Popa Adelina Ioana

Grupa 631 CB

TEMA 3

Examinarea prin analiza emisiei acustice

Inspectia calitatii

Definitie

Acustica este știința sunetului. Ca domeniu științific ea tratează totalitatea aspectelor legate de sunet, ca producerea, propagarea, influențarea și analiza sunetului. De asemenea, acustica studiază interacțiunea sunetului cu materialele, propagarea în spațiu, precum și percepția sunetului și efectele asupra oamenilor și animalelor.

Acustica este un domeniu de cercetare și aplicație interdisciplinar, bazat pe diferite discipline, ca fizica, psihologia, fiziologia, tehnica transmisiei de informații, știința materialelor etc. Sunetul se propagă diferit în diverse medii, acestea influențând viteza de propagare și spectrul frecvențelor.

Examinarea prin analiza emisiei acustice este o metodă nedistructivă, care constă în înregistrarea emisiei acustice produse într-un material, ca urmare a stimulării acestuia într-un anumit mod (presare, îndoire, lovire, încălzire, răcire, rupere etc.). Emisia acustică este un fenomen care constă în eliberarea rapidă a energiei, sub formă de unde elastice, care se propagă într-un material şi pot fi detectate la suprafaţa acestuia.

Istoric

In anul 1960 s-au facut primele observatii privind posibilitatile de a se detecta fisurile din vasele si recipientii sub presiune prin captarea si analiza semnalelor acustice generate de propagarea fisurilor.

Primele aplicatii ale emisiei acustice in controlul nedistructiv au fost semnalate incepand cu anul 1964, dar studiul sistematic al fenomenului denumit emisie acustica a inceput dupa anul 1980. S-a conturat astfel o noua metoda de control nedistructiv bazata pe analiza emisiei acustice care poarta informatii despre structura materialului, continuitatea acestuia, evolutia unor discontinuitati etc.

Metoda emisiei acustice

Metoda se bazează pe eliberarea bruscă, sub formă de impulsuri acustice a unei părţi din energia de deformaţie acumulată de un corp în urma solicitării mecanice.

În cazul materialelor compozite există o varietate largă de mecanisme recunoscute responsabile pentru generarea emisiei acustice, pornind de la apariţia dislocaţiilor, până la propagarea ruperii, incluzând delaminări, microfisurări ale matricei, ruperi de fibre şi desprinderi ale fibrelor de matrice. Semnalele acustice pot fi detectate cu traductoare piezoelectrice aflate în contact printr-un mediu de cuplare cu suprafaţa materialului care se investighează, semnalele fiind înregistrate şi analizate electronic.

O instalaţie pentru studiul structurilor din materiale compozite cu metoda emisiei acustice cuprinde: traductoare (senzori), un echipament de bază pentru analiza semnalului (amplificator, filtru, aparatură pentru achiziţia şi procesarea datelor) şi câteva dispozitive pentru încărcarea structurii .

Metoda emisiei acustice este aplicată în acelaşi mod atât pentru materiale compozite cu matrice polimerică (vase sub presiune, structuri de automobile şi aeronautice etc.) cât şi pentru cele cu matrice metalică.

Investigarea unui produs metalic prin aceasta metoda consta, in principal, din urmatoarele: - solicitarea produsului cu o forta crescatoare prin: indoire, presare, lovire etc.- solicitarea produce deformatii, ruperi, modificari de structura etc. insotite de emisie acustica; - detectarea, inregistrarea si analiza emisiei acustice pentru punerea in evidenta a informatiilor ce caracterizeaza materialul si comportamentul in timpul solicitarii.

Caracterizarea semnalelor de emisie acustica:

Caracterizarea semnalelor de emisie acustica are ca scop identificarea surselor si evaluarea semnificatiei lor.Obiectul unei incercari de emisie acustica este acela de a detecta prezenta surselor de emisie si de a oferi cat mai multe informatii despre aceste surse.

Modalitatile de detectare si localizare a surselor este deja bine stabilita ,iar semnalele de emisie acustica pot oferi o mare cantitate de informatii despre sursa si materialul sau structura investigata.

Semnalele de emisie acustica sunt influentate de tipul sursei,drumul parcurs de la sursa la senzor,caracteristicile senzorului,sistemul de masurare.Din cauza dificultatilor de descriere a semnalelor ,caracterizarea surselor este adeseori dificila,informatia este extrasa prin diverse metode,pornind de la simpla masurare a parametrilor undei ,pana la metode care folosesc inteligenta artificiala(tehnici de recunoastere a modelului).

Tipuri de semnale de emisie acustica

Emisia poate fi sub forma discreta sau sub forma continua.Aceste doua tipuri se intalnesc rar complet separate unul de celalalt,ele fiind de cele mai multe ori suprapuse sau combinate.

Emisia discrete este acel tip de emisie la care amplitudinea semnalelor depaseste,in general,cu mult zgomotul de fond,iar durata lor este foarte scurta : de la cateva microsecunde la cateva milisecunde. In cazul acestui tip de emisie, semnalele individuale sunt foarte bine separate in timp unul fata de celalalt si cresc rapid pana la amplitudinea maxima,scazand apoi exponential pana la nivelul zgomotului de fond.

Emisia continua este emisia la care semnalele,in general de amplitudini relative mici,se deruleaza intr-o succesiune atat de rapida,incat nu pot fi deosebite unele de altele.

Fenomenul de emisie acustica poate fi generat de: - aparitia si cresterea fisurilor; - scurgerea fluidelor prin interstitii; - lichefierea si solidificarea materialelor; - transformarile de faza in stare solida (de exemplu, formarea martensitei); - microfrecarile intre suprafetele fisurilor sau intre alte suprafete, fara deplasari macroscopice; - degajarile de gaze in timpul coroziunii; - miscarile structurale de dislocare, in domeniul deformatiilor elastice; - realinierea domeniilor magnetice si cresterea acestora (zgomotul Barkhausen); - defectari in instalatiile electrice (strapungerea izolatiilor, descarcari de condensatoare); - spargerea peliculelor de oxizi, acoperiri de protectie, zgura; - desprinderea aschiilor la prelucrarea prin aschiere; - fenomenul de cavitatie etc.

Echipamentul de analiza al semnalelor de emisie acustica realizeaza doua functii principale:

a) Analiza intensitatii fenomenelor de emisie acustica realizata prin masurarea numarului deevenimente de emisie acustica si prin masurarea unor parametrii caracteristici acestor evenimente, cum ar fi numarul de oscilatii, aria de sub curba de emisie acustica, amplitudinea maxima a oscilatiilor.Marimile masurate, cu exceptia tensiunii de varf, date in volti pot fi date atat sub forma de rata de aparitie pe interval de timp bine determinate, selectabile de la panoul frontal, cat si sub forma cumulata.

b) Localizarea in plan a surselor de emisie acustica prin masurarea timpilor relativi de propagare prin excitarea a 4 traductoare dispuse intr-o geometrie cunoscuta pe corpul metalic testat.

Aplicatii ale metodei

In ultimii ani,controlul prin analiza emisiei acustice a capatat o dezvoltare puternica datorita progreselor spectaculoase inregistrate in electronica si in tehnica de calcul.

In momentul de fata,controlul prin emisie acustica se aplica in urmatoarele situatii ca metoda de control nedistructiv,la stabilirea nivelului calitatii unor produse, si anume:-caracterizarea comportamentului materialelor metalice si nemetalice in cazul unor solicitari mecanice,termice,chimice;-caracterizarea materialelor component;-caracterizarea imbinarilor lipite;-stabilirea nivelului de calitate al cusaturilor sudate:

~Controlul proceselor de fabricare a materialelor;~Controlul proceselor de prelucrare a materialelor;

-la supravegherea proceselor de exploatare,ca de exemplu: ~Controlul constructiilor sudate;

~Controlul recipientelor sub presiune;~Controlul aeronavelor spatiale.

ComparatieFaţă de procedeele ultrasonice, unde un singur traductor scanează mecanic suprafaţa

structurii, o dispunere corectă a traductoarelor utilizate în emisia acustică, poate duce la o analiză rapidă şi precisă a structurii studiate, cu posibilitatea prelucrării datelor pe calculator.

Spre deosebire de procedeele ultrasonice sau de cele radiografice, unde defectele se pot localiza foarte precis, în cazul emisiei acustice acestea nu pot fi depistate cu precizie din punct de vedere a poziţiei lor.

Traductoarele folosite pentru analiza cu tehnica emisiei acustice sunt similare celor utilizate în investigarea cu unde ultrasonice, în acest caz fiind necesară o sensibilitate mai

mare a acestora, în special pentru frecvenţe cuprinse între 100-500 Hz, unde pentru structuri din materiale compozite se obţine un semnal de emisie foarte bun.

În comparaţie cu alte tehnici experimentale nedistructive, tehnica emisiei acustice oferă posibilitatea rapidă a nominalizării unei varietăţi mari de deteriorări care pot să apară în structurile din materiale compozite, în urma solicitărilor la care sunt supuse.

Bibliografie:

[1]-https://ro.wikipedia.org/wiki/Acustic%C4%83[2]-http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2007/04/22/controlul-calitatii-elementelor-de-constructii-v-metode-acustice/#.VxYeLjCLTIU[3]-http://www.rmgc.ro/Content/uploads/uploads_eia/impactul-potential/zgomot-vibratii/04.3-zgomot-si-vibratii.pdf[4]-http://www.proiecte.ro/fizica/emisie-acustica-18850[5]-http://documents.tips/documents/emisie-acustica.html