Местоположение источников АЭ следует определять либо с использованием многоканальной системы локации, реализуя схему точечной локации, либо с использованием зонного контроля.

При зонном контроле определяется наличие или отсутствие источника АЭ в зоне преобразователя. Точность определения координат источника определяется расстоянием между преобразователями (рис. 22.8).

По результатам АЭ контроля фиксируются зоны с повышенным энерговыделением источников АЭ.

Точность многоканальной локации обычно бывает не меньше величины, равной двум толщинам стенки контролируемого объекта или 5% расстояния между ПАЭ в зависимости от того, какая величина больше.

В практике регистрации местоположения источников АЭ получили применение два метода точечной локации, а именно, метод, основанный на измерении разности времен прихода АЭ сигнала на разные приемники (используется условие постоянства скорости распространения волн), и метод, основанный на измерении степени затухания сигнала на разнесенных преобразователях. При этом для определения координат источника на линейном объекте достаточно использовать аппаратуру с двумя приемниками АЭ, а для определения координат на плоскости необходимо использовать как минимум три приемника.

Рис. 22.8. Схема расположения АЭ преобразователей при зонном контроле

Определение координат источников акустической эмиссии по разности времен прихода.

На рис. 22.9 приведена схема прихода сигнала АЭ на два преобразователя с запаздыванием на величину Δt.

Зная расстояние между преобразователями S и скорость распространения ультразвуковых волн в контролируемом объекте с, координату источника вычисляют по формуле

                                                                                                     (22.2)

В случае действия электромагнитной помехи или сигнала непрерывной АЭ она регистрируется всеми ПАЭ одновременно, разница во времени прихода помехи на разные датчики равна нулю Δt = 0. Поэтому АЭ система, согласно формуле 22.2, определяет положение сигнала от источника посередине между  ПАЭ  (рис. 22.10).

Рис. 22.9. Схема определения координаты источника АЭ по разности времен приход

Рис. 22.10. Локационная картина от электромагнитной помехи при (а) линейной и (б) плоскостной локации

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 преобразователя волн различных типов;

— погрешность измерения (задания) скорости звука;

— погрешность задания координат ПАЭ.

Определение координат источников акустикo-эмиссионного сигнала по степени затухания

Определение местоположения источника непрерывной АЭ основано на измерении степени затухания сигнала при его прохождении в объекте. Для одномерной схемы локации этот принцип поясняется рис. 22.11.

Рис. 22.11. Схема определения координат источника АЭ при одномерной схеме локации

Акустические сигналы от источника АЭ, распространяясь по материалу, достигают приемников ПАЭ1 и ПАЭ2 и преобразуются последними в электрические сигналы с напряжениями  и  соответственно.

                                                                                                      (22.3)

                                                                                                    (22.4)

где δ — коэффициент затухания ультразвуковых волн в материале; S — половина расстояния между преобразователями;  — расстояние от источника АЭ до середины отрезка, соединяющего преобразователи АЭ:  — напряжение сигнала от источника АЭ на приемнике, условно установленном в непосредственной близости от источника.

В качестве напряжения на выходе приемников целесообразно использовать среднее или наиболее вероятное значение в амплитудных распределениях сигналов, зарегистрированных в течение короткого промежутка времени. Решая систему (22.3 – 22.4), координату ХИ можно определить из соотношения

                                                                                                      (22.5)

При установке в точку И ( ) имитатора АЭ на приемниках будут зарегистрированы сигналы  и , в этом случае значение коэффициента затухания δ на конкретном объекте можно определить из соотношения

                                                                                                     (22.6)

Тогда с учетом (22.5) координату  можно оценить из соотношения

                                                                                                    (22.7)

Данный метод определения координат источника АЭ не учитывает уменьшения амплитуды сигнала из-за наличия в объекте контроля геометрических неоднородностей (сварных швов, патрубков и др.) и предполагает наличие четырех преобразователей при определении координат источника в плоском объекте.

Лекция № 23. Акустическая эмиссия. Технология акустико-эмиссионного контроля. Часть первая

Предварительное изучение объекта контроля

Перед проведением АЭ контроля исполнитель должен тщательно изучить объект контроля с целью получения данных для разработки технологии АЭ контроля данного объекта.

При составлении технологии контроля необходимо иметь следующие данные:

— акустические свойства материала контролируемого объекта, включая необходимые для выполнения АЭ контроля скорости и коэффициенты затухания волн, импедансы материалов;

— параметры объекта как акустического канала.

На основании полученных данных разрабатывают методические приемы контроля объекта, а также разрабатывают систему (либо выбирают из уже существующих систем и критериев) классификации источников АЭ и критериев оценки результатов контроля.

В технологии контроля должна содержаться следующая информация:

— материал и конструкция контролируемого объекта, включая размеры и форму, тип хранимого (рабочего) продукта;

— данные о параметрах шумов;

— тип и параметры преобразователей АЭ, их изготовитель;

— метод крепления преобразователей АЭ;

— контактная среда;

— схема расположения преобразователей АЭ;

— тип прибора АЭ, его параметры;

— описание системы и результатов калибровки АЭ аппаратуры;

— регистрируемые данные и методы регистрации;

— система классификации источников АЭ и критерии оценки состояния контролируемого объекта по результатам контроля;

— квалификация операторов.

Полностью описывают процедуру гидро- и пневмоиспытания, приводят графики изменения нагрузки и температуры во времени.

До проведения испытаний объекта, находящегося в эксплуатации, необходимо в обязательном порядке иметь информацию:

— о максимальном действующем (рабочем) давлении или нагрузке в течение года;

— об испытательном давлении.