-Emisia-Acustica

8/12/2019 -Emisia-Acustica

1/13

Universitatea Politehnica, Bucuresti

Localizarea sursei de emisie acustica

Prof. indrumator: Gabriela Mateiasi

Student: Codrea Eliza

ECMP an I

n universitar !"#$%!"#&

1


2/13

Localizarea sursei de emisie acustica

1. Introducere. Istoric

Emisia acustica este 'enerata de o descarcare s(ontana de ener'ie, (artial, sub formade vibratii de natura mecanica (rodusaintr%un material, o (iesa sau o structuraatunci candeste su(usa unei solicitari.

In anul #)*" s%au facut (rimele observatii (rivind (osibilitatile de a se detectafisurile din vasele si reci(ientii sub (resiune (rin ca(tarea si analiza semnalelor acustice'enerate de (ro(a'area fisurilor. Primele a(licatii ale emisiei acustice in controlulnedistructiv au fost semnalate ince(and cu anul #)*&, dar studiul sistematic alfenomenului denumit +emisie acustica a ince(ut du(a anul #)-". S%a conturat astfel onoua metoda de control nedistructiv bazata (e analiza emisiei acustice care (oartainformatii des(re structura materialului, continuitatea acestuia, evolutia unordiscontinuitati etc.

Investi'area unui (rodus metalic (rin aceasta metoda consta, in (rinci(al, dinurmatoarele:

- solicitarea (rodusului cu o forta crescatoare (rin: indoire, (resare, lovire etc.

- solicitarea (roduce deformatii, ru(eri, modificari de structura etc. insotite de emisieacustica

- detectarea, inre'istrarea si analiza emisiei acustice (entru (unerea in evidenta ainformatiilor ce caracterizeaza materialul si com(ortamentul in tim(ul solicitarii.

Emisia acustica (EA)/ fenomen constand in eliberarea ra(ida a ener'iei, sub formade unde elastice, care se (ro(a'a intr%un material si (ot fi detectate la su(rafata acestuia

Examinare prin emisie acustica 0E1 2 coustic Emission 1estin'3 / metoda dee4aminare de unde elastice, care se (ro(a'a intr%un material si (ot fi detectate la su(rafataacestuia

Sursa de EA/ zona materialului in care se 'enereaza evenimente de E

Surse parazite/ surse de emisie acustica datorate actiunii altor fenomene decat celstudiat 0e4: z'omotul (rodus de instalatiile mecanice, an'rena5e, etc3

Impuls de EA/ semnal de E inre'istrat, a carui valoare creste (ana la o valoarema4ima, urmata de o revenire imediata la nivelul de referinta

Salva/ semnal de forma oscilatorie, caracterizat de o crestere ra(ida a am(litudiniioscilatiilor, urmata de o descrestere, in 'eneral mai lenta, (ana la o valoare a(ro(iatanivelului initial

2


3/13

Emisie acustica discreta/ E (entru care intervalul de tim( intre im(ulsuri estemai mare sau e'al cu durata de cresteere sau descrestere a lor. Este s(ecifica a(aritiei sicresterii fisurilor

Emisie acustica continua/ E (entru care intervalul de tim( intre im(ulsuri esteemai mic decat durata de crestere sau de atenuare a lor. Este s(ecifica (roducerii

deformatiilor

1i(uri de semnale de E: a 2 emisie discreta b 2 emisie continua.

Traductor = dis(ozitiv care converteste (arametrii fizici ai undelor, in semnaleelectrice

Cuplant = substanta inter(usa intre mediul de (ro(a'are a undelor si traductor cusco(ul imbunatatirii transferului de ener'ie acustica

Eveniment de EA/ a(aritia unei microde(lasari, an'a5and unde elastice tranzitorii

Suma impulsurilor/ numarul total al im(ulsurilor de E care de(asesc un anumitnivel de referinta (e durata observarii

Rata impulsurilor/ numarul de im(ulsuri de E, ra(ortat la un anumit interval detim(

Energia emisiei acustice/ ener'ia totala (rimita de un ca(tor, de la ince(utultestului

Valoare eficace/ radacina medie (atrata, 6MS 06oot Mean S7uare3 a am(litudiniisemnalului, masurata intr%un interval de tim( dat 013

Atenuare/ (ierderea de ener'ie a undelor ultrasonore (e masura (atrunderii inmaterialul e4aminat determinata de: absorbtie si im(rastiere 0dB8m3.

3


4/13

2. Descrierea metodei

Emisia acustica re(rezinta fenomenul de 'enerare de unde elastice tranzitorii datoratemicrode(lasarilor locale interne in material. 9 de(lasare microstructurala care (roduceunde elastice intr%un material aflat sub sarcina (oarta numele de eveniment de emisieacustica, iar locul unde se (roduce un astfel de eveniment se numeste sursa de emisieacustica.

Printre sursele (rinci(ale de emisie acustica (utem mentiona: 'erminarea fisurilor,(ro(a'area dendritica si evolutia lor catre ru(ere ru(erile dislocatiile formarea siescaladarea tre(telor de dislocatii etc. ocalizarea acestor surse are o im(ortantadeosebita in dia'nosticarea materialelor.

In cadrul cercetarilor de laborator s%au efectuat e4(erimente (entru detectarea,localizarea si determinarea coordonantelor sursei de emisie acustica in cazul uneistructuri metalice su(use unei solicitari mecanice.

Sursele de emisie acustica emit unde elastice de frecventa ultrasonora mai mare de #"";hausen3

defectari in instalatiile electrice 0stra(un'erea izolatiilor, descarcari decondensatoare3

s(ar'erea (eliculelor de o4izi, aco(eriri de (rotectie, z'ura

des(rinderea aschiilor la (relucrarea (rin aschiere

fenomenul de cavitatie etc.

3. Aplicatii

4


5/13


6/13

Amplitudinea semnalelor de EA in fuctie de frecventa pentru ruperea unei mine de grafit (2h)[20,21,25]@in aceste motive se considera ca sursa de emisie acustica se 'aseste in (unctul in care seru(e mina. Cunoscand coordonatele (unctului in care se ru(e mina re(rezinta locul'eometric al (unctelor (entru care diferenta distantelor la doua (uncte fi4e este constanta.In concluzie (utem s(une ca sursa de emisie acustica se 'aseste (e o hi(erbola.

4. Prezentrea experimentelor

6ezultatele obtinute si incercarile de laborator s%au folosit (entru modelul de localizare in(lan a sursei de emisie acustica.

6ealizarea acestui model a rezultat din necesitatea determinarii zonei cu discontinuitatidintr%un material si a coordonatelor discontinuitatilor e4istente.

Premizele de la care se (leaca sunt urmatoarele:

% analizorul masoara diferenta de tim( intre momentul in care frontul de unda a a5uns latraductorul cel mai a(ro(iat de sursa si momentul in care frontul de unda a5un'e la fiecaretraductor din 'eometria aleasa.

% 'eometria aleasa re(rezinta un dre(tun'hi de lun'ime si latime l in varfurile caruia suntsituate traductoarele

% (entru localizarea in (lan sunt necesare (atru traductoare

% fiecare traductor se afla in sistemul de coordonate% sursa de emisie acustica se 'aseste la intersectia hi(erbolelor date de fiecare (ereche dedoua traductoare

% ecuatiile hi(erbolelor se vor scrie toate intr%un sistem unic

% sistemul unic de coordonate se ale'e in functie de locul am(lasarii sursei

% (resu(unand ca traductorul este cel mai a(ro(iat de sursa

6


7/13

% daca unul in traductoarele din 'eometria aleasa nu rece(tioneaza fontul de unda, atuncimasuratoarea este invalidata

In fi'ura urmatoare se (rezinta 'eometria aleasa si notatiile facute astfel in (unctele,B,C,@ s%au montat traductoare ce rece(tioneaza frontul de unda. nalizorulinre'istreaza si afiseaza diferente de tim( de (arcurs ale frontului de unda la

traductoare.In sistemele de coordonate montate cu S#,S!,S$, ale (erechilor de traductoare %B, %C si%@, se vor construi hi(erbolelor am(lasarii discontinuitatii res(ectiv sursa de emisie acustica.

Configuratia pentru localiarea unei surse de emisie acustica intr!o geometrie dreptunghiulara

In fi'ura urmatoare este (rezentata o 'eometrie dre(tun'hiulara, in varfurile ,B,C,@ aledre(tun'hiului fiind (ozitionate traductoarele de emisie acustica. =iecare traductor se aflain sistemul de coordonate (ro(riu. Sursa de emisie acustica se afla la intersectia celor treihi(erbole, res(ectiv (unctul de coordonate M 0A", "3. @re(tun'hiul BC@ este im(artit in(atru cadrane, in centrul dre(tun'hiului se ale'e sistemul de coordonate S!.

7


8/13

"epreentarea grafica a hiper#olelor in configuratia testului EA cu patru traductoare

Sisteme de captare, culegere si prelucrare

a semnalelor acustice

Pentru a (utea fi inter(retate semnalele de emisie acustica necesita un lant desubsisteme, a(arate sau dis(ozitive care au rolul (rinci(al de a se(ara (artea utila asemnalului (rovenita de la surse +interesante din (unctul de vedere al controluluinedistructiv de z'omotul de fond, (rodus de mediul incon5urator sau de fenomene care nufac obiectul e4aminarii. In acest sco( semnalele sunt filtrate intr%o banda de frecventaconvenabila, am(lificate, di'itizate, numarate etc.

Sistemele de cule'ere si (relucrare a datelor, folosite in controlul (rin emisieacustica sunt 'ru(ate du(a numarul de ca(tori utilizati in doua cate'orii:

% sisteme unicanal 2 cu un sin'ur ca(tor

% sisteme multicanal 2 cu mai multi ca(tori 0(atru (ana la (este o suta3.

1.1. Sisteme unicanal

8


9/13

9biectul e4aminat este su(us unei solicitari care determina a(aritia emisieiacustice. Undele ultrasonore, (roduse de sursa se (ro(a'a (rin material. Preluate de catreca(tor aceste semnale acustice sunt transformate de catre traductorul din interiorulca(torului intr%un semnal electric care este transmis unui (ream(lificator. cesta din urmaam(lifica semnalul inaintea transmiterii lui mai de(arte, (entru a obtine cel mai bun ra(ortsemnal8z'omot 0am(lificare de !"...*"dB3.

=iltrul de frecventa elimina z'omotele (rovenite din mediul incon5urator 0de lamotoare, an'rena5e, (om(e, cur'eri de fluide, vibratii de (roduse de cam(urielectroma'netice etc.3. Semnalul filtrat este din nou am(lificat si transmis mai de(arte unuidiscriminator care (relucreaza convenabil semnalele am(lificate astfel incat sa (oata finumarate sau transmise unui oscilosco(.

Semnalele (ot fi masurate cu un voltmetru am(lasat direct du(a am(lificatorul(rinci(al sau (ot fi inre'istrate sau vizualizate (rin intermediul unei im(rimante. Sistemulunicanal 0cu un sin'ur senzor3 (ermite detectarea, inre'istrarea si masurarea emisieiacustice fara sa (oata fi localizata sursa care a (rodus%o.

Sistemul cu un sin'ur ca(tor este folosit in acele situatii (ractice in care nu estenecesara localizarea sursei fie datorita fa(tului ca locatia sursei este cunoscuta 0de e4em(lu,deschiderea unui contact sau deschiderea unei su(a(e de si'uranta ca urmare a de(asiriiunui nivel de (resiune (restabilit3 fie datorita fa(tului ca e4aminarea este e4clusivcalitativasi localizarea nu este necesara 0momentul in care se realizeaza transformareamartensitica3.

1.2. Sisteme multicanal

Pentru localizarea surselor de emisie acustica sunt necesari mai multi ca(tori.

9


10/13

Sistemele multicanal se utilizeazain urmatoarele situatii:

- Pentru localizarea surselor de emisie acustica, (e baza diferentei dintre tim(ul de sosirea undelor la fiecare traductor in (arte, deoarece sursele nu sunt (ozitionate la distante e'alefata de traductori.

- Pentru tratarea in mod diferit a aceluiasi semnal, in sco(ul de a obtine noi informatiides(re sursa care l%a (rodus.

2. Caracteristicile ecipamentului de emisie acustica

Echi(amentul de analiza al semnalelor de emisie acustica realizeaza doua functii(rinci(ale:

naliza intensitatii fenomenelor de emisie acustica realizata (rin masurareanumarului de evenimente de emisie acustica si (rin masurarea unor (arametriicaracteristici acestor evenimente, cum ar fi numarul de oscilatii, aria de sub curba deemisie acustica, am(litudinea ma4ima a oscilatiilor.Marimile masurate, cu e4ce(tiatensiunii de varf, date in volti (ot fi date atat sub forma de rata de a(aritie (e interval detim( bine determinate, selectabile de la (anoul frontal, cat si sub forma cumulata.

ocalizarea in (lan a surselor de emisie acustica (rin masurarea tim(ilor relativi de(ro(a'are (rin e4citarea a & traductoare dis(use intr%o 'eometrie cunoscuta (e cor(ulmetalic testat.

2.1. !raductorul de emisie acustica

1raductoarele acustice sunt dis(ozitive folosite (entru ca(tarea semnalelor de emisieacustica si (oarta denumirea de traductoare, ca(tori sau senzori. Ele convertesc undele

10


11/13

elastice rece(tate, in semnale electrice care se (ot (relucra si inre'istra. Cele mai folositetraductoare acustice sunt cele (iezoelectrice, care, constructiv, sunt foarte asemanatoare(al(atorilor normali folositi in e4aminarea cu ultrasunete.

1raductoarele de emisie acustica sunt (iezoelectrice si au urmatoarele caracteristicitehnice:

Caracteristica UM 1i(ul traductorului 1E !"" ;


12/13

traductoare.Pream(lificatorul de semnale este realizat sub forma de casete (revazute cudoua mufe (entru conectare.

2.3. Ampli"icatoare

6olul am(lificatorului este de a asi'ura (relucrarea conditionala a semnalelor, am(lificareaselectiva a semnalelor si obtinerea semnalelor analo'ice si lo'ice necesare (relucrariiulterioare a semnalului.Semnalele obtinute de la (ream(lificator se a(lica unui re(etor (eemitor.Iesirea re(etorului constituie simultan si iesirea circuitului numit banda foartelar'a.@in acest (unct semnalele sunt a(licate unui filtru cu banda lar'a, de la iesireare(etorului, semnalele sunt a(licate succesiv unui atenuator re'labil de (ana la ?" dB, a(oiunui atenuator de ) dB, realizandu%se astfel re'la5ul de am(lificare de ?) dB.

m(lificarea de tensiune (oate fi re'lata de la (anou in limitele " %?"dB, banda de trecere aam(lificatorului se (oate ale'e cu un comutator avand la dis(ozitie urmatoarele (osibilitati:

- Banda in'usta 0 realizata de un filtru acordat (e o frecventa de circa !$" >hz si cu olar'ime de banda de $ dB cores(unzatoare la $";


13/13

% Constantin, H., %iga, G., &oroianu, H., &ad'r,., Cadru e4(erimental (entruJncercarea e(ruvetelor Jn re'im de solicitare bia4ialK, 6evista ConstrucLia de maini,Bucureti, nr. -%), au'ust % se(tembrie #))?

% (ei"sneider, ;. ., &enne)e, E. G., Stinccom$, N. N., 1he Mechanics ofFibrothermo'ra(h, in Mechanics of Hon%@estructive 1estin', HeO%or>, #)-"

% !ier*, C., Use of Medical 1omodensitometer in Hon%@estructive 1estin' of Com(ositeMaterials, ICCM *, Fol. #, Elsevier ((lied Science Public., #)-

13

-Emisia-Acustica

Documents

Transcript of -Emisia-Acustica