DE2950869A1

DE2950869A1 - Quality testing, esp. of variable loaded test-pieces - subdividing measured variables into sections forming different thresholds

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Publication number: DE2950869A1
Application number: DE19792950869
Authority: DE
Inventors: Horst Artur Dr.-Ing. 4600 Dortmund Crostack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-18
Filing date: 1979-12-18
Publication date: 1981-06-25

Abstract

The analysis of the acoustic emissions is controlled by at least one specific characteristic variable of the test piece. This variable is subdivided into sections. Already analysed acoustic emissions are fed to counters having different thresholds. These counters are controlled by characteristic variables of the test piece which are measured in parallel and the difference quotient is formed from the pair. An amplifier with an a-d converter is used for subdividing the characteristic variables of the test piece into sections. A logic circuit links together several characteristic variables. A differentiating device determines the start and end of the sections and a pulse generator forms control pulses. Reliable results are obtained even when loading conditions vary.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Qualitäts- Process and facility for quality

Prüfung von Werkstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Qualitätsprüfung von Werkstoffen, Bauteilen, Maschinen und Anlagen mittels Schallemissionsanalyse innerhalb vorgegebener Abschnitte. Die Erfindung soll vornehmlich in der Werkstoffprüfung, der Qualitätssicherung sowie in der Bauteil-, Maschinen- und Anlagen-Überwachung angewendet werden. Testing of materials The invention relates to a method and Facility for quality testing of materials, components, machines and systems by means of acoustic emission analysis within specified sections. The invention should primarily be used in materials testing, quality assurance as well as in component, Machine and system monitoring can be applied.

Bei der Beanspruchung von Werkstoffen sowie dem Betrieb von Maschinen und Anlagen können Geräusche auftreten, die mit Vorgängen im Innern der Teile beziehungsweise Aggregate verbunden sind und zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit und der Eigenscha8hn der Bauteile analysiert werden sollen. Da die emittierten Signale (Schallemissionen), zum Beispiel von sich ausbreitenden Rissen, einen Aufschluss über den Zustand und gegebenenfalls den Schädigungsgrad von Bauteilen ermöglichen, sind sie hervorragend zur Prüfung geeignet.When stressing materials and operating machines and equipment may make noises associated with what is happening inside the parts respectively Aggregates are connected and used to assess functionality and property the components are to be analyzed. Since the emitted signals (sound emissions), for example from spreading cracks, an indication of the condition and possibly the degree of damage of components are they are ideally suited for testing.

Diese Schallemissionen werden in der Regel in ihrer Gesamtheit oder innerhalb vorgegebener Zeitabschnitte aufsummiert. Bei dieser Art der Analyse entstehen einige entscheidene Nachteile: In einem Bauteil mit grösseren Querschnitt treten bei gleichem Belastungszustand wesentlich mehr Schallquellen auf als in einem kleineren, zum Beispiel bei plastischer Verformung. Eine gleich hohe Anzahl von Schallemissionen kann somit bei Aufsummierung ihrer Gesamtheit oder nur in vorgegebenen Zeitabschnitten sehr unterschiedliche Schädigungen anzeigen. Damit ist aber eine direkte Zuordnung zwischen der Schallemission und dem Ausmass des Schadens nicht möglich.These noise emissions are usually in their entirety or summed up within specified time periods. With this type of analysis arise some decisive disadvantages: Step into a component with a larger cross-section with the same load condition, there are significantly more sound sources than in a smaller one, for example in the case of plastic deformation. The same number of noise emissions can thus be summed up in their entirety or only in specified time segments show very different damages. But this is a direct assignment between the noise emission and the extent of the damage is not possible.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass die Aufsummierung der Schallemissionen innerhalb vorgegebener Zeitabschnitte bei Änderung der Geschwindigkeit des Prüf- oder Belastungsvorganges ein falsches Bild über den Zustand des Prüflings ergibt (Dunegan, H.L. und H.T. Green, Factors affecting acoustic emission response from materials.Another major disadvantage is that the accumulation the noise emissions within specified time periods when the speed changes of the test or loading process gives a false picture of the condition of the test object results (Dunegan, H.L. and H.T. Green, Factors affecting acoustic emission response from materials.

Acoustic emission ASTM STP. 505. American Society for Testing and Materials, 1972 p. 100 - 113).Acoustic emission ASTM STP. 505. American Society for Testing and Materials, 1972 p. 100-113).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zur Qualitätsprüfung mittels Schallemissionsanalyse weiter zu entwickeln und zu verbessern, insbesondere soll durch die Erfindung erreicht werden, dass in einfacher Weise auch bei stich ändernden Beanspruchungsvorgängen des Prüflings einwandfreie Ergebnisse erzielt werden.The invention is based on the object of the known methods for quality testing by means of acoustic emission analysis and to be further developed improve, in particular should be achieved by the invention that in a simple Way, flawlessly even with stitch-changing stress processes on the test object Results are achieved.

Die Erfindung besteht darin, dass die Analyse der Schallemissionen mittels mindestens einer spezifischen Kenngrösse des Prüflings, die in Abschnitte unterteilt wird, gesteuert wird.The invention consists in the analysis of sound emissions by means of at least one specific parameter of the test item, which is divided into sections is divided, is controlled.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Analyse der Schallemissionen auch bei wechselnder Geschwindigkeit des Prüf- oder Belastungsvorganges des Prüflings eindeutig richtige Werte über den Zustand desselben ergibt. Weitere Vorteile bestehen darin, dass - eine direkte Zuordnung zwischen Schallemission und Bauteilzustand auf automatischem Wege ererfolgt - durch die Zuordnung der Betriebszustand und das Ausmass einer eventuell vorhandenen Schädigung abgeschätzt werden kann - durch die Zuordnung weiterhin eine Veränderung des Schadensablaufs direkt erfasst werden kann - die Auswertung in Realzeit erfolgt - das Ergebnis von subjektiven Bewertungen des Prüfpersonals unabhängig ist.The decisive advantage of the method according to the invention is there in that the analysis of sound emissions even with changing speed of the test or loading process of the test object clearly correct values over the State of the same results. Further advantages are that - a direct assignment between the noise emission and the condition of the component is carried out automatically - by the assignment of the operating status and the extent of any damage that may be present can be estimated - through the assignment, a change in the course of the damage continues can be recorded directly - The evaluation takes place in real time - the result is independent of the subjective evaluations of the test personnel.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird vorgeschlagen, das bereits analysierte Schallemissionen Zählern mit unterschiedlichen Schwellen zugeführt werden, die von parallel gemessenen Kenngrössen des Prüflings gesteuert werden, wobei der Differenzenquotient aus beiden gebildet wird. Hierdurch wird der Vorteil einer Klassifizierung des Prüflingszustandes in verschiedene Grössenordnungen erzielt.In a further embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the already analyzed sound emissions counters with different thresholds are fed, which are controlled by parameters measured in parallel of the test object where the difference quotient is formed from the two. This will make the Advantage of a classification of the test item condition in different orders of magnitude achieved.

Neu und vorteilhaft ist auch die von der Erfindung vorgeschlagene Einrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterteilung der Kenngrössen des Prüflings in der Grösse nach frei wählbare Abschnitte ein Verstärker mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Wandler dient.The one proposed by the invention is also new and advantageous Device for carrying out the aforementioned procedure. This is characterized by that to subdivide the parameters of the test object in size according to freely selectable Sections an amplifier with a downstream analog-to-digital converter is used.

Diese Einrichtung erlaubt in einfacher und kostensparender Weise die für den Prüfvorgang gebildeten Abschnitte frei zu wählen, d.h. beliebig zu spreizen.This facility allows in a simple and cost-saving manner Sections formed for the test process can be freely selected, i.e. they can be expanded as required.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Zum leichteren Verständnis ist in der anliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention can be carried out in various ways. To the An exemplary embodiment is shown in the accompanying drawing for easier understanding shown.

Parallel zum Empfang der Schallsignale (11) werden am Prüfling 10 Menstellen (25, 26) eingerichtet, mit der Aufgabe, mindestens eine werkstoffspezifische Kenngrösse, wie den Verformungs oder Belastungszustand zu erfassen (zum Beispiel Dehnung, Druck, Temperatur, Korrosionsausmass oder andere).At the same time as the sound signals (11) are received, the test object 10 Menus (25, 26) set up with the task of at least one material-specific To record parameters such as the deformation or load condition (for example Strain, pressure, temperature, extent of corrosion or others).

Mit dieser Kenngrösse wird nun die Auswertung der Schallsignale automatisch in der Weise vorgenommen, dass die Schallemissionen jeweils innerhalb vorgegebener Veränderungen dieser Kenngrösse ausgewertet wird. Hierzu wird die Kenngrösse in einen elektrischen Spannungswert umgesetzt (25, 26), dessen Veränderung durch eine einstellbare Schrittweite (Amplitudendifferenz) (29, 30) erfasst wird.With this parameter, the evaluation of the sound signals is now carried out automatically Made in such a way that the noise emissions are each within specified Changes in this parameter are evaluated. For this purpose, the parameter in an electrical voltage value converted (25, 26), the change of which by a adjustable step size (amplitude difference) (29, 30) is detected.

Innerhalb der einzelnen Schritte werden die Schallimpulse erst analysiert (13, 14, 15) und dann gezählt (16, 17, 18) und nach jedem Schritt der Meßwert abgespeichert (19, 20, 21) und ausgegeben (22, 23, 24).The sound impulses are first analyzed within the individual steps (13, 14, 15) and then counted (16, 17, 18) and the measured value stored after each step (19, 20, 21) and output (22, 23, 24).

An dem Prüfling 10 wird zum Beispiel seine Dehnung (Kenngrösse 1) erfasst. Parallel wird die Phase der anregenden Belastung, zum Beispiel der Schwingung, als Kenngrösse 2 ermittelt. Die Verknüpfung dieser beiden Grössen erlaubt es, den Dehnungszustand des Prüflings in ganz definierten Bereichen gezielt zu untersuchen.On the test item 10, for example, its elongation (parameter 1) recorded. In parallel, the phase of the stimulating load, for example the oscillation, determined as parameter 2. The combination of these two variables allows the To examine the state of strain of the test specimen in a targeted manner in well-defined areas.

Diese verknüpfte Grösse wird verstärkt und ergibt zusammen mit dem folgenden A/D-Wandler die Schrittweite bei der Ermittlung der Veränderung. Die Verstärkung ist einstellbar. Dabei können sowohl konstante Grössen (lineare Verstärkung) als auch beliebige Funktionen die Verstärkung steuern, so dass die gezielte Spreizung besonders interessierender Bereiche möglich ist.This linked size is reinforced and, together with the following A / D converter the step size when determining the change. The reinforcement is adjustable. Both constant quantities (linear amplification) and also any functions control the gain, so that the targeted spreading areas of particular interest is possible.

Um eventuell bei der Verknüpfung entstehende Gleichspannungen zu eliminieren, ist dem Verstärker 29 ein Gleichspannungsunterdrücker 28 vorgeschaltet worden.In order to eliminate any DC voltages that may arise during the connection, a DC voltage suppressor 28 has been connected upstream of the amplifier 29.

Die von dem A/D-Wandler 30 angezeigten Amplitudenveränderungen werden differenziert, so dass nur der Zeitpunkt der positiven und negativen Veränderungen angezeigt wird. Diese Veränderungen werden in Impulse umgeformt, die den Zählvorgang steuern. Parallel hierzu erfolgt eine Ausgabe, auch der absoluten Grösse (hinter dem A/D-Wandler) zu einer möglichen Registrierung.The amplitude changes indicated by the A / D converter 30 become differentiated so that only the timing of positive and negative changes is shown. These changes are converted into pulses that control the counting process steer. At the same time, there is an output, including the absolute size (behind the A / D converter) to a possible registration.

Der gleichzeitig mit den Kenngrössen aus der Anlage empfangene Schall wird gewandelt, verstärkt, analysiert und in Impulse geformt.The sound received from the system at the same time as the parameters is transformed, amplified, analyzed and shaped into impulses.

Die geformten Impulse werden dann einer Impulshöhenanalyse unterworfen. Die verschiedenen Impulse werden über einstellbare Diskriminatorschwellen den Zählern zugefhrt, deren Zählvorgang von den Kenngrössenimpulsen gesteuert wird.The shaped pulses are then subjected to pulse height analysis. The different impulses are via adjustable discriminator thresholds fed to the counters, the counting process of which is controlled by the parameter pulses.

Mit dem Ende des Zählvorganges übernehmen Speicher den Wert und starten die Zähler nach erfolgter Meßwertübernahme erneut. Von den Speichern werden die Werte dann ausgegeben.At the end of the counting process, the memory takes over the value and starts the counters again after the measured value has been accepted. The Values are then output.

Claims

Claims Procedure for quality testing of materials, components, Machines and systems by means of acoustic emission analysis within specified sections, characterized in that the analysis of the noise emissions by means of at least a specific parameter of the test subject, which is divided into sections, is controlled.

2. The method according to claim 1, characterized in that already analyzed sound emissions are fed to meters with different thresholds, which are controlled by parameters of the test object measured in parallel, with the Difference quotient is formed from both.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that to subdivide the parameters of the test item (10) an amplifier (29) followed by an amplifier (29) which can be freely selected in terms of size Analog-to-digital converter (30) is used.