RU2498293C2 - Method of determining coordinates of acoustic emission source - Google Patents
Method of determining coordinates of acoustic emission source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498293C2 RU2498293C2 RU2011154726/28A RU2011154726A RU2498293C2 RU 2498293 C2 RU2498293 C2 RU 2498293C2 RU 2011154726/28 A RU2011154726/28 A RU 2011154726/28A RU 2011154726 A RU2011154726 A RU 2011154726A RU 2498293 C2 RU2498293 C2 RU 2498293C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic emission
- emission source
- distance
- coordinates
- modes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности, на объектах транспорта.The invention relates to non-destructive testing methods and can be used in the chemical, petrochemical, energy, metallurgical industries, in transport facilities.
Известен способ определения расстояния между источником и приемником сигналов акустической эмиссии (SV 741142 A1, МПК G01N 29/04, дата подачи заявки 23.10.1978).A known method of determining the distance between the source and receiver of acoustic emission signals (SV 741142 A1, IPC G01N 29/04, filing date 23.10.1978).
Сущность известного способа заключается в следующем. На контролируемое изделие устанавливают преобразователи акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают по двум каналам сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, измеряют интервалы времени между моментами появления сигналов в разных каналах, принимая за моменты появления сигналов сигналы двух выделенных мод волны Лэмба, и определяют расстояние между источником и приемником по измеренным интервалам и скорости распространения сигналов.The essence of the known method is as follows. Acoustic emission transducers are installed on the controlled product, the product is loaded, acoustic emission signals generated by the product defect are received on two channels, the time intervals between the moments of appearance of signals in different channels are measured, taking the signals of two selected Lamb wave modes as the moments of appearance of the signals, and the distance between source and receiver for measured intervals and signal propagation velocity.
Недостатками данного способа являются сложность реализации, так как для регистрации каждой из двух мод волны Лэмба требуется наличие своего преобразователя и измерительного канала, при этом необходимо определять момент прихода каждой моды и измерять интервалы времени, т.е. использовать пороговый метод обнаружения сигналов, обладающий большой погрешностью. В дополнение, данный способ предполагает использование направленных преобразователей, а для этого необходимо знать заранее направление, с которого придет сигнал. Кроме того, скорость распространения мод волны Лэмба зависит от частоты и две разные моды могут иметь одинаковую скорость на разных или одной частоте. Необходимость учитывать это обстоятельство значительно усложняет задачу и сказывается точности определения расстояния.The disadvantages of this method are the implementation complexity, since each of the two modes of the Lamb wave requires registration of its own converter and a measuring channel, and it is necessary to determine the moment of arrival of each mode and measure the time intervals, i.e. use the threshold signal detection method, which has a large error. In addition, this method involves the use of directional converters, and for this it is necessary to know in advance the direction from which the signal will come. In addition, the propagation velocity of the Lamb wave modes depends on the frequency and two different modes can have the same speed at different or the same frequency. The need to take this into account greatly complicates the task and affects the accuracy of determining the distance.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии (RU 2397490 С2, МПК G01N 29/14, дата подачи заявки 07.08.2007), заключающийся в том, что на контролируемом изделии, представляющем из себя плоский лист, устанавливают преобразователь акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом, регистрируют моды волн Лэмба 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.Closest to the technical nature of the present invention is a method for determining the distance between the transducer and the source of acoustic emission (RU 2397490 C2, IPC G01N 29/14, filing date 07.08.2007), which consists in the fact that on the controlled product, which is a flat the sheet, the acoustic emission transducer is installed, the product is loaded, the acoustic emission signals generated by the defect are received, the Lamb wave modes are recorded in the form of a wave packet, after which the time-frequency The dependence on the spectrograms identifies the energy maxima of the antisymmetric and symmetric modes, and the distance between the transducer and the acoustic emission source is calculated by the difference in the time of arrival of the energy maxima at the selected frequencies.
Недостатком данного способа является то, что в определении положения источника акустической эмиссии возникает неопределенность, так как геометрическое место точек (координат источника), равноудаленных от данной (приемника акустической эмиссии), представляет собой, на плоском образце, окружность радиуса, равного определяемому расстоянию до источника (Фиг.1), а на цилиндрическом образце, например трубопроводе, геометрическое место точек, равноудаленных от данной по образующей поверхности (Фиг.2).The disadvantage of this method is that uncertainty arises in determining the position of the acoustic emission source, since the geometrical location of the points (source coordinates) equidistant from this (acoustic emission receiver) is, on a flat sample, a circle of radius equal to the determined distance to the source (Figure 1), and on a cylindrical sample, such as a pipeline, the geometric location of points equidistant from the given along the generatrix surface (Figure 2).
С учетом того, что дальность локации может достигать величин порядка десятков метров, ценность информации о расстоянии до источника акустической эмиссии становится чрезвычайно незначительной, особенно в реальных испытаниях, например, на трубопроводах.Given the fact that the location range can reach values of the order of tens of meters, the value of information about the distance to the acoustic emission source becomes extremely insignificant, especially in real tests, for example, in pipelines.
Задачей изобретения является повышение точности определения местоположения источника акустической эмиссии.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the location of the source of acoustic emission.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии, заключающемся в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователь акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом, регистрируют моды волн Лэмба 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 времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах. Согласно изобретению на контролируемом изделии устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, определяют расстояние от источника до каждого из преобразователей и затем рассчитывают координаты дефекта изделия - источника акустической эмиссии.The problem is solved in that in the method for determining the distance between the transducer and the acoustic emission source, which consists in the fact that the acoustic emission transducer is installed on the controlled product, the product is loaded, acoustic emission signals generated by the defect are received, Lamb wave modes are recorded in the form of a wave packet, after the representation of which by the time – frequency dependence, the energy maxima of antisymmetric and symmetric modes are distinguished in the spectrograms, and the distance between the transducer and the source of acoustic emission are calculated from the time of arrival of the energy maxima at the selected frequencies. According to the invention, two acoustic emission transducers are installed on the monitored product, the distance from the source to each of the transducers is determined, and then the coordinates of the product defect, the acoustic emission source, are calculated.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в следующем. За счет одновременного определения расстояний от источника акустической эмиссии до двух преобразователей, разнесенных на некоторое расстояние друг от друга, появляется возможность определения по данным измерения одного импульса акустической эмиссии координат источника акустической эмиссии, что значительно повышает практическую ценность метода.The technical result of the invention is expressed as follows. By simultaneously determining the distances from the acoustic emission source to two transducers spaced a certain distance from each other, it becomes possible to determine the coordinates of the acoustic emission source from the measurement data of one acoustic emission pulse, which significantly increases the practical value of the method.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На испытуемом изделии - металлическом листе, трубопроводе и т.д. устанавливают два преобразователя акустической эмиссии (ПАЭ), подсоединенные к измерительному каналу системы. Сигнал акустической эмиссии, генерируемый имеющимся в изделии дефектом или имитируемый с помощью источника Хсу-Нильсена регистрируется ПАЭ, осциллографом, подвергается непрерывному вейвлет-преобразованию и представляется в координатах время-частота.The proposed method is implemented as follows. On the test product - a metal sheet, pipe, etc. install two acoustic emission transducers (PAEs) connected to the measuring channel of the system. The acoustic emission signal generated by a defect in the product or simulated using a Hsu-Nielsen source is recorded by the PAE, an oscilloscope, subjected to continuous wavelet transform and presented in time-frequency coordinates.
Далее на спектрограммах выделяют энергетические максимумы A1(f,t), A2(f,t) -антисимметричных и/или S1(f,t), S2 (f,t) - симметричных мод сигналов ПАЭ одного и другого, анализируя частотно-временные представления Ai(f,t) и/или Si(f,t) (i=1,2) определяют разницу Ti во времени прихода разных мод на разных или одной частоте, или одной моды на разных частотах, а координаты источника акустической эмиссии рассчитывают по формулам:Then, the energy maxima of A 1 (f, t), A 2 (f, t) -antisymmetric and / or S 1 (f, t), S 2 (f, t) - symmetric modes of PAE signals of one and the other are distinguished on the spectrograms, analyzing the time-frequency representations A i (f, t) and / or S i (f, t) (i = 1,2) determine the difference T i in time of arrival of different modes at different or one frequency, or one mode at different frequencies , and the coordinates of the acoustic emission source are calculated by the formulas:
а) для плоских образцов (Фиг.3) - декартовы координаты (ху) - по разнице во времени прихода энергетических максимумов разных мод на разных или одной частоте:a) for flat samples (Figure 3) - Cartesian coordinates (xy) - according to the difference in time of arrival of the energy maxima of different modes at different or one frequency:
где υA, υS - скорости прихода энергетических максимумов антисимметричной и симметричной мод соответственно;where υ A , υ S are the arrival rates of the energy maxima of the antisymmetric and symmetric modes, respectively;
Ti,A-S - разница во времени прихода энергетических максимумов антисимметричной и симметричной мод в первом (i=1) и во втором (i=2) ПАЭ; а=yo2-yo2 - расстояние между ПАЭ;T i, AS is the difference in the arrival time of the energy maxima of the antisymmetric and symmetric modes in the first (i = 1) and second (i = 2) PAEs; a = y o2 -y o2 is the distance between the PAE;
для расчета координат по разнице во времени прихода энергетических максимумов одной моды на разных частотах:to calculate the coordinates according to the difference in time of arrival of the energy maxima of one mode at different frequencies:
где υf1, υf2 - скорости прихода энергетических максимумов симметричной либо антисимметричной моды на частотах f1 и f2;where υ f1 , υ f2 are the arrival rates of the energy maxima of the symmetric or antisymmetric mode at frequencies f 1 and f 2 ;
T1,f1-f2, T2,f1-f2 - разницы во времени прихода энергетических максимумов симметричной либо антисимметричной моды на частотах f1 и f2 на первый и второй ПАЭ соответственно;T 1, f1-f2 , T 2, f1-f2 are the differences in the time of arrival of the energy maxima of the symmetric or antisymmetric mode at frequencies f 1 and f 2 at the first and second PAEs, respectively;
б) для тонкостенных цилиндрических образцов радиуса r - цилиндрические координаты (ρ, z, φ):b) for thin-walled cylindrical samples of radius r - cylindrical coordinates (ρ, z, φ):
где D - диаметр цилиндрического образца.where D is the diameter of the cylindrical sample.
Сечение z1=z2 цилиндрического образца, содержащее дефект, определяется однозначно.The cross section z 1 = z 2 of a cylindrical sample containing a defect is uniquely determined.
Дисперсионные экспериментальные кривые скоростей υA(f) и υS(f) мод волн Лэмба могут быть рассчитаны методом конечных элементов для конкретного материала и геометрии изделия либо определены экспериментально при возбуждении импульса акустической эмиссии имитатором в точке с известными координатами.The experimental dispersion velocity curves υ A (f) and υ S (f) of the Lamb wave modes can be calculated by the finite element method for a specific material and product geometry or determined experimentally by excitation of an acoustic emission pulse by a simulator at a point with known coordinates.
На Фиг.1 представлено возможное положение источника акустической эмиссии при определении расстояния на плоских образцах с помощью одного ПАЭ. Определяемое расстояние R удовлетворяет уравнению х2+y2=R2 в декартовых координатах.Figure 1 shows the possible position of the acoustic emission source when determining the distance on flat samples using one PAE. The determined distance R satisfies the equation x 2 + y 2 = R 2 in Cartesian coordinates.
D - преобразователь акустической эмиссии.D - acoustic emission transducer.
На Фиг.2 представлено возможное положение источника акустической эмиссии при определении расстояния на цилиндрических образцах с помощью одного ПАЭ. Определяемое расстояние R удовлетворяет уравнению ρ2φ2+z2=R2 в цилиндрических координатах;Figure 2 shows the possible position of the acoustic emission source when determining the distance on cylindrical samples using one PAE. The determined distance R satisfies the equation ρ 2 φ 2 + z 2 = R 2 in cylindrical coordinates;
ρ=r, где r - радиус цилиндрической поверхности.ρ = r, where r is the radius of the cylindrical surface.
На Фиг.3 представлено возможное положение источника акустической эмиссии в случае применения двух ПАЭ на плоских образцах - это две точки u1 и u2 плоскости декартовыми координатами.Figure 3 shows the possible position of the acoustic emission source in the case of using two PAEs on flat samples - these are two points u 1 and u 2 of the plane with Cartesian coordinates.
а - расстояние между ПАЭ D1 и D2. and - the distance between the PAE D 1 and D 2 .
На Фиг.4 представлено возможное положение источника акустической эмиссии в случае применения двух ПАЭ на цилиндрических образцах - это две точки u1 и u2 поверхности с цилиндрическими координатамиFigure 4 shows the possible position of the acoustic emission source in the case of using two PAEs on cylindrical samples - these are two points u 1 and u 2 of the surface with cylindrical coordinates
На Фиг.5 и 6 приведены данные для сигнала акустической эмиссии, полученные при испытании на медном плоском образце.Figures 5 and 6 show the data for the acoustic emission signal obtained by testing on a copper flat sample.
В верхней части каждой фигуры приведены акустические импульсы, зарегистрированные пьезоэлектрическим приемником акустической эмиссии и оцифрованные с помощью аналого-цифрового преобразователя. Частота оцифровки импульсов - 6,25 МГц.Acoustic pulses recorded by a piezoelectric acoustic emission receiver and digitized using an analog-to-digital converter are shown at the top of each figure. The pulse sampling frequency is 6.25 MHz.
В нижней части каждой фигуры приведены частотно-временные представления каждого импульса, полученные в результате непрерывного вейвлет-преобразования.The lower part of each figure shows the time-frequency representations of each pulse obtained as a result of a continuous wavelet transform.
Полученного в результате вейвлет-преобразования данные для расчета, когда проводили калибровочные измерения скоростей υS и υA симметричной и антисимметричной волн Лэмба:The calculation data obtained as a result of the wavelet transform, when we performed the calibration measurements of the velocities υ S and υ A of the symmetric and antisymmetric Lamb waves:
Тогда значение скоростей υS и υA соответствующих мод при расстоянии а=0,5 м между ПАЭ D1 и D2: υS=2854 м/с, υA=2180 м/с, а искомые координаты источника акустической эмиссии: x1=x2=0, y1=y2=1,38 м. Ошибка в определении координат не превысила 10%.Then the velocity values υ S and υ A of the corresponding modes at a distance of a = 0.5 m between the PAE D 1 and D 2 : υ S = 2854 m / s, υ A = 2180 m / s, and the desired coordinates of the acoustic emission source: x 1 = x 2 = 0, y 1 = y 2 = 1.38 m. The error in determining the coordinates did not exceed 10%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154726/28A RU2498293C2 (en) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | Method of determining coordinates of acoustic emission source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154726/28A RU2498293C2 (en) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | Method of determining coordinates of acoustic emission source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011154726A RU2011154726A (en) | 2013-07-10 |
RU2498293C2 true RU2498293C2 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=48787530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154726/28A RU2498293C2 (en) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | Method of determining coordinates of acoustic emission source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498293C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107727744A (en) * | 2017-10-19 | 2018-02-23 | 中南大学 | Acoustic emission source locating method and system for rock mechanics triaxial test |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985024A (en) * | 1975-02-28 | 1976-10-12 | Grumman Corporation | Acoustic emission process and system for improved flaw source location |
SU987510A1 (en) * | 1980-08-22 | 1983-01-07 | Тамбовский институт химического машиностроения | Method of determination of acoustic emission source coordinates in two-dimensioonal objects |
SU1539652A1 (en) * | 1988-01-05 | 1990-01-30 | Предприятие П/Я Р-6542 | Method of determining coordinates of sources of acoustic emission |
SU1730573A1 (en) * | 1989-10-27 | 1992-04-30 | Научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Method of determination of coordinates of acoustic emission sources |
US6065342A (en) * | 1997-10-01 | 2000-05-23 | Rolls-Royce Plc | Apparatus and a method of locating a source of acoustic emissions in an article |
RU2397490C2 (en) * | 2007-08-07 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (ОАО "ИркутскНИИхиммаш") | Method of determining distance between converter and source of acoustic emission |
-
2011
- 2011-12-30 RU RU2011154726/28A patent/RU2498293C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985024A (en) * | 1975-02-28 | 1976-10-12 | Grumman Corporation | Acoustic emission process and system for improved flaw source location |
SU987510A1 (en) * | 1980-08-22 | 1983-01-07 | Тамбовский институт химического машиностроения | Method of determination of acoustic emission source coordinates in two-dimensioonal objects |
SU1539652A1 (en) * | 1988-01-05 | 1990-01-30 | Предприятие П/Я Р-6542 | Method of determining coordinates of sources of acoustic emission |
SU1730573A1 (en) * | 1989-10-27 | 1992-04-30 | Научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Method of determination of coordinates of acoustic emission sources |
US6065342A (en) * | 1997-10-01 | 2000-05-23 | Rolls-Royce Plc | Apparatus and a method of locating a source of acoustic emissions in an article |
RU2397490C2 (en) * | 2007-08-07 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (ОАО "ИркутскНИИхиммаш") | Method of determining distance between converter and source of acoustic emission |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107727744A (en) * | 2017-10-19 | 2018-02-23 | 中南大学 | Acoustic emission source locating method and system for rock mechanics triaxial test |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011154726A (en) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Clough et al. | Circumferential guided wave EMAT system for pipeline screening using shear horizontal ultrasound | |
JP7053616B2 (en) | Determining the thickness of the area of a wall-shaped structure or plate-shaped structure | |
EP2029966B1 (en) | Acoustic method and system of measuring material loss from a solid structure | |
CN110108402A (en) | A kind of non-linear Lamb wave frequency mixing method measured for stress distribution in sheet metal | |
US11092573B2 (en) | Apparatus, systems, and methods for determining nonlinear properties of a material to detect early fatigue or damage | |
US7779693B2 (en) | Method for nondestructive testing of pipes for surface flaws | |
US10585069B2 (en) | Detection, monitoring, and determination of location of changes in metallic structures using multimode acoustic signals | |
CN104457635A (en) | Ultra-thin coating thickness uniformity lossless detection method based on Welch method spectral estimation | |
JP2013130572A (en) | Ultrasonic thickness measurement method and instrument | |
CN112154324B (en) | Using multimode acoustic signals to detect, monitor and determine the location of changes in metal structures | |
Greenhall et al. | Noninvasive acoustic measurements in cylindrical shell containers | |
JP5507279B2 (en) | Ultrasonic inspection method and apparatus | |
RU2397490C2 (en) | Method of determining distance between converter and source of acoustic emission | |
CN113533504A (en) | Sub-surface crack quantitative measurement method based on laser ultrasonic surface wave frequency domain parameters | |
RU2498293C2 (en) | Method of determining coordinates of acoustic emission source | |
RU2523077C1 (en) | Method of locating defects | |
US10620162B2 (en) | Ultrasonic inspection methods and systems | |
Clough et al. | Evaluating an SH wave EMAT system for pipeline screening and extending into quantitative defect measurements | |
JP2003149214A (en) | Nondestructive inspecting method and its apparatus using ultrasonic sensor | |
RU2405140C1 (en) | Method of determining graininess characteristics of flat metal articles using ultrasound | |
Gushchina et al. | Development of the experimental equipment for measuring the velocity of ultrasonic waves with high accuracy | |
RU2570097C1 (en) | Method of ultrasonic echo-pulse thickness gauging | |
RU2783297C2 (en) | Method for ultrasonic inspection of conductive cylindrical objects | |
RU2569039C2 (en) | Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves | |
RU2589751C2 (en) | Method of determining the average grain diameter of metal products and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131231 |