Способ определения расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии

 

Данное изобретение относится к диагностированию оборудования и различных изделий на основе использования акустико-эмиссионного метода неразрушающего контроля. Способ определения расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии заключается в том, что на одном из концов контролируемого изделия устанавливают один преобразователь акустической эмиссии (ПАЭ), изделие нагружают и принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые развивающимся дефектом. При этом измеряют разность времени ΔT между началом сигнала и максимумом этого сигнала или максимумом его огибающей, пришедшим на ПАЭ, а расстояние до источника определяют по формуле L=К·ΔT, где К - коэффициент пропорциональности, значение которого определяется путем установки на наружной поверхности контролируемого изделия ПАЭ, имитации сигналов акустической эмиссии на заранее известных расстояниях, измерений соответствующих разностей времен между началом сигналов и соответственно максимумами этих сигналов или максимумами их огибающих, построения зависимости между заданными расстояниями и соответствующими разностями времен прихода сигналов на ПАЭ и аппроксимации данной зависимости. Данное изобретение направлено на обеспечение определения расстояния до источника акустической эмиссии с помощью только одного ПАЭ и повышение достоверности результатов неразрушающего контроля для протяженных конструкций с ограниченным, односторонним или затрудненным доступом к поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к диагностированию оборудования и изделий химической, нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности, транспорта при их эксплуатации и испытаниях на основе использования акустико-эмиссионного (АЭ) метода неразрушающего контроля и может быть использовано для определения расстояния между преобразователем акустической эмиссии (ПАЭ) и источником АЭ, которым является развивающийся дефект.

Известен способ [1] определения координат источника сигналов АЭ при контроле протяженных объектов, заключающийся в том, что на испытуемое изделие устанавливают два ПАЭ на расстоянии Х друг от друга. Определяют разность времени ΔТ прихода сигналов АЭ на преобразователи и по этой разности и заданной скорости распространения V сигналов АЭ определяют координаты источника по формуле

Недостатком данного способа являются необходимость использования двух ПАЭ (причем источник АЭ должен находиться между ПАЭ), а также необходимость предварительного обоснования задаваемой скорости распространения V сигнала АЭ.

Наиболее близким к изобретению является способ [2] измерения дальности от единственного ПАЭ до источника АЭ, где измеряется разность времени прихода ΔТ на ПАЭ двух различных типов волн или частотных составляющих одного типа волны, порожденных одним актом АЭ. Скорости V₁ и V₂ двух различных типов волн или частотных составляющих одного типа волны должны быть заранее известны или измерены. Вычисление расстояния осуществляется по формуле

Недостатком данного способа является необходимость знания скоростей распространения V₁ и V₂ волн, а также распознавания времени прихода на ПАЭ первого и второго типа волн или частотных составляющих одного типа волн для определения ΔТ.Задачей изобретения является обеспечение определения расстояния до источника АЭ с помощью одного ПАЭ, повышение достоверности результатов неразрушающего контроля за счет использования дополнительного диагностического параметра - расстояния и точности определения координат источников АЭ для протяженных конструкций с ограниченным, односторонним или затрудненным доступом к поверхности, а также подъем производительности и надежности диагностирования.

Способ определения расстояния между преобразователем и источником АЭ заключается в том, что на одном из концов контролируемого изделия устанавливают один ПАЭ, изделие нагружают, принимают сигналы АЭ, генерируемые развивающимся дефектом, отличается тем, что измеряют разность времени ΔТ между началом сигнала и максимумом этого сигнала или максимумом его огибающей, пришедшим на ПАЭ (фиг.1), а расстояние до источника определяют по формуле

L=KΔT,

где К - коэффициент пропорциональности, значение которого определяется экспериментально.

Фигура 1 - типичная форма сигнала АЭ с обозначением измеряемого интервала времени ΔТ между началом сигнала АЭ и временем, соответствующим максимуму сигнала АЭ, где 1 - огибающая сигнала АЭ.

Фигура 2 - типичная зависимость (получена экспериментально) между расстоянием от преобразователя до источника АЭ и разностью времени ΔТ между началом сигнала АЭ и временем, соответствующим максимуму сигнала АЭ.

Экспериментальное определение коэффициента К было осуществлено в лабораторных и заводских условиях. Эксперименты в лабораторных условиях проводились на стальной бесшовной трубе ⊘32×4 мм, в заводских условиях - на действующих стальных бесшовных трубопроводах газообразного аммиака ⊘70×4 мм и 219×8 мм, а также на трубопроводе жидкого аммиака ⊘70×4 мм. Один ПАЭ устанавливался на наружной поверхности трубопровода, на известном расстоянии L производилась имитация сигналов АЭ (например, с помощью имитатора Хсу-Ниелсена), осуществлялось измерение разности времени ΔT, затем строилась зависимость между расстоянием L и разностью времени ΔT. Аппроксимация результатов осуществлялась с помощью полиномов 1-4 степени, при этом среднеквадратичное отклонение для трубопроводов газообразного аммиака составило 0,98-0,99, для жидкого аммиака - 0,82-93.

Результаты экспериментов показали, что предлагаемый способ определения координат источника АЭ дает достаточно высокую для практического применения точность и прост в осуществлении.

Технический результат данного способа заключается в обеспечении определения расстояния до источника АЭ с помощью одного ПАЭ, повышении достоверности результатов диагностирования за счет использования ценного в диагностическом смысле параметра - расстояния до источника АЭ, а также подъеме производительности и надежности диагностирования за счет сокращения минимально необходимого количества ПАЭ, в частности, при контроле протяженных объектов.

Преимуществами данного способа являются невысокая сложность его аппаратурного осуществления, сокращение затрат на подготовительные работы, необходимые для проведения АЭ-контроля, связанные с выемкой шурфов, вскрытием изоляции, зачисткой поверхности, а также повышение точности определения координат источников АЭ по сравнению с применяемым обычно методом зонного контроля при диагностировании протяженных и крупногабаритных объектов. Также преимуществом является то, что впервые предложен способ определения расстояния, не требующий проведения никаких предварительных измерений скорости распространения волн или выделения различных частотных составляющих одного типа волны.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 1730917, кл. G 01 N 29/04, 1994.

2. Авторское свидетельство СССР № 1536304, кл. G 01 N 29/04, 1990.

Формула изобретения

Способ определения расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии, заключающийся в том, что на одном из концов контролируемого изделия устанавливают один преобразователь акустической эмиссии (ПАЭ), изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые развивающимся дефектом, отличающийся тем, что измеряют разность времени ΔТ между началом сигнала и максимумом этого сигнала или максимумом его огибающей, пришедшим на ПАЭ, а расстояние до источника определяют по формуле

L=K·ΔT,

где К - коэффициент пропорциональности, значение которого определяется путем установки на наружной поверхности контролируемого изделия ПАЭ, имитации сигналов акустической эмиссии на заранее известных расстояниях, измерений соответствующих разностей времен между началом сигналов и соответственно максимумами этих сигналов или максимумами их огибающих, построения зависимости между заданными расстояниями и соответствующими разностями времен прихода сигналов на ПАЭ и аппроксимации данной зависимости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2