Акустико-эмиссионный способ диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика и устройство для его осуществления

Использование: для неразрушающего контроля и технической диагностики композиционных материалов на основе углепластиков акустико-эмиссионным методом. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют калибровку путем установки акустического преобразователя имитатора по дуге полуокружности, после чего зону контроля, ограниченную дугой полуокружности, разбивают на секторы, в которые последовательно устанавливают акустический преобразователь имитатора сигналов, задают минимальную амплитуду генератора имитатора, определяют времена прихода сигналов акустической эмиссии для построения годографа скоростей, после чего по годографу строится матрица разностей времен прихода и рассчитываются погрешности локации сигналов имитатора. Погрешности определения координат находятся по величине отклонения разностей времен прихода сигналов на акустические преобразователи пьезоантенны от значений соответствующих разностей времен прихода в матрице. При превышении погрешности допустимой величины процедуру калибровки повторяют, увеличивая амплитуду сигналов генератора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины. По зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции. Затем объект контроля нагружают, регистрируют времена прихода сигналов акустической эмиссии, сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким определяют координаты дефектов. Технический результат: повышение точности локации дефектов в объектах из композиционных материалов на основе углепластика. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и технической диагностике композиционных материалов на основе углепластиков акустико-эмиссионным методом и может быть использовано для их контроля во время испытаний.

Известен способ определения дефектов в композиционных материалах с применением хрупких тензопокрытий и акустической эмиссии, состоящий в том, что в наиболее нагруженных и опасных зонах конструкции из композиционного материала устанавливаются хрупкие тензопокрытия с величиной пороговой деформации, меньшей или равной предельно допустимой для безопасной эксплуатации конструкции, а для дистанционного контроля состояния конструкции используется метод акустической эмиссии (Матвиенко Ю.Г., Фомин А.В., Иванов В.И. и др. Комплексное исследование дефектов в композиционных материалах с применением хрупких тензопокрытий и акустической эмиссии // «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», 2014, №1, с. 46-50), принятый за аналог.

Недостатком данного способа является практическая невозможность автоматизации процесса диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика, сложность использования и большая продолжительность проведения испытаний, поскольку нагружение композиционного изделия осуществляется поэтапно. При использовании метода тензопокрытий к конструкции из композиционного материала прикладывается небольшая нагрузка, после чего производится разгрузка конструкции и регистрация трещин в тензопокрытиях. Затем конструкция снова нагружается большими нагрузками и осуществляется регистрация сигналов акустической эмиссии. При этом уровень нагрузок, при которых образуются трещины в тензопокрытиях, существенно меньше нагрузок, требуемых для возникновения структурных изменений в материале изделия, необходимых для излучения сигналов акустической эмиссии. Кроме того, в процессе обработки акустико-эмиссионной информации не используется локация дефекта композиционного изделия. Приводятся простейшие параметры, а именно: графики накопления сигналов в процессе нагружения, их активность и распределение сигналов по амплитудам и длине образца. При этом один из основных параметров - локация сигналов от дефектов в углепластике не проводится. Получить устойчивую локацию дефектов в композиционных конструкциях, выполненных из углепластика, сложно. Объясняется это тем, что углепластик является анизотропным материалом и скорость распространения звуковой волны в нем зависит от направления ее прихода, что не рассматривается в способе, принятом за аналог.

Известно устройство для акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов, содержащее два электроакустических тракта, включающих приемный преобразователь, предварительный усилитель с коэффициентом усиления 40 дБ, фильтр, основной усилитель. Кроме того, согласно описанию, в первом электроакустическом тракте содержится приемный преобразователь с резонансной частотой 100…200 кГц, полосовой фильтр с полосой пропускания 20...200 кГц и подавлением вне полосы 40 дБ, основной усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 20…60 дБ, детектор огибающей и АЦП, во втором электроакустическом тракте содержится приемный преобразователь с резонансной частотой 20…50 кГц, фильтр нижних частот с частотой среза 20 кГц и подавлением верхних частот 40 дБ, основной усилитель с коэффициентом усиления 20 дБ, детектор огибающей и АЦП, причем выход детектора огибающей первого канала и выход основного усилителя второго канала подключены к АЦП дискретного звукового адаптера с частотой дискретизации 192 кГц, нормируемым отношением сигнал/ шум и нормируемого неравномерностью АЧХ, а ЦАП интегрированного на системной плате ПЭВМ звукового адаптера используется для генерации меандра переменной амплитуды, используемого в цепи регулировки коэффициента усиления усилителя первого канала, при этом сигналы с аналого-цифрового преобразователя первого канала принимаются как несущие информацию об акустическом событии тогда и только тогда, когда разность уровней сигналов первого и второго каналов по абсолютной величине превышает некоторое заранее установленное пороговое значение, причем дискриминация сигналов и выбор значения коэффициента усиления осуществляется управляющей программой (Патент РФ №2472145. МПК G01N 29/14, БИ № 1, 2013 г., приоритет от 23.09.2011), принятый за аналог.

К недостаткам данного устройства следует отнести отсутствие автоматической калибровки, что не позволяет определять скорость звука. Это отражается на снижении точности определения координат дефектов (Степанова Л.Н., Рамазанов И.С., Кабанов С.И. и др. Локализация сигналов акустической эмиссии с учетом погрешностей измерения скорости звука и времен их прихода на датчики пьезоантенны // Контроль. Диагностика, 2008, №10, с. 60-64). Кроме того, в устройстве используются резонансные акустические преобразователи, которые позволяют получать чувствительность выше, чем у широкополосного акустического преобразователя. Однако при этом резонансный преобразователь обладает повышенным уровнем радиальных колебаний, что приводит к появлению в выходном сигнале серии низкочастотных колебаний, приводящих к увеличению времени регистрации сигналов акустической эмиссии и появлению погрешностей определения времен прихода (Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В. и др. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций.- М.: Радио и связь, 2000, с. 57-59).

Наиболее близким к данному способу является способ акустико-эмиссионного контроля изделий из композиционного материала на основе углепластика, включающий установку на изделие акустических преобразователей, работающих в режиме приема и излучения, калибровку, прием, регистрацию, оцифровку сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, определение временных интервалов между приходом каждого сигнала на акустические преобразователи, определение по разности времен прихода координат источников сигналов акустической эмиссии, причем акустический преобразователь, работающий в режиме приема, устанавливается в центр изделия, проводится окружность с центром в точке установки акустического преобразователя, разбивается на 12 секторов с шагом в π 6 радиан, на границу каждого сектора на окружности последовательно устанавливают акустический преобразователь, работающий в режиме излучения, измеряется разность между временем излучения сигнала акустическим преобразователем имитатора и временем его прихода на акустический преобразователь, работающий в режиме приема, строится диаграмма изменения скорости акустической волны в зависимости от направления излучения, вычисляются коэффициенты аппроксимирующей функции для полученной диаграммы, определяются места установки акустических преобразователей на изделии, зона контроля разбивается на ячейки, для которых рассчитываются ожидаемые теоретические разности времен прихода сигнала на акустические преобразователи с учетом угла поворота системы координат относительно направления от первого принявшего преобразователя ко второму, после чего локация сигналов акустической эмиссии осуществляется сравнением полученных разностей времен прихода с теоретическими (Степанова Л.Н., Лебедев Е.Ю., Рамазанов И.С. Расчет координат источников сигналов акустической эмиссии в образцах из углепластика // Контроль. Диагностика, 2013, №8, с. 74-78), принятый за прототип.

Недостатком данного способа является произвольное определение точек установки акустического преобразователя имитатора, работающего в режиме излучения, на изделие и изменение размера и положения зоны контроля по сравнению с зоной, для которой осуществлялось определение скорости звука в материале конструкции в зависимости от направления его распространения. При использовании одного акустического преобразователя в крупногабаритном изделии возникает большая погрешность из-за влияния анизотропии и затухания сигнала акустической эмиссии. Размер зоны при прозвучивании одним акустическим преобразователем может значительно отличаться от размера реальной крупногабаритной конструкции.

Наиболее близким по технической сущности является многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя и предварительного усилителя, а также фильтра верхних частот, программируемого основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, цифрового мультиплексора, оперативного запоминающего устройства, шины PCI, центрального процессора компьютера, генератора калибровочных импульсов, двух ключей, причем первый вход первого ключа соединен с выходом акустического преобразователя, а второй вход первого ключа соединен со вторым входом второго ключа и входом двухпозиционного ключа, первый вход второго ключа соединен с выходом предварительного усилителя, при этом первый выход двухпозиционного ключа соединен с фильтром верхних частот, а вторые выходы двухпозиционных ключей каналов объединены и соединены с выходом генератора калибровочных импульсов, вход которого соединен с первым выходом устройства управления режимом синхронизации, а управляющие входы двухпозиционных ключей объединены и соединены со вторым выходом устройства управления режимом синхронизации. Кроме того, согласно описанию, оно снабжено фильтрами верхних и нижних частот, цифровым сигнальным процессором, устройством управления режимом канала, причем первый вход фильтра верхних частот соединен с первым выходом двухпозиционного ключа, а второй вход фильтра верхних частот соединен с первым выходом устройства управления режимом канала, выход фильтра верхних частот соединен с первым входом фильтра нижних частот, второй вход фильтра нижних частот соединен со вторым выходом устройства управления режимом канала, выход фильтра нижних частот соединен с первым входом основного программируемого усилителя, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления режимом канала, выход основного программируемого усилителя соединен с неинвертирующим входом компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход цифроаналогового преобразователя соединен с четвертым выходом устройства управления режимом канала, выход компаратора соединен с первыми входами оперативного запоминающего устройства и цифрового сигнального процессора, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя соединен шиной со вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого двунаправленной шиной соединен со вторым входом цифрового сигнального процессора, первый выход которого соединен с третьим входом оперативного запоминающего устройства, третьи входы цифровых сигнальных процессоров каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления режимом синхронизации, цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен двунаправленной шиной со входом цифрового мультиплексора для данного канала, второй цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен шиной с цифровым входом устройства управления режимом канала, выход цифрового мультиплексора двунаправленной шиной соединен с шиной PCI, которая соединена с цифровым входом устройства управления синхронизации и входом центрального процессора одноплатного промышленного компьютера, выход которого двунаправленной шиной соединен с сетью Ethernet, которая подключена к главному компьютеру (Патент РФ № 2396557, МПК G01N 29/14, БИ № 22, 2010, приоритет от 16.12.2008), принятое за прототип.

К числу недостатков устройства относятся:

- с помощью устройства, принятого за прототип, невозможно производить калибровку объекта контроля с анизотропной структурой для определения скоростей звука по всем направлениям, так как отсутствует канал с отдельным акустическим преобразователем, работающим в режиме имитатора;

- нет возможности автоматического подбора амплитуды импульса имитатора для корректного проведения автоматической калибровки.

При разработке заявляемого акустико-эмиссионного способа диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика была поставлена задача повышения точности локации дефектов в изделии из композиционного материала на основе углепластика в реальном времени.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом акустико-эмиссионном способе диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика, включающем установку на изделие акустических преобразователей, работающих в режиме приема и излучения, калибровку, прием, регистрацию и оценку сигналов акустической эмиссии, оцифровку сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, определение временных интервалов между приходом каждого сигнала на акустические преобразователи, определение по разности времен прихода координат источников сигналов акустической эмиссии, в зоне контроля устанавливают пьезоантенну из преобразователей, разбивают зону на секторы, в которые последовательно устанавливают акустический преобразователь имитатора сигналов по дуге окружности радиусом не менее половины минимального расстояния между акустическими преобразователями, задают минимальную амплитуду генератора имитатора, определяют времена прихода сигналов акустической эмиссии для построения годографа скоростей, после чего по годографу строят матрицу разностей времен прихода, рассчитывают погрешности локации сигналов имитатора Δux, Δuy в соответствии с выражениями

Δux=max|xлок-xp|

Δuy=max|yлок-yp|,

где xлок, yлок - координаты калибровочных сигналов акустической эмиссии, рассчитанные по матрице разностей времен прихода;

xp, yp - реальные координаты места установки акустического преобразователя имитатора,

причем при превышении погрешности допустимой величины увеличивают амплитуду сигналов генератора имитатора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины, затем по зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции, после чего объект контроля нагружают, зарегистрированные при этом времена прихода сигналов акустической эмиссии сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким из них судят о координатах источников дефектов.

Поставленная задача решается также за счет того, что многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий из композиционных материалов на основе углепластика состоит из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, работающего в режиме приема, и предварительного усилителя, а также программируемого основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, цифрового сигнального процессора, шины PCI, центрального процессора компьютера, генератора калибровочных импульсов, двух ключей, причем первый вход первого ключа соединен с выходом акустического преобразователя, а второй вход первого ключа соединен со вторым входом второго ключа и входом двухпозиционного ключа, первый вход второго ключа соединен с выходом предварительного усилителя, при этом первый выход двухпозиционного ключа соединен с фильтром, а вторые выходы двухпозиционных ключей каналов объединены и соединены с генератором калибровочных импульсов, вход которого соединен с первым выходом устройства управления режимом синхронизации, устройством управления режимом канала, компаратором, цифроаналоговым преобразователем, причем первый вход фильтра соединен с первым выходом двухпозиционного ключа, а второй вход фильтра соединен с первым выходом устройства управления режимом канала, выход фильтра соединен с первым входом основного программируемого усилителя, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления режимом канала, выход основного программируемого усилителя соединен с неинвертирующим входом компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход цифроаналогового преобразователя соединен с четвертым выходом устройства управления режимом канала, выход компаратора соединен с первыми входами оперативного запоминающего устройства и цифрового сигнального процессора, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя соединен шиной со вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого двунаправленной шиной соединен со вторым входом цифрового сигнального процессора, первый выход которого соединен с третьим входом оперативного запоминающего устройства, третьи входы цифровых сигнальных процессоров каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления режимом синхронизации, цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен двунаправленной шиной с входом цифрового мультиплексора для данного канала, второй цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен шиной с цифровым входом устройства управления режимом канала, выход цифрового мультиплексора двунаправленной шиной соединен с шиной PCI, которая соединена с цифровым входом устройства управления синхронизации и входом центрального процессора компьютера, снабжено пиковым детектором, цифроаналоговым преобразователем калибровочной амплитуды, компаратором превышения калибровочной амплитуды, логической схемой «И», причем вход цифроаналогового преобразователя калибровочной амплитуды соединен со вторым выходом устройства управления режимом канала, а его выход соединен с инвертирующим входом компаратора превышения калибровочной амплитуды, неинвертирующий вход которого соединен с выходом пикового детектора, вход которого соединен с выходом основного программируемого усилителя, неинвертирующим входом компаратора превышения порога селекции, и входом аналого-цифрового преобразователя, а выход компаратора превышения калибровочной амплитуды соединен с первым входом логической схемы «И», выход схемы «И» соединен со входом устройства управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров, выход генератора калибровочных импульсов соединен со входом акустического преобразователя, работающего в режиме излучения, и используемого в качестве имитатора сигналов при калибровке.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего акустико-эмиссионный способ диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика. На фиг. 2 изображен участок композиционной конструкции, поясняющий работу способа. На фиг. 3 поясняется расчет матрицы разностей времен прихода сигналов акустической эмиссии с помощью годографа скоростей.

Устройство, реализующее акустико-эмиссионный способ диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика (фиг. 1), содержит:

1…n - блоки приема и обработки измерительной информации;

2 - акустический преобразователь, работающий в режиме приема;

3 - предварительный усилитель;

4 - программируемый полосовой фильтр;

5 - основной программируемый усилитель;

6 - аналого-цифровой преобразователь;

7 - оперативное запоминающее устройство;

8 - цифровой сигнальный процессор;

9 - шину стандарта PCI;

10 - центральный процессор;

11 - генератор калибровочных импульсов с управляемой амплитудой;

12, 13 - ключи управления режимом предварительного усилителя;

14 - двухпозиционный переключатель режима «имитатор-прием»;

15 - устройство управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров;

16 - устройство управления режимом канала;

17 - компаратор превышения порога селекции;

18 - цифроаналоговый преобразователь порога селекции;

19 - цифровой мультиплексор и устройство сопряжения с шиной PCI;

20 - пиковый детектор;

21 - цифроаналоговый преобразователь калибровочной амплитуды;

22 - компаратор превышения калибровочной амплитуды;

23 - логическую схема «И»;

24 - акустический преобразователь, работающий в режиме излучения (имитатор).

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий из композиционных материалов на основе углепластика, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя 2, работающего в режиме приема, и предварительного усилителя 3, фильтра 4, а также программируемого основного усилителя 5, аналого-цифрового преобразователя 6, оперативного запоминающего устройства 7, цифрового сигнального процессора 8, шины PCI 9, центрального процессора компьютера 10, генератора калибровочных импульсов 11, двух ключей 12, 13, причем первый вход первого ключа 12 соединен с выходом акустического преобразователя 2, а второй вход первого ключа 12 соединен со вторым входом второго ключа 13 и входом двухпозиционного ключа 14, первый вход второго ключа 13 соединен с выходом предварительного усилителя 3, при этом первый выход двухпозиционного ключа 14 соединен с фильтром 4, а вторые выходы двухпозиционных ключей 14 каналов объединены и соединены с генератором калибровочных импульсов 11, вход которого соединен с первым выходом устройства управления режимом синхронизации 15, устройством управления режимом канала 16, компаратором 17, цифроаналоговым преобразователем 18, причем первый вход фильтра 4 соединен с первым выходом двухпозиционного ключа 14, а второй вход фильтра 4 соединен с первым выходом устройства управления режимом канала 16, выход фильтра 4 соединен с первым входом основного программируемого усилителя 5, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления режимом канала 16, выход основного программируемого усилителя 5 соединен с неинвертирующим входом компаратора 17 и входом аналого-цифрового преобразователя 6, инвертирующий вход компаратора 17 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 18, вход которого соединен с четвертым выходом устройства управления режимом канала 16, выход компаратора 17 соединен с первыми входами оперативного запоминающего устройства 7 и цифрового сигнального процессора 8, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя 6 соединен шиной со вторым входом оперативного запоминающего устройства 7, выход которого двунаправленной шиной соединен со вторым входом цифрового сигнального процессора 8, первый выход которого соединен с третьим входом оперативного запоминающего устройства 7, третьи входы цифровых сигнальных процессоров 8 каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления режимом синхронизации 15, цифровой выход цифрового сигнального процессора 8 соединен двунаправленной шиной со входом цифрового мультиплексора 19 данного канала, второй цифровой выход цифрового сигнального процессора 8 соединен шиной с цифровым входом устройства управления режимом канала 16, выход цифрового мультиплексора 19 двунаправленной шиной соединен с шиной PCI 9, которая соединена с цифровым входом устройства управления синхронизации сигнальных процессоров 15 и входом центрального процессора 10 компьютера, согласно изобретению снабжено пиковым детектором 20, цифроаналоговым преобразователем калибровочной амплитуды 21, компаратором превышения калибровочной амплитуды 22, логической схемой «И» 23, акустическим преобразователем имитатора 24, работающим в режиме излучения, причем вход цифроаналогового преобразователя калибровочной амплитуды 21 соединен со вторым выходом устройства управления режимом канала 16, а его выход соединен с инвертирующим входом компаратора превышения калибровочной амплитуды 22, неинвертирующий вход которого соединен с выходом пикового детектора 20, вход которого соединен с выходом основного программируемого усилителя 5, неинвертирующим входом компаратора превышения порога селекции 17 и входом аналого-цифрового преобразователя 6, а выход компаратора превышения калибровочной амплитуды 22 соединен с первым входом логической схемы «И» 23, выход которой соединен со входом устройства управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров 15, выход генератора калибровочных импульсов 11 соединен со входом акустического преобразователя 24.

Практическая реализация предлагаемого устройства выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов:

1. Схема предварительного усилителя 3 приведена в книге (Серьезное А.Н., Степанова Л.Н. и др. / под редакцией Л.Н. Степановой. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. - М.: Радио и связь, 2000, с. 83, рис 3.3).

2. Аналоговые ключи 12, 13 собраны на реле V 23079.

3. Программируемый полосовой фильтр 4 реализуется на динамически программируемых аналоговых сигнальных процессорах типа AN231E04. Пример реализации приведен на сайте www.anadigm.com.

4. Цифровой сигнальный процессор 8 выполнен на микросхеме фирмы «Analog Devices» ADSP-BF537KBCZ-6BV.

5. Цифроаналоговые преобразователи 18, 21 собраны на микросхемах AD5450 и AD8030ARJZ.

6. Устройство управления каналом 16 выполнено на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС фирмы «Altera)) EP3C16F256C8N семейства Cyclone III.

7. Аналого-цифровой преобразователь 6 канала выполнен на микросхеме AD9649BCPZ-20 фирмы «Analog Devices)).

8. Оперативное запоминающее устройство 7 выполнено на микросхемах статического ОЗУ AS7C1026.

9. Генератор калибровочных импульсов 11 собран по схеме, приведенной в книге (А.Н. Серьезнов Л.Н. Степанова и др. / под редакцией Л.Н. Степановой «Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии» - М.: Машиностроение, 2004, с. 56, рис 3.6).

Информация о микросхемах находится на официальных сайтах фирм Analog Devices, Altera (фирмы ALTERA - www.altera.com; фирмы Analog Devices - www.ad.com, www.anadigm.com).

Способ и устройство, реализующее способ, работают следующим образом. На контролируемый композиционный объект контроля устанавливают акустические преобразователи 2, работающие в режиме приема и образующие локационную антенну. Затем проводится калибровка с целью определения скорости звука в объекте контроля во всех направлениях. Для этого устанавливают акустический преобразователь 24, работающий в режиме излучения (имитатор) на предварительно размеченные места, расположенные радиально вокруг приемных акустических преобразователей (фиг. 2). Радиальная установка акустического преобразователя 24 имитатора на одинаковом расстоянии от приемного преобразователя 2 упрощает процедуру сравнения скоростей распространения звука в разных направлениях. Устройство для выполнения процедуры калибровки подготавливается следующим образом: в регистры цифроаналогового преобразователя порога селекции 18 через устройство управления режимом канала 16 записываются значения кодов пороговых напряжений, превышающих значения шумов в каждом измерительном канале. Запись осуществляется путем подачи команды от центрального процессора 10 через шину стандарта PCI 9 и цифровой мультиплексор 19 в цифровой сигнальный процессор 8, который через устройство управления режимом канала 16 записывает значения кода порогового напряжения в цифроаналоговый преобразователь порога селекции 18. Затем в счетчик числа отсчетов оперативного запоминающего устройства 7 (являющимся также счетчиком адреса), записывается код, соответствующий времени записи оцифрованного сигнала (соответствует количеству записываемых отсчетов аналого-цифрового преобразователя 6). Затем подается разрешение от цифрового сигнального процессора 8 в оперативное запоминающее устройство 7 на запись кодов результатов измерений аналого-цифрового преобразователя 6. Двухпозиционные переключатели 14 режима «имитатор-прием» всех измерительных каналов переключаются в режим приема. При этом подается питание на предварительный усилитель 3 и ключи 12, 13 переключаются в режим приема (ключ 13 замкнут, ключ 12 разомкнут). Для работы в режиме калибровки необходимо записать значения калибровочной амплитуды в цифроаналоговый преобразователь калибровочной амплитуды 21. Калибровочную амплитуду выбирают минимальной, чтобы сработали компараторы 17 для устойчивой регистрации сигнала по всем каналам. Если хотя бы один из компараторов 17 не сработает, то амплитуду калибровочного импульса увеличивают, пока не сработают все компараторы 17. Для этого команда от центрального процессора 10 через шину стандарта PC 19 и цифровой мультиплексор 19 подается в цифровой сигнальный процессор 8, который через устройство управления режимом канала 16 записывает значения кода порогового напряжения в цифроаналоговый преобразователь калибровочной амплитуды 21. Затем подается команда от центрального процессора 10 через шину стандарта PCI 9 и устройство управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров 15 на запуск генератора калибровочных импульсов с управляемой амплитудой 11.

Амплитуда калибровочного импульса определяется длительностью подачи импульсов накачки высоковольтного источника напряжения. Первоначально выбирается минимальная амплитуда высоковольтного импульса, так как при калибровке объектов из композиционных материалов могут возникать паразитные электрические наводки. Высоковольтный калибровочный импульс поступает на акустический преобразователь 24, работающий в режиме излучения. При этом все измерительные каналы устройства работают в режиме приема сигналов акустической эмиссии. Акустико-эмиссионный сигнал с объекта контроля преобразуется акустическим преобразователем 2, работающим в режиме приема, в электрический сигнал, поступающий на вход предварительного усилителя 3, где он усиливается на 40 дБ. С выхода предварительного усилителя 3 через замкнутый ключ 13 (ключ 12 в режиме приема сигналов разомкнут) и двухпозиционный переключатель режима «имитатор-прием» 14, находящийся в режиме приема, сигнал поступает на программируемый полосовой фильтр 4 для фильтрации помех и шумов. С выхода фильтра 4 акустико-эмиссионный сигнал поступает на вход основного программируемого усилителя 5 с изменяемым коэффициентом усиления, в котором сигнал усиливается до необходимого уровня и затем поступает на положительный вход компаратора превышения порога селекции 17. Одновременно сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6, где происходит дискретизация аналогового сигнала. С выхода аналого-цифрового преобразователя 6 цифровой код поступает на вход оперативного запоминающего устройства 7, где он запоминается. На отрицательный вход компаратора превышения порога селекции 17 подается пороговый уровень напряжения, формируемый цифроаналоговым преобразователем порога селекции 18 под управлением кода устройства управления режимом канала 16. При превышении сигналом акустической эмиссии порогового уровня на выходе компаратора превышения порога селекции 17 появляется сигнал высокого логического уровня, который поступает в цифровой сигнальный процессор 8, а также на управляющий вход оперативного запоминающего устройства 7, в котором запускается таймер времени отсечки (счетчик адреса), и по окончании этого времени запись кодов аналого-цифрового преобразователя 6 в оперативном запоминающем устройстве 7 останавливается. После окончания времени отсечки цифровой сигнальный процессор 8 получает возможность считывать предварительно записанную в оперативном запоминающем устройстве 7 измерительную информацию. Для определения времени прихода сигналов акустической эмиссии в цифровом сигнальном процессоре 8 по сигналу с выхода компаратора превышения порога селекции 17 регистрируется время прихода сигнала в счетчике времени прихода. Для одновременности работы этих счетчиков в каждом измерительном канале используется общий задающий генератор в устройстве управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров 15, и центральный процессор компьютера 10 через равные промежутки времени посылает в цифровые сигнальные процессоры каналов сигнал синхронизации. Готовность к приему следующих сигналов определяет цифровой сигнальный процессор 8, непрерывно считывая значения этих сигналов с выхода компаратора превышения порога селекции 17. Как только на выходе компаратора 17 появится сигнал низкого логического уровня заранее заданной определенной длительности, цифровой сигнальный процессор 8 выдаст в оперативное запоминающее устройство 7 сигнал, по которому разрешается запись, и устройство готово к приему следующего сигнала. На выходах основных программируемых усилителей 5 формируются сигналы напряжения, полученные от воздействия калибровочного импульса. Максимальные амплитуды этих сигналов регистрируются на выходах пиковых детекторов 20. Напряжения с выходов пиковых детекторов 20 поступают на положительные входы компараторов превышения калибровочной амплитуды 22, на отрицательные входы которых поданы напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей калибровочной амплитуды 21. В случае достаточного уровня сигналов на выходах основных программируемых усилителей 5, на выходах компараторов превышения калибровочной амплитуды 22 появляются сигналы высокого логического уровня, поступающие на вход логической схемы «И» 23. Если хотя бы один из измерительных каналов не зарегистрировал калибровочный сигнал с достаточной амплитудой, на выходе логической схемы «И» 23 остается сигнал низкого логического уровня, и устройство управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров 15 формирует калибровочный импульс с более высокой амплитудой. Таким образом, амплитуда калибровочного импульса возрастает до тех пор, пока на выходе логической схемы «И» 23 не появится сигнал высокого логического уровня, и процесс калибровки для одного измерительного канала завершится. Времена прихода сигналов с каналов, работающих в режиме приема, регистрируются в цифровых сигнальных процессорах 8, а время излучения калибровочного импульса регистрируется в устройстве управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров 15. На этом процедура калибровки для текущего места (25.1) установки имитатора и заданной калибровочной амплитуды завершается.

Затем устанавливают акустический преобразователь имитатора в следующее место (25.2) и процедуру калибровки повторяют при той же калибровочной амплитуде. Для каждого места (25.2-25.n) установки имитатора определяются углы направления на приемные акустические преобразователи 2 и времена прихода акустических сигналов на эти преобразователи. По временам прихода и расстояниям от точки установки имитатора до приемных акустических преобразователей рассчитывается скорость звука в соответствующем углу направлении. По всем калибровочным данным строится годограф скоростей звука в зависимости от направления (фиг. 3). Для построения годографа определяются координаты:

где x, y - координаты точки в зоне контроля; CX, CY - коэффициенты скорости распространения акустической волны в материале в направлениях, параллельных осям эллипса, вычисляемые исходя из результатов калибровки;

φ - параметр направления, выбираемый таким образом, что направление φ=0 соответствует максимальной скорости распространения звука.

Затем зона контроля разбивается на ячейки (фиг. 3). С использованием годографа скоростей звука в каждой ячейке рассчитывается время распространения акустического сигнала от ячейки до каждого приемного акустического преобразователя. Таким образом, формируется матрица соответствия разности времен прихода сигналов акустической эмиссии координатам ячеек зоны контроля. Эта матрица хранится в памяти компьютера. Вычисляемая матрица имеет вид:

где n - количество столбцов в матрице; m - количество строк матрицы; X1…Xn - координаты x ячеек зоны контроля, соответствующих столбцам матрицы; Y1…Yn - координаты у ячеек, соответствующих строкам матрицы; t ¯ X i , X j - элемент матрицы.

Элемент t ¯ X i , X j матрицы представляет собой набор разностей времен прихода ( t 0 ( i , j ) , t 1 ( i , j ) , t 2 ( i , j ) , t 3 ( i , j ) ) для четырех акустических преобразователей (0…3). Матрица (1), вычисляемая по итогам процедуры калибровки, используется при локации сигналов акустической эмиссии методом подбора для каждого зарегистрированного сигнала акустической эмиссии наилучшим образом соответствующего ему набора разностей времен прихода в матрице.

С использованием полученной матрицы определяют координаты источников акустической эмиссии по данным, полученным при калибровке. Для каждой точки установки имитатора рассчитывается погрешность определения координат по формуле:

Δux|xлок-xp|;

Δuy|yлок-yp|,

где Δux, Δuy - погрешности определения координат x и y соответственно; xлок, yлок - координаты калибровочных сигналов акустической эмиссии, рассчитанные по матрице разностей времен прихода; xp, yp - реальные координаты места установки акустического преобразователя имитатора 24.

Если погрешность хотя бы в одном месте (25.1-25.n) превышает предварительно заданную погрешность, то повышают калибровочную амплитуду генератора имитатора и повторяют процедуру калибровки для всех мест его установки. Таким образом, когда погрешность, полученная при калибровке, будет в пределах допустимой, то процедура калибровки завершается, а пороги селекции устанавливают равными калибровочной амплитуде. Затем композиционный объект нагружают нагрузкой. Устройство регистрирует акустические сигналы аналогично тому, как происходит в режиме калибровки, от источника сигналов акустической эмиссии. Измеренные в процессе нагружения разности времен прихода сравниваются с значениями в матрице и по наиболее близким к матричным значениям разностей времен прихода определяются координаты источника акустической эмиссии.

Данная погрешность рассчитывается относительно центра ячейки зоны контроля и не превышает размера ячейки, так как процедура калибровки и подбора порога селекции позволяет исключить из локационной картины сигналы, локализуемые с большей погрешностью.

Предложенная схема по сравнению с аналогами обладает более высокой точностью определения координат дефектов за счет автоматизированной процедуры калибровки, определения скоростей звука во всех направлениях в композиционном материале из углепластика.

1. Акустико-эмиссионный способ диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика, включающий установку на изделие акустических преобразователей, работающих в режиме приема и излучения, калибровку, прием, регистрацию и оценку сигналов акустической эмиссии, оцифровку сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, определение временных интервалов между приходом каждого сигнала на акустические преобразователи, определение по разности времен прихода координат источников сигналов акустической эмиссии, отличающийся тем, что в зоне контроля устанавливают пьезоантенну из преобразователей, разбивают зону на секторы, в которые последовательно устанавливают акустический преобразователь имитатора сигналов по дуге окружности радиусом не менее половины минимального расстояния между акустическими преобразователями, задают минимальную амплитуду генератора имитатора, определяют времена прихода сигналов акустической эмиссии для построения годографа скоростей, после чего по годографу строят матрицу разностей времен прихода, рассчитывают погрешности локации сигналов имитатора Δux, Δuy в соответствии с выражениями

где xлок, yлок - координаты калибровочных сигналов акустической эмиссии, рассчитанные по матрице разностей времен прихода;
xp, yp - реальные координаты места установки акустического преобразователя имитатора,
причем при превышении погрешности допустимой величины увеличивают амплитуду сигналов генератора имитатора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины, затем по зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции, после чего объект контроля нагружают, зарегистрированные при этом времена прихода сигналов акустической эмиссии сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким из них судят о координатах источников дефектов.

2. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий из композиционных материалов на основе углепластика, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, работающего в режиме приема, и предварительного усилителя, а также программируемого основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, цифрового сигнального процессора, шины PCI, центрального процессора компьютера, генератора калибровочных импульсов, двух ключей, причем первый вход первого ключа соединен с выходом акустического преобразователя, а второй вход первого ключа соединен со вторым входом второго ключа и входом двухпозиционного ключа, первый вход второго ключа соединен с выходом предварительного усилителя, при этом первый выход двухпозиционного ключа соединен с фильтром, а вторые выходы двухпозиционных ключей каналов объединены и соединены с генератором калибровочных импульсов, вход которого соединен с первым выходом устройства управления режимом синхронизации, устройством управления режимом канала, компаратором, цифроаналоговым преобразователем, причем первый вход фильтра соединен с первым выходом двухпозиционного ключа, а второй вход фильтра соединен с первым выходом устройства управления режимом канала, выход фильтра соединен с первым входом основного программируемого усилителя, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления режимом канала, выход основного программируемого усилителя соединен с неинвертирующим входом компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход цифроаналогового преобразователя соединен с четвертым выходом устройства управления режимом канала, выход компаратора соединен с первыми входами оперативного запоминающего устройства и цифрового сигнального процессора, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя соединен шиной со вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого двунаправленной шиной соединен со вторым входом цифрового сигнального процессора, первый выход которого соединен с третьим входом оперативного запоминающего устройства, третьи входы цифровых сигнальных процессоров каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления режимом синхронизации, цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен двунаправленной шиной со входом цифрового мультиплексора для данного канала, второй цифровой выход цифрового сигнального процессора соединен шиной с цифровым входом устройства управления режимом канала, выход цифрового мультиплексора двунаправленной шиной соединен с шиной PCI, которая соединена с цифровым входом устройства управления синхронизации и входом центрального процессора компьютера, отличающееся тем, что оно снабжено пиковым детектором, цифроаналоговым преобразователем калибровочной амплитуды, компаратором превышения калибровочной амплитуды, логической схемой «И», причем вход цифроаналогового преобразователя калибровочной амплитуды соединен со вторым выходом устройства управления режимом канала, а его выход соединен с инвертирующим входом компаратора превышения калибровочной амплитуды, неинвертирующий вход которого соединен с выходом пикового детектора, вход которого соединен с выходом основного программируемого усилителя, неинвертирующим входом компаратора превышения порога селекции и входом аналого-цифрового преобразователя, а выход компаратора превышения калибровочной амплитуды соединен с первым входом логической схемы «И», выход схемы «И» соединен со входом устройства управления режимом калибровки и синхронизации сигнальных процессоров, выход генератора калибровочных импульсов соединен со входом акустического преобразователя имитатора сигналов.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и устройству для контроля и/или оптимизации процессов течения, в частности процессов литья под давлением. В способе контроля и/или оптимизации процессов течения колебания, возникающие вследствие течения материала, регистрируются и оцениваются, причем спектр колебаний регистрируется и подвергается многомерному анализу в различные моменты времени или (квази) непрерывно.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Использование: для мониторинга технического состояния конструкций, технических устройств, зданий и сооружений в условиях воздействия факторов высокоамплитудных случайных шумов.

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.

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 контроля и мониторинга объектов посредством акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии имеет минимум три одинаковые по исполнению параллельные дублирующие друг друга линии регистрации акустической эмиссии (АЭ), состоящие из пьезоэлементов, прижимных прямых и обратных контактов, предварительных усилителей и соединительных проводников, которые располагаются в общем герметичном корпусе и разделяются защитными барьерами (перегородками и/или диэлектрическими средами). Технический результат: обеспечение возможности повышения надежности пьезоэлектрического преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и технической диагностике промышленного оборудования, а именно к учебно-исследовательским стендам для изучения и демонстрации возможностей метода акустической эмиссии (АЭ). Стенд содержит макет объекта контроля, имитаторы акустической эмиссии, нагружающее оборудование и акустико-эмиссионную систему. Стенд дополнительно содержит элементы форм объемного, линейного и плоскостного объектов и акустически связанных с ними имитаторов акустической эмиссии, разрушение которых генерируют акустическую эмиссию реального вида, но не приводит к повреждению макета объекта контроля. Технический результат: повышение качества и снижение себестоимости проводимых работ. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для неразрушающего контроля методом акустической эмиссии (АЭ) для выявления течей, сухого трения, фазовых превращений, развивающихся трещин и пластического деформирования в технических устройствах различного назначения, а также для контроля параметров технологических процессов. Сущность изобретения заключается в том, что изначально принятую смесь сигналов акустической эмиссии (АЭ), шумов и помех подвергают преобразованию Фурье, в результате чего формируется, в частности, массив частот, который изменяют путем деления примерно на 100 каждого из значений частоты массива частот; используя созданный новый массив частот, проводят обратное преобразование Фурье; полученный в результате обратного преобразования Фурье сигнал в виде функции амплитуда - время воспроизводят с помощью звукового динамика, осуществляя тем самым воспроизведение смеси ультразвуковых (неслышимых человеком) сигналов АЭ, шумов и помех в звуковом диапазоне, слышимом человеком. Технический результат: обеспечение возможности выявления неисправностей технических устройств, контроль параметров технологических процессов за счет выявления сигналов АЭ на фоне шумов и помех. 1 ил.

Использование: для контроля состояния множества лопаток статора. Сущность изобретения заключается в том, что система содержит множество датчиков, выполненных с возможностью генерации сигналов акустической эмиссии (АЭ), которые представляют собой волны акустической эмиссии, распространяющиеся через множество лопаток статора. Система также содержит подсистему обработки, которая находится в операционной связи с множеством датчиков, и эта подсистема обработки выполнена с возможностью генерирования динамического порога на основе первоначального порога и сигналов АЭ, определения, существуют ли сигналы, представляющие интерес, в сигналах АЭ на основе динамического порога, извлечения множества сигналов, представляющих интерес, из сигналов АЭ на основе динамического порога, определения одного или более параметров, соответствующих множеству сигналов, представляющих интерес, и анализа одного или более параметров для контроля и подтверждения состояния множества лопаток статора. Технический результат: повышение достоверности обнаружения трещин. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что создают локальное напряженно-деформированное состояние в конструкции путем охлаждения поверхности контролируемой зоны. На поверхность контролируемой зоны локально подводится низкотемпературная энергия, получаемая при воздействии на локальный участок контроля твердым диоксидом углерода СO2 «Сухой лед». Возникновение градиента температур в испытуемой зоне материала является причиной образования в нем напряженно-деформированного состояния, как следствие движения дислокаций, которые будут сопровождаться акустико-эмиссионными сигналами. Путем измерения энергии акустико-эмиссионных сигналов, инициированных движением дислокаций, определяются координаты выявленных дефектов и оцениваются критерии опасности выявленных дефектов. Технический результат: повышение достоверности обнаружения дефектов и производительности неразрушающего контроля при акустико-эмиссионном методе диагностирования. 3 ил.

Использование: для оценки прочности элементов сварного корпуса подводных аппаратов сферической и кольцевой формы на основании акустического метода неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют нагружение исследуемого объекта, регистрацию числа импульсов акустической эмиссии (АЭ) и их амплитуды, определение диагностического параметра WAE, связанного со степенью опасности дефектов, временем до разрушения, пределом прочности σ*, разрушающей нагрузкой Fp, и его сравнение с критическим значением [WAE] для определения степени опасности источника импульсов АЭ и работоспособности контролируемого объекта. Также данный способ оценки прочности позволяет производить оценку остаточного ресурса Nост. Технический результат: повышение точности контроля прочности кольцевых и сферических элементов сварного корпуса подводного аппарата. 6 ил., 2 табл.

Использование: для диагностики механических неустойчивостей и раннего предупреждения об опасности разрушения изделий и конструкций из алюминиевых сплавов, демонстрирующих полосообразование и прерывистую деформацию. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности конструкции вблизи наиболее нагруженной зоны устанавливают низкочастотный датчик акустической эмиссии (вибропреобразователь), при этом момент возникновения механической неустойчивости в виде полосы макролокализованной деформации определяют по первому всплеску сигнала акустической эмиссии длительностью порядка 10 миллисекунд и амплитудой выше пороговой, который является акустическим предвестником потери механической устойчивости, способной вызвать внезапное разрушение материала. Технический результат: обеспечение возможности неразрушающего контроля и диагностики состояния пластических неустойчивостей и раннего предупреждения об опасности разрушения изделий и конструкций из алюминиевых сплавов, демонстрирующих прерывистую деформацию и полосообразование, в основном авиационных сплавов системы Al-Mg. 6 ил.

Использование: для определения зон накопления структурных повреждений металлоконструкций при эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что производят нагружение различных участков изделий индентором, регистрацию сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения и по интервалу времени между началом индентирования и началом регистрации сигналов акустической эмиссии судят о степени накопления структурных повреждений металла на этих участках. Технический результат: обеспечение возможности оперативного определения наиболее опасных участков конструкции. 2 ил.

Использование: для проведения грузовых испытаний транспортно-установочного оборудования ракетно-космических и ракетных комплексов (ТУО). Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность объекта устанавливают преобразователи акустической эмиссии (АЭ), объект нагружают пробной нагрузкой и одновременно производят регистрацию сигналов АЭ, классифицируют источники сигналов АЭ по степени опасности, при этом нагружение производят путем установки грузомакета фиксированной массы, подъема стрелы с установленным грузомакетом по специальной программе, позволяющей обнаружить опасные скрытые дефекты на этапах наиболее неблагоприятного сочетания действующих нагрузок и разработанной таким образом, чтобы суммарное время периода нагружения и периода регистрации сигналов АЭ не превышало длительность серии сигналов АЭ, сопровождающих развитие трещины; длительность серии сигналов АЭ предварительно определяют при разрушении образцов, изготовленных из материала, идентичного по химическому, фазовому и структурному составу материалу объекта, и толщиной, равной толщине стенок металлоконструкций объекта. Технический результат: обеспечение возможности своевременного выявления опасных скрытых дефектов на этапах нагружения транспортно-установочного оборудования ракетно-космических и ракетных комплексов (ТУО). 1 ил.

Использование: для неразрушающего контроля металлических конструкций с использованием метода акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку акустических преобразователей на конструкцию с образованием пьезоантенны и акустического преобразователя имитатора в зону, ограниченную пьезоантенной, выполняют калибровку конструкции, определяют скорость распространения сигналов акустической эмиссии на конструкции и определяют минимальную длительность двух временных «окон» по минимальному разбросу времен прихода и разности их времен прихода на акустические преобразователи, при этом времена прихода сигналов акустической эмиссии на датчики пьезоантенны определяются по максимальному значению отношения энергии сигнала во втором временном «окне» к энергии сигнала в первом временном «окне» и вычислению по ним координат дефектов. Технический результат: обеспечение возможности значительного повышения точности определения координат дефектов по сигналам акустической эмиссии и сокращение времени локации. 11 ил.

Использование: для неразрушающего контроля и технической диагностики композиционных материалов на основе углепластиков акустико-эмиссионным методом. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют калибровку путем установки акустического преобразователя имитатора по дуге полуокружности, после чего зону контроля, ограниченную дугой полуокружности, разбивают на секторы, в которые последовательно устанавливают акустический преобразователь имитатора сигналов, задают минимальную амплитуду генератора имитатора, определяют времена прихода сигналов акустической эмиссии для построения годографа скоростей, после чего по годографу строится матрица разностей времен прихода и рассчитываются погрешности локации сигналов имитатора. Погрешности определения координат находятся по величине отклонения разностей времен прихода сигналов на акустические преобразователи пьезоантенны от значений соответствующих разностей времен прихода в матрице. При превышении погрешности допустимой величины процедуру калибровки повторяют, увеличивая амплитуду сигналов генератора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины. По зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции. Затем объект контроля нагружают, регистрируют времена прихода сигналов акустической эмиссии, сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким определяют координаты дефектов. Технический результат: повышение точности локации дефектов в объектах из композиционных материалов на основе углепластика. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх