RU2424510C2 - Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation - Google Patents
Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424510C2 RU2424510C2 RU2009127178/28A RU2009127178A RU2424510C2 RU 2424510 C2 RU2424510 C2 RU 2424510C2 RU 2009127178/28 A RU2009127178/28 A RU 2009127178/28A RU 2009127178 A RU2009127178 A RU 2009127178A RU 2424510 C2 RU2424510 C2 RU 2424510C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- acoustic
- analog
- channel
- weld
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества сварных швов с использованием метода акустической эмиссии.The invention relates to the field of non-destructive testing of the quality of welds using the acoustic emission method.
Известен способ комплексного контроля качества сварных соединений, заключающийся в том, что на начальной стадии метода неразрушающего контроля используют метод акустической эмиссии, а на последующих стадиях - другие методы неразрушающего контроля. Кроме того, акустико-эмиссионный контроль выполняют в процессе сварки на стадии формирования и охлаждения сварного шва, выявляют акустико-эмиссионно-активные области, а по окончании сварки неразрушающий контроль осуществляют другими методами в объеме, не превышающем объем акустико-эмиссионно-активных областей. Кроме того, по окончании сварки контроль осуществляют ультразвуковым методом (Патент РФ №2102740, G01N 29/04, приоритет от 26.05.1994 г., Бюл. №2, 1998 г.), принятый за аналог.There is a method of comprehensive quality control of welded joints, which consists in the fact that at the initial stage of the method of non-destructive testing use the method of acoustic emission, and in subsequent stages, other methods of non-destructive testing. In addition, the acoustic emission control is performed during the welding process at the stage of formation and cooling of the weld, the acoustic emission active areas are detected, and after welding, non-destructive testing is carried out by other methods in a volume not exceeding the volume of the acoustic emission active regions. In addition, at the end of welding, the control is carried out by the ultrasonic method (RF Patent No. 2102740, G01N 29/04, priority dated May 26, 1994, Bull. No. 2, 1998), adopted as an analogue.
Недостатком данного способа является то, что на стадии формирования и охлаждения сварного шва осуществляется определение областей, в которых повышена активность сигналов акустической эмиссии. Затем наличие дефектов в данных областях сварного шва подтверждается другими методами неразрушающего контроля. Достоверность способа, принятого за аналог, низкая, так как нет доказательства того, что регистрируемые сигналы акустической эмиссии являются сигналами от дефектов, а не шумами и помехами, сопровождающими процесс сварки и остывания сварного шва. Следует подчеркнуть, что процесс сварки и формирования сварного шва сопровождается локализацией сигналов акустической эмиссии вдоль шва, и выявить, где расположена область акустической активности, не представляется возможным, так как весь сварной шов - это область повышенной акустической активности. Кроме того, в данном способе не раскрыт механизм определения типа источника с повышенной акустической активностью, а следовательно, не определяется тип дефекта (непровар, трещина в корне сварного шва и т.д.).The disadvantage of this method is that at the stage of formation and cooling of the weld, the determination of areas in which the activity of acoustic emission signals is increased is carried out. Then the presence of defects in these areas of the weld is confirmed by other non-destructive testing methods. The reliability of the method adopted for the analogue is low, since there is no evidence that the recorded acoustic emission signals are signals from defects, and not the noise and noise accompanying the welding process and cooling of the weld. It should be emphasized that the process of welding and the formation of a weld is accompanied by the localization of acoustic emission signals along the seam, and it is not possible to identify where the region of acoustic activity is located, since the entire weld is a region of increased acoustic activity. In addition, in this method, the mechanism for determining the type of source with increased acoustic activity is not disclosed, and therefore, the type of defect is not determined (lack of penetration, crack at the root of the weld, etc.).
Известно многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, пикового детектора, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора, а также содержит цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора, а также коммутатор каналов, основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство и таймер. Кроме того, в устройстве последовательно соединены коммутатор каналов, основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом устройства сопряжения, причем четыре входа коммутатора каналов соединены с выходами фильтров каналов и входами пиковых детекторов соответствующих каналов, а входы цифроаналоговых преобразователей четырех каналов блока объединены и соединены с первым выходом устройства сопряжения, выходы компараторов каждого канала подключены ко входам таймера, выход которого соединен со вторым входом оперативного запоминающего устройства, второй выход устройства сопряжения соединен с третьим входом таймера, а третий выход устройства сопряжения соединен с шиной компьютера (Патент РФ №2150698, МПК 7 G01N 29/14, 29/04, приоритет от 25.11.97 г., БИ №16, 2000 г., принятый за аналог).Known multi-channel acoustic emission device for monitoring products, consisting of 1 ... n blocks, each of which contains four measuring channels, consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, peak detector, the output of which is connected to the inverting input of the comparator, and contains a digital-to-analog converter, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator, as well as a channel switch, a main amplifier, an analog-to-digital converter Camera, random access memory and timer. In addition, the device is connected in series with a channel switch, a main amplifier, an analog-to-digital converter, a random access memory device, the output of which is connected to the first input of the interface device, the four inputs of the channel switch connected to the outputs of the channel filters and the inputs of the peak detectors of the corresponding channels, and the inputs digital-to-analog converters of the four channels of the unit are combined and connected to the first output of the interface device, the outputs of the comparators of each channel are connected to I will give a timer, the output of which is connected to the second input of the random access memory, the second output of the interface device is connected to the third input of the timer, and the third output of the interface device is connected to the computer bus (RF Patent No. 2150698, IPC 7 G01N 29/14, 29/04, priority from 11.25.97, BI No. 16, 2000, adopted as an analogue).
К основному недостатку данного устройства относится низкое быстродействие, обусловленное наличием коммутирующих устройств в блоках. Низкое быстродействие является причиной появления погрешностей при измерении амплитуды, времени прихода, спектра сигналов акустической эмиссии. Это приводит не только к понижению быстродействия всего устройства, но при этом увеличиваются погрешности локализации из-за пропуска сигналов от дефектов и уменьшается объем передаваемой информации.The main disadvantage of this device is the low speed due to the presence of switching devices in the blocks. Low speed is the cause of errors in measuring the amplitude, time of arrival, and the spectrum of acoustic emission signals. This not only leads to a decrease in the speed of the entire device, but at the same time the localization errors increase due to the omission of signals from defects and the amount of transmitted information decreases.
Наиболее близким к данному способу является способ обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения, включающий прием возникающих в зоне сварки акустических сигналов не менее чем двумя размещенными на свариваемой конструкции вдоль свариваемого шва приемными преобразователями, фильтрацию принимаемых акустических сигналов по величине заданной пиковой амплитуды, регистрацию и обработку отфильтрованной информации с аналого-цифровым преобразованием и вычислением координат источников акустических сигналов, сравнение получаемых координат и при их совпадении для заданного количества сигналов принятие решения о наличии дефекта сварного шва. Кроме того, дополнительно принимают акустические сигналы, возникающие в зоне остывания, прием сигналов из зон сварки и остывания осуществляют в широкой полосе частот, для регистрации используют волновую форму широкополосного акустического сигнала, а для фильтрации дополнительно определяют среднюю амплитуду, соотношение пиковой и средней амплитуд, а также, по крайней мере, одну характеристику спектра акустического сигнала, отражающую степень его высокочастотности, и задают, помимо пороговой величины пиковой амплитуды, пороговые величины параметра соотношения пиковой и средней амплитуд и параметра высокочастотности сигнала для процессов сварки и остывания, при этом при приеме один из приемных преобразователей сигнала, превышающего все три порога фильтрации для процесса сварки, автоматически понижают на заданный период времени пороги для этого и соседних с ним приемных преобразователей до значений порогов фильтрации для процесса остывания сварного шва и продолжают регистрацию последующих акустических сигналов, после обработки которых судят о качестве сварного шва и о степени опасности обнаруженных в нем дефектов (Патент РФ №2156456, G01N 29/14, приоритет от 7.06.1999 г., Бюл. №26, 2000 г., принятый за прототип).Closest to this method is a method for detecting defects in welds and determining their location during welding, including receiving acoustic signals arising in the welding zone by at least two receiving transducers located on the welded structure along the welded joint, filtering the received acoustic signals by the value of the specified peak amplitudes, registration and processing of filtered information with analog-to-digital conversion and calculation of coordinates of acoustic sources signals, a comparison of the coordinates obtained and if they coincide for a given number of signals, the decision is made about the presence of a defect in the weld. In addition, acoustic signals arising in the cooling zone are additionally received, signals from the welding and cooling zones are received in a wide frequency band, the waveform of the broadband acoustic signal is used for registration, and the average amplitude, the ratio of peak and average amplitudes are additionally determined for filtering, and also, at least one characteristic of the spectrum of the acoustic signal, reflecting the degree of its high frequency, and set, in addition to the threshold value of the peak amplitude, threshold values parameters of the ratio of the peak and average amplitudes and the high-frequency parameter of the signal for welding and cooling processes, while when receiving one of the receiving signal transducers that exceeds all three filtering thresholds for the welding process, the thresholds for this and adjacent receiving ones are automatically reduced for a given period of time transducers up to the filtering thresholds for the cooling process of the weld and continue to register subsequent acoustic signals, after processing which they judge the quality of the weld and on the severity of detected defects therein (RF patent №2156456, G01N 29/14, priority of 07.06.1999, at Bull. No. 26, 2000, adopted as a prototype).
Недостатком данного способа является то, что процесс сварки и остывания сварного шва проходят при разных значениях порогов срабатывания, то есть при разной чувствительности. Это означает, что поскольку в процессе сварки пороги срабатывания высокие, то возможен пропуск сигналов от опасных дефектов. Процесс перестройки порогов срабатывания требует дополнительного времени контроля, в течение которого также возможен пропуск опасных дефектов. В процессе сварки сигналы акустической эмиссии от шумов и помех имеют высокие амплитуды. Поэтому в акустико-эмиссионной системе пороги селекции устанавливаются высокого уровня, в противном случае система будет находиться в состоянии насыщения. Однако при этом сигналы от дефектов, имеющие более низкую амплитуду, чем сигналы от шумов и помех, будут системой пропускаться.The disadvantage of this method is that the process of welding and cooling the weld takes place at different values of the thresholds, that is, with different sensitivity. This means that since the triggering thresholds are high during the welding process, signals from dangerous defects can be skipped. The process of adjusting the thresholds requires additional monitoring time, during which dangerous defects can also be skipped. During welding, acoustic emission signals from noise and interference have high amplitudes. Therefore, in the acoustic emission system, the selection thresholds are set at a high level, otherwise the system will be in a saturation state. However, in this case, signals from defects having a lower amplitude than signals from noise and interference will be passed through the system.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, пикового детектора, а также содержит цифроаналоговый преобразователь, компаратор, оперативное запоминающее устройство, шину компьютера, последовательно соединенные коммутатор каналов, основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, причем четыре входа коммутатора каналов соединены с выходами фильтров каналов. Кроме того, в устройстве выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого цифрового мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом устройства управления, выходы первого цифрового мультиплексора подключены к двум оперативным запоминающим устройствам, выходы которых соединены с входами второго цифрового мультиплексора, а управляющие входы оперативных запоминающих устройств объединены и подключены ко второму выходу устройства управления, третий выход устройства управления подключен к управляющему входу второго цифрового мультиплексора, а в каждом канале выход пикового детектора соединен с неинвертирующим входом компаратора, а к инвертирующему входу компаратора каждого канала подключен выход цифроаналогового преобразователя, входы цифроаналоговых преобразователей объединены и соединены с первым выходом микропроцессора, выходы компараторов соединены с входами микропроцессора, шина ввода-вывода которого соединена с первой шиной ввода-вывода устройства управления, вторая шина ввода-вывода устройства управления объединена с выходной шиной второго мультиплексора и соединена с шиной компьютера (Патент РФ №2300761, G01N 29/04, приоритет от 21.10.2004 г., Бюл.№16, 2007 г., принятый за прототип).The closest in technical essence to the proposed device is a multi-channel acoustic emission device for monitoring products, consisting of 1 ... n blocks, each of which contains four measuring channels, consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, peak detector, and contains a digital-to-analog converter, a comparator, random access memory, a computer bus, series-connected channel switch, the main amplifier Tel, analog-to-digital converter, and switch four input channels are connected to the outputs of the channel filters. In addition, in the device, the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the first digital multiplexer, the control input of which is connected to the first output of the control device, the outputs of the first digital multiplexer are connected to two random access memory devices, the outputs of which are connected to the inputs of the second digital multiplexer, and the control inputs random access memory devices are combined and connected to the second output of the control device, the third output of the control device is connected to the control the input of the second digital multiplexer, and in each channel the output of the peak detector is connected to the non-inverting input of the comparator, and the output of the digital-to-analog converter is connected to the inverting input of the comparator of each channel, the inputs of the digital-to-analog converters are combined and connected to the first output of the microprocessor, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the microprocessor, the input / output of which is connected to the first input / output bus of the control device, the second input / output bus of the control device is combined with the output bus of the second multiplexer and connected to the computer bus (RF Patent No. 2300761, G01N 29/04, priority dated October 21, 2004, Bull. No. 16, 2007, adopted as a prototype).
К числу недостатков данного устройства следует отнести низкое быстродействие при обработке сигналов, так как обработка осуществляется в центральном процессоре компьютера. За счет этого временные затраты по пересылке информации возрастают. Кроме того, в устройстве, принятом за прототип, практически невозможно аппаратно определять основные параметры сигналов акустической эмиссии и осуществлять дальнейшую фильтрацию сигналов по этим параметрам.The disadvantages of this device include the low speed when processing signals, since the processing is carried out in the central processor of the computer. Due to this, the time spent on sending information increases. In addition, in the device adopted for the prototype, it is almost impossible to determine the hardware parameters of the acoustic emission signals and carry out further filtering of the signals by these parameters.
Предлагаемое устройство по сравнению с существующими акустико-эмиссионными устройствами (Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И. и др. Акустико-эмиссионный контроль авиационных конструкций - / Под ред. Л.Н.Степановой, А.Н.Серьезнова. - М.: Машиностроение - 2008 - 440 с.) обладает повышенной скоростью обработки аналоговых сигналов за счет аппаратного определения скорости нарастания переднего фронта огибающей сигнала. Кроме того, в данном устройстве предусмотрено аппаратное определение времен прихода разных мод и возможность фильтрации по основным параметрам сигнала акустической эмиссии (скорость нарастания переднего фронта огибающей сигнала, энергия, число осцилляции, длительность сигнала, время прихода и т.д.). При этом процесс обработки сигналов акустической эмиссии осуществляется без пересылки формы сигналов в центральный процессор компьютера. За счет этого повышается быстродействие при обработке сигналов акустической эмиссии, уменьшается пропуск сигналов, а следовательно, и увеличивается достоверность контроля.The proposed device in comparison with existing acoustic emission devices (Seriousnov AN, Stepanova LN, Kabanov SI, etc. Acoustic emission control of aircraft structures - / Ed. By L.N. Stepanova, A. N. Seryoznova. - M.: Mechanical Engineering - 2008 - 440 p.) Has an increased processing speed of analog signals due to hardware-based determination of the rate of rise of the leading edge of the signal envelope. In addition, this device provides hardware-based determination of the arrival times of different modes and the ability to filter by the main parameters of the acoustic emission signal (slew rate of the leading edge of the envelope of the signal, energy, number of oscillations, signal duration, arrival time, etc.). The process of processing acoustic emission signals is carried out without sending the waveform to the central processor of the computer. Due to this, the performance increases when processing acoustic emission signals, the signal skipping is reduced, and therefore the control reliability is increased.
При разработке заявляемого способа обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения по акустическим сигналам была поставлена задача уменьшения времени акустико-эмиссионного контроля сварного шва в момент сварки и остывания с целью возможности исправления дефектов сварки до остывания сварного шва.When developing the proposed method for detecting defects in welds during welding and determining their location by acoustic signals, the task was to reduce the time of acoustic emission monitoring of the weld at the time of welding and cooling in order to be able to correct welding defects before the weld cools.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения по акустическим сигналам, включающем прием возникающих в зоне сварки и остывания акустических сигналов размещенными на свариваемой конструкции вдоль сварного шва широкополосными акустическими преобразователями, их фильтрацию по величине заданной пиковой амплитуды, аналого-цифровое преобразование, регистрацию времен прихода сигналов акустической эмиссии на акустические преобразователи, вычисление координат источников акустических сигналов, по результатам акустико-эмиссионного контроля строят картину локализации в зоне сварки и остывания, после анализа которой судят о качестве сварного шва и о степени опасности обнаруженных в нем дефектов. Кроме того, согласно изобретению в процессе регистрации сигналов дополнительно определяют огибающую переднего фронта акустических сигналов, задают пороговые величины выше уровня шумов, не выше максимального значения быстрой моды и ниже максимального значения медленной моды, локализуют эти сигналы в процессе сварки и остывания, сравнивают полученные распределения суммарного счета сигналов вдоль сварного шва с теоретическим равномерным распределением суммарного счета, выделяют участки сварного шва с наибольшим отклонением экспериментального распределения суммарного счета сигналов акустической эмиссии от теоретического и на этих участках производят кластеризацию сигналов по скорости нарастания переднего фронта между пороговыми уровнями и при превышении установленного критического числа сигналов, попавших в один кластер, судят о наличии дефекта.The problem is solved due to the fact that in the proposed method for detecting defects in the weld process during welding and determining their location by acoustic signals, which includes receiving acoustic signals arising in the welding zone and cooling down by broadband acoustic transducers placed on the welded structure along the weld, and filtering them by the value of the given peak amplitude, analog-to-digital conversion, registration of the times of arrival of acoustic emission signals to acoustic transformations The callers, calculating the coordinates of the sources of acoustic signals, based on the results of acoustic emission monitoring, build a picture of localization in the welding and cooling zone, after analysis of which they judge the quality of the weld and the degree of danger of defects found in it. In addition, according to the invention, in the process of recording signals, the envelope of the leading edge of the acoustic signals is additionally determined, threshold values are set above the noise level, not higher than the maximum value of the fast mode and below the maximum value of the slow mode, these signals are localized during welding and cooling, and the resulting distribution of the total counting signals along the weld with a theoretical uniform distribution of the total count, identify sections of the weld with the greatest deviation of the experiment ntalnogo cumulative distribution account acoustic emission signals from the theoretical and at these sites produces signals clustering slew rate between the leading edge and threshold levels in excess of the critical number of the set of signals belonging to a single cluster, of the defect are judged.
Поставленная задача решается также за счет того, что многоканальное акустико-эмиссионное устройство для обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения по акустическим сигналам, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, а также содержит детектор, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, оперативное запоминающее устройство, устройство управления, шину компьютера, последовательно соединенные коммутатор каналов, основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, причем четыре входа коммутатора каналов соединены с выходами фильтров каналов. Кроме того, согласно изобретению, в каждый канал дополнительно введены два аналоговых компаратора, два сумматора, источник опорного напряжения, таймер-счетчик времен прихода, оперативное запоминающее устройство времен прихода, при этом в устройстве выход фильтра соединен со входом детектора огибающей сигнала, выход которого соединен с неинвертирующими входами трех компараторов, инвертирующие входы первого и второго компараторов соединены с выходами соответственно первого и второго аналоговых сумматоров, первые входы которых объединены и соединены с выходом источника опорного напряжения, вторые входы сумматоров объединены и подключены к инвертирующему входу третьего компаратора и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с первым выходом устройства управления и входами цифроаналоговых преобразователей блока, выходы компараторов соединены с входами таймер-счетчика времен прихода, аналоговые выходы таймер-счетчиков времен прихода каналов блока объединены и соединены с первым входом устройства управления каналами, цифровые выходы таймер-счетчиков времен приходов каналов блока объединены и соединены двунаправленной шиной с оперативным запоминающим устройством времен прихода, выход оперативного запоминающего устройства времен прихода двунаправленной шиной соединен с устройством управления каналами, второй аналоговый выход устройства управления соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и оперативного запоминающего устройства, цифровой вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход двунаправленной шиной соединен со вторым цифровым входом устройства управления каналами и шиной компьютера, которая соединена с центральным процессором.The problem is also solved due to the fact that a multichannel acoustic emission device for detecting defects in welds during welding and determining their location by acoustic signals, consisting of 1 ... n blocks, each of which contains four measuring channels, consisting of series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, and also contains a detector, digital-to-analog transducer, comparator, random access memory, control device , Computer bus serially connected switch channels, the main amplifier, an analog-digital converter, and switch four input channels are connected to the outputs of the channel filters. In addition, according to the invention, two analog comparators, two adders, a reference voltage source, an arrival time counter, a random access memory, are additionally introduced into each channel, while the filter output in the device is connected to the input of the signal envelope detector, the output of which is connected with non-inverting inputs of three comparators, the inverting inputs of the first and second comparators are connected to the outputs of the first and second analog adders, respectively, the first inputs of which are combined are connected and connected to the output of the reference voltage source, the second inputs of the adders are combined and connected to the inverting input of the third comparator and the output of the digital-to-analog converter, the input of which is connected to the first output of the control device and the inputs of the digital-to-analog converters of the unit, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the timer-counter of arrival times, analog outputs of timer-counters of block channel arrival times are combined and connected to the first input of the channel control device, digital outputs of timer-s the time arrivals of the channel channels of the unit are combined and connected by a bi-directional bus with random access memory of the times of arrival, the output of the random-access memory of the times of arrival of the bi-directional bus is connected to the channel control device, the second analog output of the control device is connected to the control inputs of the analog-to-digital converter and random-access memory, digital the input of which is connected to the output of an analog-to-digital converter, and the output is a bi-directional bus n with the second digital input of the channel control device and the computer bus, which is connected to the central processor.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, реализующего способ обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения по акустическим сигналам. На фиг.2 показана огибающая переднего фронта сигнала акустической эмиссии и пороговые уровни. На фиг.3 а, б представлены два сигнала акустической эмиссии, на которых определены скорости нарастания переднего фронта C1, С2 сигналов акустической эмиссии. На фиг.4 приведено теоретическое и экспериментальное распределение сигналов акустической эмиссии вдоль сварного шва. На фиг.5 изображены зоны сварного шва с наибольшим отклонением распределения сигналов акустической эмиссии от равномерного. На фиг.6 поясняется принятие решения о браковке сварного шва по итогам кластеризации.Figure 1 shows a functional diagram of a device that implements a method for detecting during welding defects in welds and determining their location by acoustic signals. Figure 2 shows the envelope of the leading edge of the acoustic emission signal and threshold levels. Figure 3 a, b presents two acoustic emission signals, at which the slew rate of the leading edge C 1 , C 2 of the acoustic emission signals are determined. Figure 4 shows the theoretical and experimental distribution of acoustic emission signals along the weld. Figure 5 shows the weld zone with the largest deviation of the distribution of acoustic emission signals from uniform. Figure 6 explains the decision on the rejection of the weld according to the results of clustering.
Устройство, реализующее способ обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения (фиг.1), содержит:A device that implements a method for detecting during welding defects in welds and determining their location (figure 1), contains:
1…n - блоки;1 ... n are blocks;
2 - акустический преобразователь;2 - acoustic transducer;
3 - предварительный усилитель;3 - pre-amplifier;
4 - полосовой фильтр;4 - band-pass filter;
5 - цифроаналоговый преобразователь;5 - digital-to-analog converter;
6 - три аналоговых компаратора;6 - three analog comparators;
7 - оперативное запоминающее устройство акустического сигнала;7 - random access memory of the acoustic signal;
8 - устройство управления каналами;8 - channel control device;
9 - интерфейсная шина РСГ,9 - interface bus RSG,
10 - коммутатор аналоговых сигналов;10 - switch analog signals;
11 - нормирующий усилитель;11 - normalizing amplifier;
12 - аналого-цифровой преобразователь;12 - analog-to-digital Converter;
13 - детектор огибающей сигнала;13 - signal envelope detector;
14 - два аналоговых сумматора;14 - two analog adders;
15 - источник опорного напряжения;15 - source of reference voltage;
16 - таймер-счетчик времен прихода;16 - timer counter arrival times;
17 - оперативное запоминающее устройство времен прихода;17 - random access memory of the time of arrival;
18 - центральный процессор компьютера.18 is the central processor of the computer.
Практическое исполнение предлагаемого устройства, реализующего способ обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения, выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов:The practical implementation of the proposed device that implements a method for detecting during welding defects in welds and determining their location is performed according to known schemes using the following components:
1. Схема предварительного усилителя 3 приведена в книге (А.Н.Серьезнов Л.Н.Степанова и др., под редакцией Л.Н.Степановой. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. - М.: Радио и связь, 2000, с.83, рис 3.3).1. The scheme of the
2. Аналоговый компаратор 6 собран на микросхеме LM311.2. The
3. Полосовые фильтры 4 выполнены по двухзвенной схеме активных фильтров второго порядка на операционных усилителях МС33282 фирмы «Motorolla». Пример реализации приведен в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988, с.105, рис.3.9).3. Band-
4. Аналоговые сумматоры 14 выполнены на операционных усилителях МС33282 фирмы «Motorolla». Пример реализации приведен в книге (Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, с.91-93, рис.2.23 а, б).4. Analogue adders 14 are made on operational amplifiers MC33282 of the Motorolla company. An example of implementation is given in the book (Aleksenko A.G., Kolombet E.A., Starodub G.I. Application of precision analog microcircuits. - M .: Radio and communications, 1985, pp. 91-93, fig. 2.23 a, b )
5. Нормирующий усилитель 11 собран на операционном усилителе AD8138.5. The normalizing amplifier 11 is assembled on an operational amplifier AD8138.
6. Цифроаналоговый преобразователь 5 выполнен на микросхемах AD7545 и МС33272.6. The digital-to-
7. Устройство управления каналом 8 выполнено на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС фирмы «Altera» EPF10K10TC.7.
8. Аналого-цифровой преобразователь 12 выполнен на микросхеме AD9220 фирмы Analog Devices.8. The analog-to-digital Converter 12 is made on the AD9220 chip from Analog Devices.
9. Оперативное запоминающее устройство акустического сигнала 17 выполнено на микросхемах статического ОЗУ AS7C1026. Оперативное запоминающее устройство времен прихода 7 выполнено на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС фирмы «Altera» EPF10K10TC. Их основные технические характеристики изложены в следующих источниках:9. The random access memory of the acoustic signal 17 is made on AS7C1026 static RAM chips. Random access memory of
- ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. - М.: ДОДЭКА, 2000, с.18;- FPGA from ALTERA: designing signal processing devices. - M .: DODEKA, 2000, p. 18;
- Интернет-сайты фирмы Texas Instruments - www.ti.com, фирмы Motorolla - www.moto.com, фирмы Altera - www.altera.com, фирмы «Atmel» - www.atmel.com, фирмы Analog Devices - www.analog.com;- The websites of Texas Instruments - www.ti.com, Motorolla - www.moto.com, Altera - www.altera.com, Atmel - www.atmel.com, Analog Devices - www.analog .com;
- Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. - М.: ДОДЭКА, 1996, вып.1, с.214.- Chips for analog-to-digital conversion and multimedia. - M .: DODEKA, 1996,
Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для обнаружения в процессе сварки дефектов в сварных швах и определения их местоположения по акустическим сигналам, состоящее из 1…n блоков, каждый из которых содержит четыре измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя 2, предварительного усилителя 3, фильтра 4, а также содержит цифроаналоговый преобразователь 5, компаратор 6, оперативное запоминающее устройство 7, устройство управления 8, шину компьютера 9, последовательно соединенные коммутатор каналов 10, основной усилитель 11, аналого-цифровой преобразователь 12, детектор огибающей сигнала 13, причем четыре входа коммутатора каналов 10 соединены с выходами фильтров 4, два сумматора 14, источник опорного напряжения 15, таймер-счетчик времен прихода 16, оперативное запоминающее устройство времен прихода акустического сигнала 17, при этом выход фильтра 4 соединен со входом детектора 13, выход которого соединен с неинвертирующими входами трех компараторов 6, инвертирующие входы первого и второго компараторов 6 соединены с выходами соответственно первого и второго аналоговых сумматоров 14, первые входы которых объединены и соединены с выходом источника опорного напряжения 15, вторые входы сумматоров 14 объединены и подключены к инвертирующему входу третьего компаратора 6 и выходу цифроаналогового преобразователя 5, вход которого соединен с первым выходом устройства управления 8 и входами цифроаналоговых преобразователей 5, выходы компараторов 6 соединены с входами таймер-счетчика времен прихода 16, аналоговые выходы которого объединены и соединены с первым входом устройства управления 8, а цифровые выходы объединены и соединены двунаправленной шиной с оперативным запоминающим устройством времен прихода 17, выход последнего двунаправленной шиной соединен с устройством управления каналами 8, второй аналоговый выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 12 и оперативного запоминающего устройства 7 акустического сигнала, цифровой вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а выход двунаправленной шиной соединен со вторым цифровым входом устройства управления 8 и шиной компьютера 9, которая соединена с центральным процессором компьютера 18.A multichannel acoustic emission device for detecting defects in welds during welding and determining their location by acoustic signals, consisting of 1 ... n blocks, each of which contains four measuring channels, consisting of a series-connected acoustic transducer 2, pre-amplifier 3, filter 4, and also contains a digital-to-analog converter 5, comparator 6, random access memory 7, control device 8, computer bus 9, serial communication channel ator 10, main amplifier 11, analog-to-digital converter 12, signal envelope detector 13, and the four inputs of the channel 10 switch are connected to the outputs of the filters 4, two adders 14, a reference voltage source 15, an arrival timer 16, a random access memory the time of arrival of the acoustic signal 17, while the output of the filter 4 is connected to the input of the detector 13, the output of which is connected to the non-inverting inputs of the three comparators 6, the inverting inputs of the first and second comparators 6 are connected to the outputs, respectively accordingly, the first and second analog adders 14, the first inputs of which are combined and connected to the output of the reference voltage source 15, the second inputs of the adders 14 are combined and connected to the inverting input of the third comparator 6 and the output of the digital-to-analog converter 5, the input of which is connected to the first output of the control device 8 and the inputs of digital-to-analog converters 5, the outputs of the comparators 6 are connected to the inputs of a timer-counter of arrival times 16, the analog outputs of which are combined and connected to the first input of the device control 8, and the digital outputs are combined and connected by a bi-directional bus with random access memory of arrival times 17, the output of the last bi-directional bus is connected to a channel control device 8, the second analog output of which is connected to the control inputs of the analog-to-digital converter 12 and random-access memory 7 of the acoustic signal, the digital input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter 12, and the output by a bi-directional bus is connected to the second digital input of the device oystva control bus 8 and the computer 9, which is connected to a central computer processor 18.
Предложенная система и способ работают следующим образом.The proposed system and method work as follows.
Для формирования порога селекции измерительного канала акустико-эмиссионного устройства центральный процессор компьютера 18 через шину PCI 9 подает в устройство управления каналом 8 команду записи порогового значения. При этом устройство управления 8 по последовательной линии посылает код порогового напряжения в цифроаналоговый преобразователь 5, на выходе которого формируется пороговое напряжение. Пороговое напряжение поступает на инвертирующий вход третьего аналогового компаратора 6 и на входы аналоговых сумматоров 14. На выходах аналоговых сумматоров 14 формируются пороговые напряжения для измерения времени нарастания переднего фронта огибающей акустического сигнала. Причем на выходе первого сумматора 14 пороговое напряжение соответствует уровню напряжения быстрой моды акустико-эмиссионного сигнала, а на выходе второго сумматора 14 - уровню напряжения медленной моды. На неинвертирующие входы аналоговых компараторов 6 поступает напряжение с выхода детектора огибающей акустического сигнала 13. Для запуска процесса измерения акустических сигналов и записи в устройство управления канала 8 значения времени измерения, центральный процессор компьютера 18 через шину PCI 9 подает в устройство управления каналом 8 команду на запуск и запись значения времени измерения и код времени измерения. При этом счетчик времени в устройстве управления канала 8 начинает отсчет общего времени эксперимента. Одновременно с этим устройство управления 8 разрешает работу аналого-цифрового преобразователя 12, запись оцифрованной формы акустических сигналов в оперативное запоминающее устройство 7 и сбрасывает таймеры-счетчики времен прихода 16. Синхронизация работы таймеров-счетчиков 16 обеспечивается тактовой частотой шины PCI 9 через устройство управления 8.To form the selection threshold for the measurement channel of the acoustic emission device, the central processor of computer 18 sends a command to record the threshold value to the
В процессе контроля сварки возникают сигналы акустической эмиссии, поступающие на вход акустических преобразователей 2, работающих в режиме прямого пьезоэффекта и преобразующие акустический сигнал в электрический. Электрические сигналы с выхода акустических преобразователей 2 поступают на предварительный усилитель 3, где усиливаются на 40 дБ. С выхода предварительного усилителя 3 сигналы поступают на вход полосового фильтра 4, обеспечивающего подавление паразитных сигналов за пределами полосы пропускания. С выхода фильтра 4 сигналы поступают на вход коммутатора аналоговых сигналов 10. Затем сигналы проходят через нормирующий усилитель 11 на вход аналого-цифрового преобразователя 12, где происходит дискретизация сигналов акустической эмиссии с частотой 2 МГц. Выходная шина аналого-цифрового преобразователя 12 подключена к входу оперативного запоминающего устройства 17, на котором организован циклический буфер. В циклическом буфере сохраняются результаты измерений. Сигналы акустической эмиссии с выхода полосового фильтра 4 одновременно поступают на входы детекторов огибающей канала 13 и на неинвертирующие входы аналоговых компараторов 6. В случае превышения порогового значения напряжения первый аналоговый компаратор 6 выдает сигнал на вход таймеров-счетчиков времен прихода 16, запуская счетчик времени прихода сработавшего канала. Одновременно в устройство управления 8 подается сигнал запуска счетчика времени измерения, по которому регистрируется время прихода сигнала в счетчике общего времени эксперимента. При увеличении амплитуды огибающей акустического сигнала срабатывают второй и третий аналоговые компараторы 6, а в таймерах-счетчиках времен прихода 16 регистрируются времена нарастания и записываются в оперативное запоминающее устройство времен прихода 17. По окончании времени измерения устройство управления канала 8 останавливает запись информации в оперативное запоминающее устройство 7 и выставляет на шину PCI 9 сигнал прерывания, по которому центральный процессор компьютера 18 считывает из оперативного запоминающего устройства 7 акустического сигнала дискретную реализации сигнала акустической эмиссии, значение времени прихода сигнала акустической эмиссии и скорость нарастания переднего фронта огибающей акустического сигнала. По значениям скоростей нарастания переднего фронта огибающей акустического сигнала производится фильтрация и кластеризация сигналов акустической эмиссии.In the process of welding control, acoustic emission signals appear that enter the input of
В процессе регистрации сигналов акустической эмиссии в зоне сварного шва выполняется определение огибающей переднего фронта сигнала (фиг.2). Затем устанавливают три пороговых уровня, которые определяются экспериментально перед проведением сварки. Первый пороговый уровень устанавливают выше уровня шумов. Второй пороговый уровень не превышает максимального значения быстрой моды сигнала акустической эмиссии. Третий пороговый уровень устанавливают выше уровня быстрой моды, но не превышающий уровня медленной моды сигнала. Таким образом, установка трех пороговых уровней разбивает сигнал акустической эмиссии на два участка, на которых затем определяется скорость нарастания переднего фронта (фиг.3).In the process of registering acoustic emission signals in the weld zone, the envelope of the leading edge of the signal is determined (FIG. 2). Then, three threshold levels are set, which are determined experimentally before welding. The first threshold level is set above the noise level. The second threshold level does not exceed the maximum value of the fast mode of the acoustic emission signal. The third threshold level is set above the fast mode level, but not exceeding the level of the slow signal mode. Thus, the installation of three threshold levels divides the acoustic emission signal into two sections, which then determines the rate of rise of the leading edge (figure 3).
После окончания процесса локализации сигналов в процессе сварки и остывания осуществляется построение распределения суммарного счета сигналов акустической эмиссии вдоль сварного шва (фиг.4) и проводится их кластеризация по скорости нарастания переднего фронта.After the process of localization of signals in the process of welding and cooling is completed, the distribution of the total count of acoustic emission signals along the weld (Fig. 4) is constructed and clustered according to the rate of rise of the leading edge.
Для построения распределения сигналов сварной шов разбивается на участки. Причем количество участков выбирается в зависимости от объема выборки. После разбиения длины сварного шва на участки определяется суммарный счет сигналов акустической эмиссии, зарегистрированных на каждом из участков. Затем по полученным данным строится гистограмма распределения сигналов, после чего полученное распределение сравнивается с теоретическим распределением (фиг.4). Форма теоретического распределения объясняется тем, что чем ближе к центру пьезоантенны расположен источник излучения акустических сигналов, тем точнее локализуются сигналы акустической эмиссии от этого источника. Следовательно, чем ближе источник расположен к краю пьезоантенны, тем больше становится погрешность локализации, и распределение сигналов становится более «размытым».To build the distribution of signals, the weld is divided into sections. Moreover, the number of sites is selected depending on the sample size. After dividing the length of the weld into sections, the total score of acoustic emission signals recorded in each of the sections is determined. Then, according to the obtained data, a histogram of the distribution of signals is constructed, after which the resulting distribution is compared with the theoretical distribution (Fig. 4). The shape of the theoretical distribution is explained by the fact that the closer to the center of the piezoelectric antenna the radiation source of acoustic signals is located, the more accurately the acoustic emission signals from this source are localized. Therefore, the closer the source is located to the edge of the piezoelectric antenna, the greater the localization error becomes, and the distribution of the signals becomes more “blurred”.
Расчет формы теоретического распределения суммарного счета производится исходя из предположения о том, что для сварного соединения, не содержащего дефектов (неоднородностей), количество источников сигналов акустической эмиссии на любом участке сварного шва будет одинаковым с точностью до случайных вариаций. Источники сигналов будут равномерно распределены вдоль сварного шва:The calculation of the shape of the theoretical distribution of the total score is based on the assumption that for a welded joint that does not contain defects (inhomogeneities), the number of sources of acoustic emission signals at any portion of the weld will be the same up to random variations. Signal sources will be evenly distributed along the weld:
где xнач, xкон - координаты начала и конца сварного шва; L - длина сварного шва; g(a) - функция плотности равномерного закона распределения; a - координата источника сигнала акустической эмиссии. При этом для произвольно зарегистрированного сигнала акустической эмиссии точка его локализации с учетом погрешности будет отображаться в окрестности источника сигнала:where x beg , x kon - coordinates of the beginning and end of the weld; L is the length of the weld; g ( a ) is the density function of the uniform distribution law; a is the coordinate of the acoustic emission signal source. In this case, for an arbitrarily recorded acoustic emission signal, its localization point, taking into account the error, will be displayed in the vicinity of the signal source:
x∈(a-Δx,a+Δx),x∈ ( a -Δx, a + Δx),
где x - координата точки локализации; Δx - погрешность локализации вдоль сварного шва.where x is the coordinate of the localization point; Δx - localization error along the weld.
При сравнении теоретического и экспериментального распределений суммарного счета сигналов акустической эмиссии выбираются определенные зоны сварного шва, в которых наблюдается наибольшее отклонение экспериментального распределения от теоретического. Из фиг.4 видно, что наибольшее отклонение экспериментального распределения от теоретического наблюдается на участках сварного шва с координатами Δx1, Δх2. Такое отклонение от равномерного распределения соответствует повышенной активности сигналов акустической эмиссии, а следовательно, дополнительному источнику излучения. Зоны сварного шва, в которых наблюдалось наибольшее отклонение распределения сигналов от равномерного, представлены на фиг.5.When comparing the theoretical and experimental distributions of the total score of acoustic emission signals, certain zones of the weld are selected in which the largest deviation of the experimental distribution from the theoretical one is observed. From figure 4 it is seen that the greatest deviation of the experimental distribution from the theoretical observed in areas of the weld with coordinates Δx 1 , Δx 2 . Such a deviation from the uniform distribution corresponds to an increased activity of acoustic emission signals, and hence to an additional radiation source. The weld zone, in which there was the greatest deviation of the distribution of signals from uniform, are presented in figure 5.
Для определения дефектности сварного шва в каждой выделенной зоне проводится кластеризация сигналов акустической эмиссии. Процедура кластеризации осуществляется по двум параметрам. Первый параметр соответствует скорости нарастания переднего фронта сигнала акустической эмиссии на участке между первым и вторым пороговым уровнем. Второй параметр соответствует скорости нарастания сигнала акустической эмиссии на участке между вторым и третьим пороговыми уровнями.To determine the defectiveness of the weld in each selected zone, acoustic emission signals are clustered. The clustering procedure is carried out according to two parameters. The first parameter corresponds to the rate of rise of the leading edge of the acoustic emission signal in the area between the first and second threshold level. The second parameter corresponds to the slew rate of the acoustic emission signal in the region between the second and third threshold levels.
На фиг.3 а, б показаны два сигнала акустической эмиссии, которые по результатам кластеризации попали в один кластер. Если число сигналов акустической эмиссии, попавших в один кластер, будет превышать установленное критическое значение, то делается вывод, что данный источник генерирует подобные сигналы, а следовательно, исследуемый сварной шов содержит дефект и данный шов бракуется.Figure 3 a, b shows two acoustic emission signals, which according to the results of clustering fell into one cluster. If the number of acoustic emission signals falling into one cluster exceeds the established critical value, then it is concluded that this source generates such signals, and therefore, the weld under study contains a defect and this seam is rejected.
Построение распределения сигналов акустической эмиссии вдоль сварного шва позволило выделить две области (ΔX1, ΔX2), в которых число сигналов акустической эмиссии резко отличаются от числа сигналов в теоретическом распределении. Общий вид сигналов акустической эмиссии локализованных в этих областях представлен на фиг.5.The construction of the distribution of acoustic emission signals along the weld made it possible to distinguish two areas (ΔX 1 , ΔX 2 ) in which the number of acoustic emission signals sharply differs from the number of signals in the theoretical distribution. A general view of the acoustic emission signals localized in these areas is shown in FIG.
После этого в каждой из областей Δх1, Δх2 была проведена кластеризация по форме сигналов акустической эмиссии. Получившиеся при этом результаты представлены в таблице 1.After that, clustering according to the shape of acoustic emission signals was carried out in each of the regions Δx 1 , Δx 2 . The resulting results are presented in table 1.
Результаты кластеризации по форме сигналов акустической эмиссииTable 1
Results of clustering in the form of acoustic emission signals
Из результатов, представленных в таблице 1, видно, что наибольшее число сигналов акустической эмиссии сосредоточено в нулевом кластере. Это означает, что функция корреляции этих сигналов была меньше установленного значения и, следовательно, эти сигналы не вошли ни в один из кластеров. Сигналы акустической эмиссии в получившихся кластерах имеют разброс относительно своего геометрического центра.From the results presented in table 1, it is seen that the largest number of acoustic emission signals is concentrated in the zero cluster. This means that the correlation function of these signals was less than the set value and, therefore, these signals were not included in any of the clusters. Acoustic emission signals in the resulting clusters have a spread relative to their geometric center.
Из получившихся данных видно, что метод кластеризации по форме сигнала акустической эмиссии пригоден для контроля процесса сварки. Однако его основным недостатком является низкая скорость обработки полученной информации. Например, на обработку 406 сигналов акустической эмиссии из области ΔX1 было затрачено 53,31 секунды, а на обработку 534 сигналов из области ΔХ2 было затрачено 55,53 секунд. При использовании данного метода кластеризации увеличение числа зарегистрированных сигналов акустической эмиссии приведет к значительному увеличению их времени обработки, что недопустимо при контроле дефектов в процессе сварки, так как при этом происходит остывание сварного шва и дефект не сможет быть исправлен.From the data obtained, it can be seen that the clustering method according to the shape of the acoustic emission signal is suitable for monitoring the welding process. However, its main disadvantage is the low processing speed of the received information. For example, it took 53.31 seconds to process 406 acoustic emission signals from ΔX 1 , and 55.53 seconds were spent to process 534 signals from ΔX 2 . When using this clustering method, an increase in the number of recorded acoustic emission signals will lead to a significant increase in their processing time, which is unacceptable when checking defects in the welding process, since the weld cools down and the defect cannot be fixed.
Этих недостатков лишен метод кластеризации по скорости нарастания переднего фронта сигналов акустической эмиссии. При кластеризации тех же участков (ΔX1 и ΔХ2) было затрачено около 1 секунды на каждую из областей. В таблице 2 приведены результаты кластеризации по скорости нарастания для двух интервалов (1 и 2) сигнала акустической эмиссии, заданных с помощью трех различных порогов дискриминации.The method of clustering by the rate of rise of the leading edge of acoustic emission signals is devoid of these drawbacks. When clustering the same sections (ΔX 1 and ΔX 2 ), it took about 1 second for each of the areas. Table 2 shows the results of clustering by the slew rate for two intervals (1 and 2) of the acoustic emission signal specified using three different discrimination thresholds.
Результаты кластеризации по скорости нарастания переднего фронта сигналов акустической эмиссииtable 2
Clustering results for the rising edge rate of acoustic emission signals
На фиг.6 отражено число сигналов акустической эмиссии в различных кластерах, полученных по скорости нарастания переднего фронта на участках сварного шва с координатами Δх1, Δх2. На участке сварного шва с координатами Δx1 выявлено восемь кластеров, два из которых (кластеры 1 и 3) содержат число сигналов, превышающее установленный браковочный уровень. На участке сварного шва с координатами Δх2 выявлено шесть кластеров. В кластерах 1, 2, 3 число сигналов также больше критического, поэтому по итогам кластеризации делается вывод о наличии дефектов сварки. Критическое число сигналов устанавливается выше числа сигналов, полученного в результате статистической обработки экспериментальных данных сварки бездефектных образцов, аналогичных контролируемому объекту.Figure 6 shows the number of acoustic emission signals in various clusters obtained by the rising speed of the leading edge in the sections of the weld with coordinates Δx 1 , Δx 2 . Eight clusters were identified in the weld section with coordinates Δx 1 , two of which (
Сравнение обработанных экспериментальных результатов, помещенных в таблице 3, позволяет сделать вывод о том, что метод кластеризации по скорости нарастания переднего фронта обладает более высоким быстродействием по сравнению с методом кластеризации по форме сигналов. Поэтому метод кластеризации по скорости нарастания переднего фронта сигналов акустической эмиссии предпочтительно применять для анализа в реальном масштабе времени больших объемов информации, что характерно для сигналов, регистрируемых при сварке. При этом за один проход можно обнаружить места непровара либо трещину в корне сварного шва и исправить дефект еще до остывания сварного шва.A comparison of the processed experimental results shown in Table 3 allows us to conclude that the clustering method in terms of the leading edge rise rate has a higher speed than the clustering method in the form of signals. Therefore, the clustering method by the rate of rise of the leading edge of acoustic emission signals is preferably used for real-time analysis of large amounts of information, which is typical for signals recorded during welding. In this case, in one pass, you can detect a lack of penetration or a crack in the root of the weld and correct the defect before the weld cools down.
Возможность исключения непроваров, дефектов несплошности сварного шва, пор, трещин в корне сварного шва достигается за счет сокращения времени обработки сигналов акустической эмиссии и выполнения контроля практически в режиме реального времени. Это позволяет повысить качество сварки и обеспечить надежность и ресурс сварной конструкции.The possibility of eliminating lack of fusion, defects in the weld seam, pores, cracks in the root of the weld is achieved by reducing the processing time of acoustic emission signals and performing control in almost real time. This allows you to improve the quality of welding and ensure the reliability and resource of the welded structure.
Сравнительный анализ времени кластеризации сигналов акустической эмиссии по форме и по скорости нарастания переднего фронтаTable 3
Comparative analysis of the clustering time of acoustic emission signals in the form and in the rate of rise of the leading edge
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127178/28A RU2424510C2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127178/28A RU2424510C2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009127178A RU2009127178A (en) | 2011-01-20 |
| RU2424510C2 true RU2424510C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127178/28A RU2424510C2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424510C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572067C1 (en) * | 2014-08-06 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation |
| RU2572662C2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for defect detection in welds during welding |
| RU2582154C2 (en) * | 2014-06-27 | 2016-04-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Acoustic device for detecting and locating defects in weld joints |
| RU186330U1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures |
| RU2696121C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for 3d printing on cnc equipment with intelligent optimization of modes |
| RU2712659C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of acoustic emission control of quality of annular weld during multipass welding |
| RU2727065C1 (en) * | 2019-10-03 | 2020-07-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Defect detection device in welded seams during welding |
-
2009
- 2009-07-14 RU RU2009127178/28A patent/RU2424510C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572662C2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for defect detection in welds during welding |
| RU2582154C2 (en) * | 2014-06-27 | 2016-04-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Acoustic device for detecting and locating defects in weld joints |
| RU2572067C1 (en) * | 2014-08-06 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation |
| RU186330U1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures |
| RU2696121C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for 3d printing on cnc equipment with intelligent optimization of modes |
| RU2712659C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of acoustic emission control of quality of annular weld during multipass welding |
| RU2727065C1 (en) * | 2019-10-03 | 2020-07-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Defect detection device in welded seams during welding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009127178A (en) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2424510C2 (en) | Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation | |
| US4428237A (en) | System and method for measuring ultrasonic return signals | |
| CN104535648B (en) | A kind of turbine blade ultrasonic guided wave detecting method | |
| CN101839894B (en) | Digital ultrasonic flaw detection system and method | |
| CN103852523A (en) | System and method for judging structural damage type of prestress concrete beam based on acoustic emission technique | |
| JP2007273879A (en) | Surface inspection method and surface inspection device | |
| Ovcharuk et al. | Features of registration of acoustic signals in multichannel acoustic-emission systems | |
| EP0361890A2 (en) | Non-destructive dimensional and flaw inspection of thin wall tube weldments | |
| RU2379677C1 (en) | Method of acousto-optical welded seam quality control during welding and device to this end | |
| RU2572662C2 (en) | Device for defect detection in welds during welding | |
| RU2528586C2 (en) | Acoustic emission control over rail weld quality and device to this end | |
| RU2572067C1 (en) | Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation | |
| EP2984478A2 (en) | Conical utrasonic probe | |
| RU2442155C2 (en) | Method and device of welded joints testing by acoustic emission during welding | |
| JP4426295B2 (en) | Material structure analyzer | |
| JP2020153750A (en) | Inspection method, inspection device, inspection system, and computer program | |
| JP2005504319A5 (en) | ||
| CN109444265B (en) | Laser ultrasonic vibration detection device and method | |
| US4187725A (en) | Method for ultrasonic inspection of materials and device for effecting same | |
| RU2727065C1 (en) | Defect detection device in welded seams during welding | |
| JPS62114786A (en) | Method for monitoring processing condition | |
| RU2582154C2 (en) | Acoustic device for detecting and locating defects in weld joints | |
| JPS6229023B2 (en) | ||
| RU2736175C1 (en) | Method of acoustic emission monitoring of metal objects and device for its implementation | |
| RU2102740C1 (en) | Method of complex quality inspection of welds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130715 |