Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле



Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле
Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле

Владельцы патента RU 2586087:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск (RU)

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.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для определения координат дефектов в объектах железнодорожного и авиационного транспорта, химической, нефтехимической, энергетической и металлургической отраслях промышленности.

Известен способ локация дефектов, заключающийся в том, что измеряют разность времен прихода сигналов к двум датчикам и определяют закон затухания звука в объекте, при этом в принимаемых датчиками сигналах акустической эмиссии, генерируемых дефектами изделия, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояние от источника эмиссии до каждого из преобразователей, а затем, используя ранее установленный закон затухания, рассчитывают координаты дефекта изделия (см. патент РФ №2523077 C1, МПК G01N 29/14).

Недостатком данного способа являются ограничения, связанные с невозможностью достоверного определения координат дефектов в объектах, в которых имеются сварные соединения, технологические отверстия, элементы переменной толщины и иные структурные и конструкционные неоднородности, т.к. антисимметричные и симметричные моды трансформируются, преобразуются из одного вида в другой и, следовательно, энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод смещаются и искажаются.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения расстояния между источником и приемником сигналов акустической эмиссии (см. патент РФ №2397490, МПК G01N 29/14), заключающийся в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователь акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, и регистрируют моды волн Лэмба, причем моды регистрируют в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, а расстояние между преобразователем и источником акустической эмиссии рассчитывают по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах.

Недостатком данного способа является высокая погрешность в определении координат дефектов, связанная с неопределенностью скорости распространения двух выделенных мод Лэмба сигналов акустической эмиссии в объектах со структурными и конструкционными неоднородностями и, соответственно, с анизотропией акустических свойств и сильной дисперсией (зависимостью скорости от частоты акустической волны).

Основной задачей изобретения является повышение точности локации дефектов в объектах сложной конструкции с переменной толщиной, значительным количеством сварных швов и технологических отверстий, в которых скорость акустического сигнала является непостоянной величиной, зависящей от частоты волны и толщины изделия, а сигналы могут трансформироваться из одного вида в другой.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле, состоящем в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователи акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, 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, определяемой по верхней границе полосы пропускания аппаратуры и скорости асимметричной волны Лэмба на этой частоте, 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 формулам

где L - расстояние между группами преобразователей,

tan(αI) - тангенс угла направления распространения волны в группе I;

tan(αII) - тангенс угла направления распространения волны в группе II;

при этом:

где φ21 - разность фаз сигналов на преобразователях 2 и 1;

φ31 - разность фаз сигналов на преобразователях 3 и 1;

φ54 - разность фаз сигналов на преобразователях 5 и 4;

φ64 - разность фаз сигналов на преобразователях 6 и 4.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности локации дефектов за счет отсутствия влияния эффектов трансформации волны на структурных неоднородностях исследуемого объекта (сварные швы), непостоянства скорости распространения акустической волны, возникающей из-за дисперсии волн при вариации толщины объекта контроля, амплитудно-частотной характеристики сигнала, соответственно, погрешность уменьшается и достоверность определения координат дефектов увеличивается.

На Фиг. 1 представлена схема размещения двух групп преобразователей акустической эмиссии. На Фиг. 2 представлена схема размещения преобразователей в группе. На Фиг. 3 представлен график зависимости электрического напряжения на преобразователях от времени для группы преобразователей I с номерами 1, 2, 3. На Фиг. 4 показана зависимость корреляционной функции от сдвига фаз сигналов с преобразователей в I группе.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Контролируемое изделие: сосуд давления тормозной системы локомотива с размерами: длина 1200 мм, внутренний диаметр 450 мм, толщина стенки 12 мм. На исследуемом объекте была проведена серия экспериментов, имитирующих рост трещины. В качестве имитатора АЭ использован слом грифеля Су-Нильсена по ГОСТ Р 52727-2007. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования. На изделии устанавливали две группы преобразователей акустической эмиссии 1, 2, 3 и 4, 5, 6 типа ППАЭ 0,05-0,20 на расстоянии 750 мм относительно друг друга. Скорость ассиметричной волны Лэмба в объекте составляет C=3300 м/с, верхняя граница полосы пропускания преобразователя - fmax=200·103 Гц. Для выбранного объекта контроля и типа преобразователя длина волны составила

Расстояние между центрами преобразователей в группе установили равным 14 мм (менее длины волны λ). Затем сосуд нагружали компрессором до максимального давления 20 МПа со скоростью не более 0,25 МПа/с и регистрировали сигналы акустико-эмиссионной системой СЦАД 16.03 (номер в Государственном реестре средств измерений №18892-10). Сигналы, зарегистрированные преобразователями 1, 2, 3 (см. Фиг. 3), передаются в компьютер, который вычисляет по каждому дефекту разности фаз φ21 и φ31 между сигналами, зарегистрированными преобразователями 2 и 1, 3 и 1 в группе I, а также φ54 и φ64, зарегистрированными преобразователями 5 и 4, 6 и 4 в группе II в соответствии с выражениями

где Δ1, Δ2, Δ3, Δ4, Δ5, Δ6 - разности хода сигнала акустической эмиссии на преобразователи.

В компьютере реализован алгоритм определения разности фаз в группе преобразователей с помощью корреляционной функции по положению максимума корреляционной функции сигналов. С преобразователей I группы (см. фиг. 4) определяли разность фаз между преобразователями 2 и 1, 3 и 1, которые составили: φ21=0 рад, φ31=1,4·π рад. Аналогично определяли разность фаз во II группе преобразователей. Экспериментально определенные разности фаз приведены в табл. 1. Далее компьютер в каждой группе преобразователей вычисляет значение углов распространения волны αI и αII в соответствии с выражениями

После чего вычисляются координаты дефектов xД и yД, в соответствии с выражениями

где L - расстояние между группами преобразователей.

Результаты этих вычислений сведены в таблицу 1.

Была проведена обработка полученных данных с использованием ГОСТ Р 8.736-2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Данные сведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, суммарная относительная погрешность координат относительно расстояния между группами преобразователей акустической эмиссии не превышала 3%.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в том, что влияние акустических характеристик (скорости и затухания) и их вариаций в объекте контроля на погрешность измерения координат дефектов является минимальным. При этом координаты дефекта определяются с учетом разности фаз двух сигналов на близко (менее минимальной длины волны) расположенных преобразователях акустической эмиссии, что позволило получить погрешность локализации дефектов не более 3%. Вторым преимуществом является расширение технологических возможностей метода акустической эмиссии с использованием предлагаемого способа за счет расширения номенклатуры объектов контроля.

Способ локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле, заключающийся в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователи акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, отличающийся тем, что 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 формулам

где L - расстояние между группами преобразователей,
tan(α1) и tan(α11) - тангенсы углов направления распространения волны в группах преобразователей.



 

Похожие патенты:

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 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.

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.

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. Оценку колебаний осуществляют на основе распознавания образов, являющихся характерными для соответствующего процесса литья под давлением. Устройство для контроля и/или оптимизации процессов литья включает акустические датчики, размещенные на узлах экструдера, для осуществления процесса литья под давлением. Технический результат, достигаемый при использовании способа и устройства по изобретениям, заключается в обеспечении точности контроля и оценки процесса литья под давлением. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 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.

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.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-06-10 2016-06-10T08:11:55
Наверх