RU2381498C1 - Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof - Google Patents
Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381498C1 RU2381498C1 RU2008143169/28A RU2008143169A RU2381498C1 RU 2381498 C1 RU2381498 C1 RU 2381498C1 RU 2008143169/28 A RU2008143169/28 A RU 2008143169/28A RU 2008143169 A RU2008143169 A RU 2008143169A RU 2381498 C1 RU2381498 C1 RU 2381498C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calibrated
- sensor
- sand
- test
- acoustic signal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к области измерительной техники и могут быть использованы для калибровки датчиков акустической эмиссии, применяемых при эксплуатации газовых скважин.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to calibrate acoustic emission sensors used in the operation of gas wells.
Известен способ аналогичного назначения, реализуемый в имитаторе сигналов акустической эмиссии, заключающийся в воспроизведении на входе калибруемого датчика акустической эмиссии (ДАЭ) тестового сигнала с помощью специального имитатора сигналов акустической эмиссии.A known method for a similar purpose, implemented in a simulator of acoustic emission signals, which consists in reproducing at the input of a calibrated acoustic emission sensor (DAE) a test signal using a special simulator of acoustic emission signals.
При помощи крепежного элемента имитатор крепится непосредственно на контролируемом изделии, являясь калибрующим узлом для калибровки измерительных трактов (а.с. ССС №1363057, кл. G01 №29/04, 1987).Using a fastener, the simulator is mounted directly on the product being monitored, being a calibrating unit for calibrating the measuring paths (AS CCC No. 1363057, class G01 No. 29/04, 1987).
Известно устройство аналогичного назначения, включающее волновод в виде упругого элемента с линейным законом деформации и концентраторов, а также хрупкое покрытие из регенерируемого материала (а.с. СССР №1363057, G01N 29/04, 1987).A device for a similar purpose is known, including a waveguide in the form of an elastic element with a linear law of deformation and concentrators, as well as a fragile coating of regenerated material (AS USSR No. 1363057, G01N 29/04, 1987).
Недостатком известных аналогов способа и устройства является невысокая точность калибровки ДАЭ, связанная с хаотичностью воспроизведения тестового сигнала.A disadvantage of the known analogues of the method and device is the low accuracy of the DAE calibration, associated with the randomness of the test signal reproduction.
Известен способ калибровки ДАЭ, заключающийся в воспроизведении на входе калибруемого датчика на различных частотах тестового акустического сигнала, подаваемого на чувствительный элемент через акустическую проставку, и измерении отклика датчика на тестовые сигналы на различных частотах с последующей обработкой результатов измерений на компьютере (Патент РФ №2321849, кл. G01N 29/04, G01N 29/30, 2008).A known method of calibrating the DAE, which consists in reproducing at the input of the calibrated sensor at different frequencies a test acoustic signal supplied to the sensor via an acoustic spacer, and measuring the response of the sensor to test signals at different frequencies, followed by processing the measurement results on a computer (RF Patent No. 2321849, CL G01N 29/04, G01N 29/30, 2008).
Данный способ принят за прототип.This method is adopted as a prototype.
В прототипе амплитуда тестового сигнала измеряется с помощью интерферометра.In the prototype, the amplitude of the test signal is measured using an interferometer.
Известно устройство для калибровки ДАЭ, содержащее блок управления, подключенный к задатчику тестового сигнала, измеритель амплитуды отклика калибруемого датчика на тестовый сигнал на различных частотах и блок обработки, включающий в себя усилитель, соединенный через плату аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с компьютером с подключенными к нему монитором и принтером (Патент РФ №2321849, кл. G01N 29/04, G01N 29/30, 2008).A device for calibrating a DAE is known, comprising a control unit connected to a test signal master, a meter for the amplitude of the response of the calibrated sensor to a test signal at various frequencies, and a processing unit including an amplifier connected via an analog-to-digital converter (ADC) board to a computer with connected to it with a monitor and printer (RF Patent No. 2321849, class G01N 29/04, G01N 29/30, 2008).
Данное устройство принято за прототип устройства для калибровки ДАЭ.This device is taken as a prototype device for calibrating the DAE.
Недостатком прототипов способа и устройства является невысокая точность калибровки. Это связано в случае способа с хаотичностью воспроизводимого акустического сигнала, а в случае устройства - с отсутствием прямого акустического сигнала на входе чувствительного элемента ДАЭ.The disadvantage of the prototype method and device is the low accuracy of the calibration. This is due, in the case of the method, to the randomness of the reproduced acoustic signal, and in the case of the device, to the absence of a direct acoustic signal at the input of the DAE sensitive element.
Техническим результатом, получаемым от внедрения способа и устройства, является повышение точности калибровки ДАЭ за счет воспроизведения четко выраженного тестового акустического сигнала, непосредственно воздействующего на чувствительный элемент калибруемого датчика без промежуточных акустических контактов.The technical result obtained from the introduction of the method and device is to increase the accuracy of the DAE calibration by reproducing a distinct test acoustic signal that directly affects the sensitive element of the calibrated sensor without intermediate acoustic contacts.
Данный технический результат в части способа достигают за счет того, что в известном способе калибровки ДАЭ, заключающемся в воспроизведении на входе калибруемого датчика на различных частотах тестового акустического сигнала и измерении отклика на тестовые сигналы на различных частотах при последующей обработке результатов измерений на компьютере, воспроизведение на входе калибруемого датчика на различных частотах тестового акустического сигнала проводят путем сбрасывания с фиксированной высоты на чувствительный элемент калибруемого датчика калиброванных по размеру частиц песка, причем сбрасывание калиброванных по размеру частиц песка на чувствительный элемент датчика проводят последовательно отдельными частицами с периодом их падения на чувствительный элемент датчика, не менее чем в 2÷3 раза превышающем максимальное значение измеренной длительности отклика калибруемого датчика на заданной частоте.This technical result in terms of the method is achieved due to the fact that in the known DAE calibration method, which consists in reproducing at the input of the calibrated sensor at different frequencies a test acoustic signal and measuring the response to test signals at different frequencies during subsequent processing of the measurement results on a computer, playback on the input of the calibrated sensor at various frequencies of the test acoustic signal is carried out by dropping from a fixed height to the sensitive element of a sensor of size-calibrated sand particles, moreover, dropping size-calibrated sand particles on a sensor element is carried out sequentially by individual particles with a period of their falling on the sensor element of the sensor, not less than 2 ÷ 3 times the maximum value of the measured response time of the calibrated sensor at a given frequency.
В части устройства данный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для калибровки ДАЭ, содержащем блок управления, подключенный к задатчику тестового акустического сигнала, измеритель амплитуды отклика калибруемого датчика на тестовый сигнал на различных частотах и блок обработки, включающий в себя усилитель, соединенный через плату АЦП с компьютером с подключенными к нему монитором и принтером, задатчик тестового акустического сигнала выполнен в виде накопителя песка с отверстием внизу, управляемого дозатора калиброванных по размеру частиц песка, расположенного на фиксированной высоте над чувствительным элементом калибруемого датчика, при этом управляемый дозатор выполнен в виде механически связанных наклонного желоба и ортогонально ориентированных вибраторов, причем с верхней частью желоба состыкован накопитель песка с отверстием внизу и вибратор, работающий в горизонтальной плоскости поперек желоба, а с нижней - вибратор, работающий в вертикальной плоскости, а управляемые входы вибраторов подключены к выходу блока управления.In terms of the device, this technical result is achieved due to the fact that in the known device for calibrating the DAE containing a control unit connected to a test acoustic signal generator, a meter for the amplitude of the response of the calibrated sensor to the test signal at various frequencies and a processing unit including an amplifier, connected through an ADC board to a computer with a monitor and printer connected to it, the test acoustic signal generator is made in the form of a sand accumulator with an opening at the bottom, controlled by a metering device calibrated by size of sand particles located at a fixed height above the sensitive element of the calibrated sensor, while the controlled metering device is made in the form of mechanically connected inclined grooves and orthogonally oriented vibrators, with a sand accumulator with an opening at the bottom and a vibrator operating in horizontal plane across the gutter, and from the bottom - a vibrator operating in a vertical plane, and the controlled inputs of the vibrators are connected to the output of the control unit I am.
Причем угол наклона желоба дозатора к горизонту равен (5÷15)°.Moreover, the angle of inclination of the gutter of the dispenser to the horizon is (5 ÷ 15) °.
Калибруемый ДАЭ установлен на сильфоне.Calibrated DAE mounted on the bellows.
Сверху чувствительного элемента ДАЭ установлена вертикально направляющая воронка.A vertical guide funnel is mounted on top of the DAE sensor.
Изобретения поясняются чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1а, б представлены диаграммы, поясняющие существо способа, на фиг.2 - схема устройства для реализации способа, на фиг.3 - диаграмма, поясняющая существо способа и работу устройства.On figa, b presents diagrams explaining the essence of the method, figure 2 is a diagram of a device for implementing the method, figure 3 is a diagram explaining the essence of the method and operation of the device.
Длительность отклика на отдельный удар зависит от выбора частоты в широком спектре выходного сигнала с калибруемого ДАЭ (см. фиг.1а, частоты А, В, С), а совпадение предыдущего отклика на удар с передним фронтом последующего удара искажает амплитудное распределение зарегистрированных откликов (см. фиг.1б, удары под номерами 2, 3 и 4).The duration of a response to an individual impact depends on the choice of frequency in a wide range of the output signal from the calibrated DAE (see Fig. 1a, frequencies A, B, C), and the coincidence of the previous response to the impact with the leading edge of the subsequent impact distorts the amplitude distribution of the recorded responses (see Fig.1b, blows under
Устройство (фиг.2) содержит блок 1 управления, подключенный к задатчику тестового акустического сигнала, выполненного в виде накопителя 2 песка, расположенного на фиксированной высоте. Внизу накопителя 2 выполнено отверстие. Задатчик также содержит дозатор калиброванных по размеру частиц песка, выполненный в виде наклонного желоба 3 и механически связанных с ним двух ортогонально ориентированных вибраторов 4 и 5. С верхней частью дозатора состыкован накопитель 2 песка и вибратор 4, вибрирующий шток которого работает поперек желоба 3 в горизонтальной плоскости. С нижней частью дозатора состыкован вибратор 5, работающий в вертикальной плоскости.The device (figure 2) contains a
Управляемые входы вибраторов 4 и 5 соединены с выходом блока управления.The controlled inputs of the
Калибруемый датчик обозначен под позицией 6. Выход датчика 6 подключен через усилитель и АЦП к компьютеру, осуществляющему статистическую обработку амплитуды откликов на удары частиц, соединенному с монитором и принтером (Блоки вторичной аппаратуры датчика 6 на фиг.2 не показаны).The calibrated sensor is indicated at 6. The output of the
Угол α наклона желоба 3 дозатора к горизонту равен (5÷15)° и вместе с вибратором 4 они определяют дебит подачи песка. Вибратор 5 осуществляет равномерное распределение частиц по желобу. Датчик 6 может быть установлен на сильфоне (на фиг.2 не показан) с целью акустической развязки.The angle α of inclination of the
Сверху чувствительного элемента датчика 6 может быть установлена направляющая воронка 7, юстирующая поток частиц на поверхность чувствительного элемента.A
Способ калибровки ДАЭ реализуется следующим образом.The calibration method of the DAE is implemented as follows.
С помощью задатчика тестового акустического сигнала на входе калибруемого датчика воспроизводится последовательность акустических сигналов - откликов на удары частиц на различных частотах. При этом из накопителя 2 калиброванных по размеру частиц песка на наклонный желоб 3 поступают частицы песка. Скорость движения частиц песка по желобу 3 задается наклоном желоба, а равномерность следования частиц и дебит потока частотой и амплитудой вибраций желоба 3.Using the test acoustic signal generator at the input of the calibrated sensor, a sequence of acoustic signals is reproduced - responses to particle impacts at various frequencies. In this case, from the
Вверху наклонный желоб 3 вибрируют с помощью вибратора 4 в горизонтальной плоскости поперек желоба. Это позволяет задавать и стабилизировать дебит потока частиц в желобе. Внизу наклонный желоб 3 вибрирует в вертикальной плоскости, разделяя поток песка на отдельные частицы. Равномерность подачи частиц в юстировочную воронку 7 обеспечивает вибратор 5.At the top of the
Как показали эксперименты, оптимальным материалом для изготовления желоба 3 является нержавеющая фольга толщиной (0,1÷0,2) мм, оптимальным углом его наклона к горизонту является угол (5÷15)°C, а оптимальный диапазон частот при этих условиях составляет (100÷1000) Гц, если длина желоба не превышает (10÷15) см.As experiments have shown, the optimal material for the manufacture of the
Для устранения влияния от внешних фиксирующих устройств датчик 6 располагают на сильфоне, выполняющем роль акустической развязки (на фиг.2 не показан).To eliminate the influence of external fixing devices, the
Поскольку перед вводом в эксплуатацию все ДАЭ проходят метрологическую аттестацию, включая градуировку, то длительность отклика калибруемого датчика 6 на тестовый сигнал приблизительно известна. С помощью описанного устройства добиваются того, чтобы период следования падения отдельных частиц калиброванного песка на чувствительный элемент ДСП-АКЭ превышал не менее чем в 2-3 раза максимальную длительность отклика датчика.Since all DAEs undergo metrological certification, including graduation, before commissioning, the duration of the response of the calibrated
Это позволяет получать при калибровке единичные удары частиц о чувствительный элемент датчика 6 и исключить искажения Гауссового распределения амплитуд откликов, задаваемого высотой падения калиброванных частиц. При этом среднее значение амплитуды откликов зарегистрированных ударов, как и положение максимума в распределении амплитуд на шкале интенсивности, не зависит от дебита потока и определяется только высотой падения частиц (см. фиг.3).This makes it possible to obtain single impacts of particles on the sensor element of the
Акустические отклики ударов частиц песка преобразуются датчиком 6 в переменное напряжение, которое после усилителя подается на плату быстрого АЦП (на фиг.2 не показаны).The acoustic response of the impacts of sand particles is converted by the
Далее с помощью компьютера в реальном времени осуществляется быстрое Фурье-преобразование, цифровая запись сигнала калибровки на заданных частотах, анализ статистики амплитуд откликов распределения откликов по амплитуде с определением среднего значения зарегистрированных ударов и положения максимума в их распределении на шкале интенсивности. При этом разница между средним значением амплитуды зарегистрированных ударов и положением их максимума в распределении на шкале интенсивности (т.е. асимметрия самого распределения) позволяет контролировать степень однородности калиброванных частиц по размеру. Чем больше разница, тем менее однороден калиброванный песок.Then, using a computer in real time, a fast Fourier transform, digital recording of the calibration signal at given frequencies, an analysis of the statistics of the amplitudes of the responses of the distribution of responses by amplitude with the determination of the average value of the recorded beats and the position of the maximum in their distribution on the intensity scale are performed. In this case, the difference between the average value of the amplitude of the recorded shocks and the position of their maximum in the distribution on the intensity scale (i.e., the asymmetry of the distribution itself) allows you to control the degree of uniformity of the calibrated particles in size. The larger the difference, the less uniform the calibrated sand.
На фиг.3 дано распределение интенсивности откликов ДАЭ при калибровке отдельных калиброванных частиц песка. Кривая 1 - реальное распределение; 2 - сглаженная функция распределения; 3 - положение максимума распределения на шкале интенсивности; 4 - положение средней величины откликов за период калибровки).Figure 3 shows the distribution of the intensity of the responses of the DAE during the calibration of individual calibrated sand particles. Curve 1 - real distribution; 2 - smoothed distribution function; 3 - the position of the maximum distribution on the intensity scale; 4 - position of the average value of responses for the calibration period).
Четко разделенные по времени тестовые акустические сигналы, подаваемые на вход калибруемого датчика, позволяют повысить точность калибровки, достигая поставленный технический результат.Clearly separated in time test acoustic signals supplied to the input of the calibrated sensor, allow to increase the accuracy of calibration, achieving the set technical result.
Способ и устройство внедрены в цикл производства акустических датчиков - сигнализаторов песка и капельной влаги в потоке газа в трубопроводах на подземных хранилищах газа и на газодобывающих предприятиях ОАО «Газпром».The method and device are introduced into the production cycle of acoustic sensors - signaling devices for sand and droplet moisture in the gas stream in pipelines at underground gas storages and at gas production facilities of Gazprom.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143169/28A RU2381498C1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143169/28A RU2381498C1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2381498C1 true RU2381498C1 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=42123894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008143169/28A RU2381498C1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381498C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590356A (en) * | 2012-01-16 | 2012-07-18 | 北京理工大学 | Device for measuring sensitivity of acoustic emission sensor |
RU2650357C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method of calibration of acoustic emission transducers |
-
2008
- 2008-10-31 RU RU2008143169/28A patent/RU2381498C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590356A (en) * | 2012-01-16 | 2012-07-18 | 北京理工大学 | Device for measuring sensitivity of acoustic emission sensor |
RU2650357C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method of calibration of acoustic emission transducers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sherman et al. | Measuring aeolian saltation: a comparison of sensors | |
RU2381498C1 (en) | Calibration method for acoustic emission detectors and device for implementation thereof | |
GB2460005A (en) | Microgravimeter for geophysical prospecting | |
Uher et al. | Measurement of particle size distribution by the use of acoustic emission method | |
Gaponenko et al. | Device for calibration of piezoelectric sensors | |
CN102498803B (en) | Method and device for monitoring motion state of seeds in vibration seed tray of seed metering apparatus | |
JP2010159973A (en) | Flow rate measuring device | |
CN106969893B (en) | Non-contact member rigidity detection equipment and method | |
CN201600312U (en) | Grain bulk density detecting device by utilizing mechanical wave propagation process in grain bulk | |
KR100445371B1 (en) | Seismic wave velocity measurment system for unconsolidated sediment cores | |
CN104050503B (en) | Grain counting sensor based on collision sound recognition | |
CN110987164B (en) | Low-frequency signal simulation method and system and environmental vibration detector calibration device | |
Kim et al. | Development of VS tomography testing system for geotechnical centrifuge experiments | |
CN115427769A (en) | Flow estimation of flowing solids in a substantially horizontal pipe | |
JP2002131294A (en) | Nondestructive compression test method and device for concrete | |
US20010007210A1 (en) | Procedure and device for acoustically detecting microparticles | |
SU993131A1 (en) | Device for testing accelerometer in impact mode | |
RU2749702C1 (en) | Pendulum calibration vibrobench | |
RU2754238C1 (en) | Low-frequency vibration stand for calibrating piezoelectric sensors | |
JP2019532297A (en) | Method and apparatus for compensating for combining non-uniformities in ultrasonic inspection | |
CN202514284U (en) | Seed movement distribution monitoring device for vibration seed plate of seeding unit | |
Ahn et al. | Experiments on chute flows of granular materials | |
SU792143A1 (en) | Apparatus for craduating and determining metrologic characteristics of flow-velocity ultrasonic meters | |
RU50363U1 (en) | Piezocrystalline sensor of the number of seeds | |
RU176116U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING AND MONITORING INHOMOGENEITIES OF SOLID MATERIALS |