122822 (689251), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Р {А < A₀ < А + dA} = w{A)dA.

На практике чаще используют характеристику n(А), назы­ваемую амплитудным распределением импульсов. Эта функ­ция указывает количество импульсов, амплитуда которых за­ключена в малом интервале от А до A+dA . Если общее чи­сло зарегистрированных импульсов равно N , то амплитудное распределение связано с плотностью вероятности w(A) соот­ношением

n(А) = N*w(A),

причем

Функции w(A) и n(А) можно оценить по эксперименталь­ным данным, построив гистограмму распределения импульсов АЭ по амплитуде. Как известно, эта гистограмма отражает за­висимость количества импульсов n_i (или доли таких импуль­сов n_i/N), амплитуда которых заключена в малом интервале от А_i до A_i + ,от величины амплитуды А_i. Нетрудно уста­новить взаимосвязь между этими функциями:

Nw(A_i) = n(A_i) = n_i.

Определив по экспериментальным данным с использованием этих соотношений набор значений функций w(A_i) и n(A_i), в дальнейшем, например при помощи системы распределений Пирсона, можно подобрать аналитические вы­ражения для описания функций w(A) или n(А).

6. Распределение временных интервалов между от­дельными АЭ-импульсами содержит важную информацию о физике явления и характере его развития. При взаимной независимости и одинаковой вероятности элементарных событий их последовательность (поток событий) описывается законом Пуассона. Если поток стационарен, то распределение интерва­лов времени между импульсами АЭ подчиняется экспоненциальному закону

причем среднее значение временного интервала между импуль­сами составляет величину . Справедливо и обратное утверждение - при экспоненциальном распределении интерва­лов между отдельными событиями, последние распределены по закону Пуассона. Такое заключение свидетельствует об отсут­ствии взаимосвязи отдельных событий, что само по себе слу­жит важной информацией о характере процесса. Например, о делокализованном разрушении материала конструкции.

7. Амплитудно-временное распределение импульсов АЭ n(A;t) – функция, указывающая количество импульсов АЭ dN, зарегистрированных в промежутке времени от t до t+dt амплитуда которых заключена в интервале от А до А + dA:

dN = n(A,t)dAdt.

Если эту функцию проинтегрировать по времени от 0 до Т - времени регистрации АЭ, найдем амплитудное распределе­ние импульсов АЭ, а проинтегрировав еще раз по амплитуде, получим общее число импульсов за время регистрации:

Другими словами, амплитудно-временное распределение отра­жает изменение амплитудного распределения импульсов АЭ во времени.

8. Спектральная плотность S(w) дискретной АЭ совпада­ет с соответствующей характеристикой случайного процесса и равна мощности процесса в единичной полосе частот.

Информативность спектральной плотности обусловлена ее связью со скоростью протекания процесса, инициирующего сиг­налы АЭ. Кроме спектральной плотности для анализа акусти­ческой эмиссии в ряде случаев бывает удобнее использовать корреляционную функцию. Информативное содержание этой ха­рактеристики то же, что и у спектральной плотности, посколь­ку между собой они связаны прямым и обратным преобразова­нием Фурье [46].

Для непрерывной АЭ меняется содержание некоторых из указанных характеристик. Кроме того, могут быть введены до­полнительные параметры для описания процесса. Так как те­ряется смысл понятия амплитуды отдельного импульса, сум­марная АЭ и скорость АЭ определяются числом выбросов слу­чайного процесса над уровнем дискриминации, т.е. числом пре­вышений регистрируемой величиной (электрическим напряже­нием, током) установленного уровня дискриминации за все вре­мя регистрации или за единицу времени соответственно. Вме­сто амплитудного распределения следует использовать плот­ность вероятности АЭ, определяющую долю времени наблюде­ния, в течение которого регистрируемая величина находится в интервале вблизи заданного значения амплитуды. Кроме того, вводятся одномерные и многомерные функции распределения указанных выше параметров.

2. Основные понятия и определения метода акустической эмиссии.

Акустико-эмиссионный метод основан на анализе параметров упругих волн акустической эмиссии (АЭ). Этот метод оперирует с потоками электрических сигналов АЭ, параметры которых (амплитуда, длительность, энергия, и т.д.) являются соответствующими параметрами метода АЭ.

Акустическая эмиссия может возникать в результате различных физико-механических процессов, основными из которых являются:

-структурные и фазовые превращения в материале;

-гидродинамические и аэродинамические явления при протекании жидкости или газа через отверстие;

-трение поверхностей твердых тел;

-процессы механической обработки твердых тел.

В данной работе рассматриваются физико-механические явления, связанные только со структурными и фазовыми превращениями в различных материалах.

Наиболее важные особенности метода АЭ, определяющие перспективность его использования при исследовании и контроле материалов и конструкций:

1. Возможность обнаружения и регистрации только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности.

2. Чувствительность метода АЭ значительно превышает чувствительность традиционных методов неразрушающего контроля, метод позволяет выявлять приращения трещины на 0,025 мм.

3. Метод является интегральным и обеспечивает контроль объекта с использованием одного и нескольких преобразователей в случае определения места нахождения дефекта.

4. Метод позволяет проводить непрерывный контроль (мониторинг) работающих объектов с целью их остановки в случае появления и развития опасных дефектов.

5. Положение и ориентация дефектов не влияют на их выявляемость.

Метод имеет значительно меньше ограничений, связанных со структурой и физико-механическими свойствами материалов, чем другие методы неразрушающего контроля.

Уровень дискриминации (ограничения) – уровень электрического напряжения, относительно которого производится обнаружение (регистрация) электрических сигналов АЭ. Наличие ограничения всегда существует в измерительной аппаратуре и обусловлено обычно собственными шумами измерительной аппаратуры. Величина уровня дискриминации определяется шумовыми характеристиками входного усилительного каскада.

Суммарный счет АЭ N[имп.] – число зарегистрированных превышении импульсами АЭ установленного уровня дискриминации (ограничения) за интервал времени наблюдения. Диапазон изменения 0…10⁷ имп.

Скорость счета АЭ [имп./с] – отношение суммарного счета АЭ к интервалу времени наблюдения. Диапазон изменения 0…10¹⁵[имп./с].

Современная техника регистрации и обработки АЭ информа­ции пользуется дополнительными определениями и параметрами, не представленными в списке стандартов по ГОСТ 27655-88. Од­нако эти понятия и параметры широко используются в специаль­ной научной литературе отечественных и зарубежных авторов.

К таковым относятся:

Огибающая электрического сигнала АЭ - продетектированный электрический сигнал АЭ. Диапазон изменения 10^-7 … 10^-2 В.

Амплитудное распределение - распределение количества электрических сигналов АЭ по их максимальном амплитудам.

Длительность электрического сигнала АЭ [с] - время на­хождения огибающей электрического импульса АЭ над порогом ограничения. Диапазон изменения 10^-4...10^-8 с.

Время нарастания [с] - промежуток времени между по­явлением огибающей импульса АЭ над порогом ограничения и достижением огибающей ее максимальной амплитуды.

Энергия электрического сигнала АЭ либо «MARSE» (Mea­sured ared of the rectified signal envelope) E_c [Дж] - измеренная площадь под огибающей электрического сигнала АЭ. Диапазон изменения 10^-19...10^-5 Дж.

Образ источника АЭ (acoustic emission signature) - группа параметров сигнала акустической эмиссии, полученных в результате определенного вида испытаний материала (конструкции) с помощью конкретной аппаратуры АЭ и при заданных условиях испытаний.

Как было отмечено выше, в настоящее время большинство разработчиков систем регистрации и обработки АЭ информации, а также исследователей склонны работать с огибающими электриче­ских сигналов АЭ, т.е. с НЧ составляющей АЭ информации. По­добная тенденция вызвана несколькими причинами:

1. Ввиду фильтрации ВЧ составляющей акустического сигна­ла АЭ в процессе его прохождения через исследуемый материал и пограничный слой между поверхностью образца и АЭ преобразо­вателем, а также прохождения электрического сигнала по аналого­вому тракту усиления, исходная информация ВЧ составляющей искажается коренным образом.

2. Понятие события в исследуемом материале соотносится с огибающей электрического сигнала АЭ и работа с НЧ составляю­щей имеет вполне конкретный физический смысл.

3. Большинство параметров АЭ, таких как длительность собы­тия, время нарастания, амплитудное распределение, энергия и т.д., относится к НЧ составляющей АЭ информации.

4. Одновременное использование двух понятий ВЧ и НЧ составляющих в работах по акустической эмиссии приводит к подмене понятий и путанице в интерпретации получаемой информации.

Этот метод нашел широкое применение в материаловедении при исследовании процессов разрушения.

АЭ при наводороживании определялась с помощью прибора АФ-15. В качестве параметра АЭ выбран суммарный счет импульсов за 30 секунд, который фиксировался акустическим датчиком в частотных пределах от 200 кГц до 1000 кГц.

Были исследованы зависимости суммарного счета импульсов от времени наводороживания при различных уровнях дискриминации и плотностях катодного тока.

3. Методы выделения сигналов АЭ на фоне помех.

Исследования явления АЭ, проводимые в различных условиях на различных материалах, показывают, что сигналы АЭ имеют широкий спектр амплитудно-временных параметров. Сигнал АЭ может быть зарегистрирован на любой частоте, но амплитуда регистрируемого сигнала убывает обратно пропорционально частоте. По этой причине представляется очевидным стремление к ре­парации АЭ-сигналов на низких частотах, тем более что затуха­ние упругих волн существенно возрастает с увеличением частоты. ) однако с уменьшением частоты возрастают акустические помехи реобразователя АЭ-сигналов и электронной аппаратуры [9]. Этот факт налагает жесткие требования, предъявляемые не только к ре­гистрирующей аппаратуре, но и методам обработки и анализа ин­формации. Кроме собственных шумов аппаратуры тракты приема и обработки информации могут быть подвержены внешним шу­мам, для уменьшения воздействия которых широкое распростра­нение получили активные и пассивные способы подавления помех[10].

Активные способы подавления помех заключаются в по­давлении самого источника шума или уменьшении его влияния на исследуемый объект. Данный способ в основном используют для подавления шумов механического характера, создаваемых самим испытательным оборудованием: механическими и гидравлически­ми нагружающими машинами. С этой целью производят модерни­зацию испытательных машин с использованием специальных эле­ментов, предназначенных для уменьшения трения в сопрягаемых звеньях нагружающих устройств или звукоизолируют образец от испытательной машины за счет специальных прокладок, изолято­ров, шумопоглотителей.

Характеристики

Список файлов курсовой работы