слоями тензоиндикатора в процессе его разрушения при повышении уровня растягивающих деформаций в подложке.

Как видно из фигуры, границы кластера, образуемого сигналами, возникающими при разрушении хрупкого слоя тензоиндикатора (1), частично перекрываются кластером сигналов, возникающих при разрушении клеевого слоя и отслаивании фольги от подложки (3). Границы кластеров (2) и (4), формируемых сигналами, возникающими при пластическом деформировании и разрыве алюминиевой фольги, располагаются заметно ниже.

Для разделения сигналов кластеров (1) и (3) могут быть использованы параметры времени, нагрузки или деформации. Активное разрушение хрупкого слоя тензоиндикатора происходит в области упругих деформаций, задолго до возникновения необратимых структурных изменений в материале подложки. Разрушение же клеевого слоя наблюдается лишь при значительных пластических деформациях, как правило, превышающих 104 мкм/м, когда в хрупком слое тензоиндикатора уже имеет место высокая плотность трещин и процесс образования новых трещин заметно затормаживается, требуя все большего приращения нагрузки. Поэтому при таких значениях деформаций рост активности сигналов АЭ в основном обусловлен процессами отслаивания покрытия и разрушения подложки.

Приведенные примеры показали высокую информативность заявляемого способа не только для регистрации сигналов образования трещин в тензоиндикаторе, но и для оценки степени деградации материала подложки в процессе ее деформирования.

Литература

1. Махутов Н.А., Шемякин В.В, Ушаков Б.Н., Петерсен Т.Е., Васильев И.Е. Применение акустической эмиссии для контроля за процессом образования трещин в хрупких оксидных тензоиндикаторах // Заводская лаборатория. - 2011. №6. 41-44 с.

2. Патент №2403564 РФ, МПК G01N 29/14. Устройство для диагностики предельного состояния и раннего предупреждения об опасности разрушения материалов и изделий/ Васильев И.Е., Иванов В.И., Махутов Н.А., Ушаков Б.Н.; заявитель и патентообладатель Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, №2009100183/28, заяв. 11.01.09, опубл. 10.11.10, Бюл. №31.

3. Напряженно-деформированные состояния ЖРД. / Под ред. Махутова Н.А., Рачука B.C. М.: Наука, 2013, - 646 с.

4. Методы и средства определения полей деформаций: Справочник / Под. ред. Н.И. Пригоровского. М.: Машиностроение, 1983. 248 с.

Способ распознавания источников акустических сигналов, возникающих при образовании трещин и разрушении материала конструкции, включающий акустико-эмиссионную диагностику контролируемого объекта, отличающийся тем, что для идентификации по форме затухающей волны акустико-эмиссионных сигналов при образовании трещин и разрушении конструкции измеряют максимальную амплитуду импульса, число выбросов и длительность импульсов сигналов, после чего устанавливают соотношения параметров um/NИ, NИ/tИ,
где um - максимальная амплитуда импульса,
NИ - число выбросов,
TИ - длительность импульсов сигналов,
при этом границы параметра um/NИ кластеров регистрируемых сигналов устанавливают в зависимости от уровня порога регистрации uth и определяют по формуле:
,
где KB,Н - коэффициент для определения верхней и нижней границы кластера равен 0,9-1,1.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к области соединения или предотвращения относительного смещения деталей машин или элементов конструкций и направлено на возможность осуществления сплошного контроля натяжения болта.

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.

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 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.

Использование: для стендовых акустико-эмиссионных измерений при криогенных температурах. Сущность изобретения заключается в том, что способ стендовых акустико-эмиссионных измерений на образцах материалов при криогенных температурах включает проведение испытаний путем применения специального устройства - криотермоса, который собирается непосредственно на образце для испытаний, установку пьезопреобразователей акустической эмиссии через волноводы за пределами образца и разрыв образца с регистрацией сигналов акустической эмиссии. Технический результат: обеспечение возможности поддержания заданных параметров криогенной температуры образцов для проведения стендовых акустико-эмиссионных измерений при размещении пьезоэлектрических датчиков непосредственно на образце. 3 ил.
Наверх