Е. А. Богданов Основы технической
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| K=Umax / S
где Umax - максимальное электрическое напряжение на пьезопластине, В; S - максимальное упругое смещение частиц контролируемого объекта непосредственно под ПАЭ, м. Коэффициент преобразования имеет размерность В/м и определяет чувствительность ПАЭ. Максимальное значение K имеет место у узкополосных резонансных ПАЭ, тыльная сторона пьезопластин которых не задемпфирована. Механическое демпфирование приводит к выравниванию чувствительности ПАЭ в более широком диапазоне, однако абсолютная чувствительность (коэффициент преобразования k) при этом значительно снижается. Закрепление ПАЭ на поверхности объекта контроля осуществляется различными способами: с помощью клея, хомутами, струбцинами, магнитными держателями, с помощью стационарно установленных кронштейнов и т. п. В практике промышленного АЭ контроля используют в основном резонансные ПАЭ, так как чувствительность у них намного выше. Конструкция одного из таких преобразователей приведена на рис. 10.6. Рис. 10.6. Схема резонансного ПАЭ конструкции ЗАО «Элтест»: 1 - пластинчатая пружина; 2 - постоянный магнит магнитного держателя; 3 - корпус; 4 - прижимной колпачок; 5 - самоустанавливающийся сферический кронштейн; 6 - разъем электрический; 7 - пьезоэлемент; 8 - протектор керамический Крепление ПАЭ осуществляется с помощью магнитного прижима. Для обеспечения максимальной чувствительности тыльная сторона пластины выполнена свободной, а боковая поверхность задемпфирована лишь на 30 % компаундом. Преобразователь акустической эмиссии соединяется коротким (длиной не более 30 см) кабелем с предварительным усилителем (см. рис. 10.5). Наряду с усилением (обычно до 40 дБ) предусилитель улучшает соотношение сигнал - шум при передаче сигнала по кабельной линии к блоку основной аппаратуры (3 - 8), удаленной на расстояние до 150...200 м. Фильтром устанавливают спектр пропускания частот. Фильтр настраивается таким образом, чтобы по возможности максимально отсечь шумы различных частот. Основной усилитель предназначен для усиления ослабленного после прохождения по кабельной линии сигнала. Он обладает равномерной амплитудно-частотной характеристикой при коэффициенте усиления 60...80 дБ, Для подавления электромагнитных помех весь канал, включая ПАЭ, предусилитель, основной блок и соединительные кабельные линии, экранируют. Часто используют также дифференциальный способ подавления электромагнитных помех, основанный на том, что пьезопластинку ПАЭ разрезают на две части и одну половинку переворачивают, меняя таким образом ее поляризацию. Далее сигналы от каждой половинки усиливают отдельно, изменяют фазу сигналов на одной из половинок и складывают оба сигнала. В результате электромагнитные помехи оказываются в противофазе и подавляются. Блок обработки сигналов фиксирует время их прихода, регистрирует сигналы выше установленного уровня дискриминации, преобразует сигналы в цифровую форму и осуществляет их хранение. Окончательная обработка АЭ сигналов, зафиксированная по разным каналам, осуществляется с помощью основного процессора, в котором также осуществляется определение местоположения (локация) источника сигналов АЭ. При контроле линейного объекта (например, трубопровода) достаточно иметь два ПАЭ; для планарных объектов, имеющих сопоставимые габаритные размеры и большую площадь поверхности, - не менее трех ПАЭ, окружающих источник. Сигналы от источника АЭ типа трещины характеризуются тем, что их испускает один источник, они кратковременны, а время их поступления на ПАЭ отражает расстояние до трещины. Положение источника АЭ на плоскости находят методами триангуляции. По скорости распространения волны в материале и разности времен прихода сигнала на разные ПАЭ рассчитывают местоположение множества точек для источника АЭ, которые будут находиться на окружностях радиусами R1 R2 и R3 от соответствующих ПАЭ (рис. 10.7, а). Единственно истинное положение источника АЭ определяется путем решения треугольников, у которых известны все три торонсы. Для этого координаты ПАЭ на изделии фиксируются с максимально возможной точностью и вводятся перед проведением контроля в блок 6 на развертке поверхности (см. рис. 10.5). Схема линейной локации приведена на рис. 10.7, б. Если источник АЭ расположен не посередине между ПАЭ, то сигнал на дальней ПАЭ придет позже, чем на ближний. Рис. 10.7. Схема локаций источников АЭ: а – планарная (на плоскости); б – линейная Зафиксировав расcтояние а(1 - 2) между ПАЭ и разницу времени t времени прихода сигнала, рассчитывают координаты расположения дефекта по формулам где С - скорость распространения волны в объекте. Метод АЭ позволяет контролировать всю поверхность объекта контроля. Для проведения контроля должен быть обеспечен непосредственный доступ к участкам поверхности объекта контроля для установки ПАЭ. При отсутствии такой возможности, например при проведении периодического или постоянного контроля подземных магистральных трубопроводов без освобождения их от грунта и изоляции, могут быть использованы волноводы, укрепленные постоянно на контролируемом объекте. Точность локации должна быть не меньше величины, равной двум толщинам стенки или 5 % расстояния между ПАЭ в зависимости от того, какая величина больше. Погрешности вычисления координат определяются погрешностями измерения времени поступления сигнала на преобразователи. Источниками погрешностей являются: погрешность измерения временных интервалов; отличие реальных путей распространения от теоретически принятых; наличие анизотропии скорости распространения сигналов; изменение формы сигнала в результате распространения по конструкции; наложение по времени сигналов, а также действие нескольких источников; регистрация преобразователями волн различных типов; погрешность измерения (задания) скорости звука; погрешность задания координат ПАЭ и использование волноводов. До нагружения объекта проверяют работоспособность аппаратуры и оценивают погрешность определения координат с помощью имитатора. Его устанавливают в выбранной точке объекта и сравнивают показания системы определения координат с реальными координатами имитатора. В качестве имитатора используют пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. С этой же целью может быть использован так называемый источник Су-Нильсена (излом графитового стержня диаметром 0,3...0,5 мм, твердостью 2Т (2Н)). Визуализация расположения источников АЭ осуществляется с помощью видеомонитора, на котором источники изображаются в соответствующем месте на развертке контролируемого объекта (см. рис. 10.4) в виде светящихся точек различной яркости, цвета или формы (зависит от использованного программного обеспечения). Документирование результатов контроля осуществляется с помощью соответствующих периферийных устройств, подключаемых к основному процессору. Рассмотренный выше метод определения местоположения источников АЭ, основанный на измерении разности времени прихода сигналов, может быть использован только для дискретной АЭ. В случае непрерывной АЭ определить время задержки сигналов становится невозможно. В этом случае координаты источника АЭ можно определить, используя так называемый амплитудный метод, основанный на измерении амплитуды сигнала разными ПАЭ. В практике диагностирования этот метод применяют для обнаружения течей через сквозные отверстия контролируемого изделия. Он заключается в построении столбчатой гистограммы амплитуды сигнала источника, принимаемого различными ПАЭ (рис. 10.8). Анализ такой гистограммы позволяет выявить зону расположения течи. Удобен при диагностировании таких линейных объектов, как нефте- и газопроводы. Системы диагностического мониторинга, базирующиеся на методе АЭ контроля, являются наиболее универсальными. Аппаратное решение такой системы обычно включает: Рис. 10.8. Иллюстрация амплитудного методаопределения источников АЭ 1 – 7 – номера приемников АЭ типовые блоки акустико-эмиссионной аппаратуры; блоки согласования и коммутации всех видов первичных преобразователей дополнительных видов неразрушающего контроля, состав которых определяется видом контролируемого объекта; блоки управления и принятия решения по результатам диагностической информации о текущем состоянии контролируемого объекта. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|