RU2431139C1 - Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect - Google Patents

Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect Download PDF

Info

Publication number
RU2431139C1
RU2431139C1 RU2010116971/28A RU2010116971A RU2431139C1 RU 2431139 C1 RU2431139 C1 RU 2431139C1 RU 2010116971/28 A RU2010116971/28 A RU 2010116971/28A RU 2010116971 A RU2010116971 A RU 2010116971A RU 2431139 C1 RU2431139 C1 RU 2431139C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
analog
acoustic emission
random access
Prior art date
Application number
RU2010116971/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Бехер (RU)
Сергей Алексеевич Бехер
Алексей Леонидович Бобров (RU)
Алексей Леонидович Бобров
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority to RU2010116971/28A priority Critical patent/RU2431139C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431139C1 publication Critical patent/RU2431139C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: object acoustic properties are pre-examined and primary transducers are installed. Acoustic-emission hardware serviceability is checked to calibrate channels. Controlled object is loaded to test pressure to register acoustic emission signals exceeding preset thresholds to determine signal parameters to allow determining coordinates of developing defects therefrom and deciding on their danger. Note here that in loading reservoir additionally measured is mean square signal amplitude in equal time intervals for all primary transducers for which thresholds are set for every next time interval and through defects are defined. ^ EFFECT: higher accuracy and validity of through defect detection. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для диагностики сосудов, работающих под давлением, методом акустической эмиссии.The invention relates to non-destructive testing and can be used for the diagnosis of vessels operating under pressure by acoustic emission.

Известен способ диагностирования сосудов, работающих под давлением, заключающийся в том, что предварительно проводят исследование акустических свойств резервуара, определяют скорость распространения волн напряжений, степень затухания, тип колебаний, размещают на объекте контроля первичные преобразователи, используя полученные данные, нагружают объект контроля, регистрируя сигналы акустической эмиссии до момента прихода на первичный преобразователь первого ложного импульса акустической эмиссии, обрабатывают сигналы акустической эмиссии, при этом на время обработки блокируют аппаратуру, регистрирующую сигналы акустической эмиссии, а регистрацию возобновляют после полного затухания колебаний, вызванных импульсами акустической эмиссии, о техническом состоянии объекта контроля судят по сигналам акустической эмиссии (Патент на изобретение RU 2226272 С2, 09.08.1999, принятый за аналог).A known method for diagnosing vessels operating under pressure, which is that they preliminarily study the acoustic properties of the reservoir, determine the propagation speed of the stress waves, the degree of attenuation, the type of oscillations, place the primary transducers on the test object using the data obtained, load the test object, registering signals acoustic emission until the first false pulse of acoustic emission arrives at the primary transducer, acoustic signals are processed missions, at the same time, during processing the equipment that records acoustic emission signals is blocked, and registration is resumed after the oscillations caused by acoustic emission pulses are completely damped, the technical condition of the test object is judged by acoustic emission signals (Patent for the invention RU 2226272 C2, 08.08.1999, taken as analog).

Недостатком данного способа является недостаточная точность и достоверность обнаружения дефектов при контроле технического состояния резервуаров, работающих под давлением, что обусловлено невозможностью обнаружения и оценки параметров сквозных дефектов, излучающих непрерывный шум, так как после принятия первого акустико-эмиссионного сигнала аппаратура блокируется до полного затухания колебаний.The disadvantage of this method is the lack of accuracy and reliability of defect detection when monitoring the technical condition of pressure tanks, due to the inability to detect and evaluate the parameters of through defects emitting continuous noise, since after the first acoustic emission signal is received, the equipment is blocked until the oscillations are completely damped.

Известно многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий, содержащее идентичные каналы приема и обработки сигналов акустической эмиссии, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьезоэлектрического акустического преобразователя, предусилителя, фильтра, основного усилителя, к выходу которого подключен пиковый детектор и формирователь строба, а также цифроаналоговый преобразователь и регистратор. Кроме того, в каждом канале устройство содержит компаратор, элемент памяти, а также соединенные последовательно генератор, счетчик, блок памяти, причем в каждом канале выход пикового детектора соединен с инвертирующим входом компаратора, выход формирователя строба соединен со стробирующим входом компаратора, выход которого соединен со входом сброса пикового детектора и входом элемента памяти каждого канала. Выход элемента памяти каждого канала соединен с соответствующим входом коммутатора. Блок памяти имеет задающий режим вход, а второй вход его соединен с выходом счетчика и вторыми входами формирователя строба элемента памяти каждого канала. Выход блока памяти соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с неинвертирующими входами компараторов каждого канала. Выход коммутатора соединен с входом регистратора. Выход элемента «ИЛИ-НЕ» формирователя строба соединен с первым входом элемента «И» и первым входом второго элемента «И», второй вход первого элемента «И» соединен с выходом третьего элемента «И», а выход первого элемента «И» - с входом первого триггера, неинвертирующий выход которого соединен с вторым входом второго элемента «И» и с выходом формирователя, а инвертирующий выход соединен с вторым входом третьего элемента «И». Выход усилителя соединен с входом компаратора, вход которого соединен с входом элемента задержки. Выход последнего соединен с S-входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента «И». Входы сброса первого и второго триггеров объединены и соединены с выходом второго элемента «И». (А.с. 1589204, М. кл.4 G01N 29/04, приоритет от 4.10.88 г., принят за аналог).A multi-channel acoustic emission device for controlling products is known, which contains identical channels for receiving and processing acoustic emission signals, each of which consists of a piezoelectric acoustic transducer, preamplifier, filter, main amplifier, connected in series to the output of which a peak detector and strobe driver are connected, as well as digital-to-analog converter and recorder. In addition, in each channel, the device contains a comparator, a memory element, as well as a generator, a counter, a memory unit connected in series, and in each channel the output of the peak detector is connected to the inverting input of the comparator, the output of the gate driver is connected to the gate gate of the comparator, the output of which is connected to the peak detector reset input and the memory element input of each channel. The output of the memory element of each channel is connected to the corresponding input of the switch. The memory block has an input that sets the mode, and its second input is connected to the counter output and the second inputs of the gate former of the memory element of each channel. The output of the memory block is connected to the input of the digital-to-analog converter, the output of which is connected to the non-inverting inputs of the comparators of each channel. The output of the switch is connected to the input of the recorder. The output of the “OR-NOT” element of the gate driver is connected to the first input of the “AND” element and the first input of the second AND element, the second input of the first AND element is connected to the output of the third AND element, and the output of the first AND element is with the input of the first trigger, the non-inverting output of which is connected to the second input of the second element "And" and the output of the shaper, and the inverting output is connected to the second input of the third element "And". The output of the amplifier is connected to the input of the comparator, the input of which is connected to the input of the delay element. The output of the latter is connected to the S-input of the second trigger, the output of which is connected to the first input of the third element "AND". The reset inputs of the first and second triggers are combined and connected to the output of the second AND element. (A.S. 1589204, M. cl. 4 G01N 29/04, priority from 4.10.88, adopted as an analogue).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет определять времена прихода сигналов акустической эмиссии, превышающих установленный порог, на измерительные каналы, а значит - не может с высокой точностью определять координаты источников акустической эмиссии.The disadvantage of this device is that it does not allow to determine the arrival times of acoustic emission signals exceeding the set threshold to the measuring channels, and therefore cannot determine the coordinates of the sources of acoustic emission with high accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, заключающийся в том, что проводят предварительное изучение объекта контроля, включающее исследования акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, проводят предварительные испытания, во время которых определяют уровень шумов, по которому устанавливают порог. Далее объект контроля нагружают до испытательного давления и одновременно регистрируют сигналы акустической эмиссии, превышающие установленный порог, по которым определяют координаты источников. По параметрам зарегистрированных сигналов акустической эмиссии судят о степени опасности дефекта (Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. (ПБ 03-593-03). Серия 03. Выпуск 38 / Колл. авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности и промышленности Госгортехнадзора России», 2003. - 56 с., принят за прототип).Closest to the proposed technical solution is a method of acoustic emission monitoring of vessels, which consists in the fact that they conduct a preliminary study of the control object, including a study of the acoustic properties of the control object, then install primary transducers, check the operability of the acoustic emission equipment and carry out channel calibration, conduct preliminary tests during which the noise level at which the threshold is set is determined. Next, the control object is loaded to the test pressure and at the same time the acoustic emission signals are recorded that exceed the set threshold by which the coordinates of the sources are determined. The parameters of the registered acoustic emission signals judge the degree of danger of the defect (Rules for the organization and conduct of acoustic emission monitoring of vessels, apparatuses, boilers and process pipelines. (ПБ 03-593-03). Series 03. Issue 38 / Coll. Ed. - M .: State Unitary Enterprise "Scientific and Technical Center for Safety and Industry of Gosgortekhnadzor of Russia", 2003. - 56 p., Adopted as a prototype).

Недостатками данного способа является невозможность обнаружения и оценки параметров сквозных дефектов, связанных с тем, что регистрируются и оцениваются только дискретные сигналы акустической эмиссии. Другим недостатком является низкая достоверность и точность обнаружения дефектов, связанная с тем, что метод не учитывает изменение уровня шума при нагружении до испытательных нагрузок.The disadvantages of this method is the inability to detect and evaluate the parameters of through defects associated with the fact that only discrete acoustic emission signals are recorded and evaluated. Another disadvantage is the low reliability and accuracy of defect detection, due to the fact that the method does not take into account changes in noise levels when loaded to test loads.

Наиболее близким по технической сущности 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, 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, отличающееся тем, что 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 на изобретение RU 2150698 С1, 10.06.2000 г., принят за прототип).The closest in technical essence is a multi-channel acoustic emission device for product monitoring, 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 an inverting the input of the comparator, and also 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, the main amplifier, analog-to-digital converter, random access memory and timer, characterized in that the device is connected in series with a channel switch, the main amplifier, analog-to-digital converter, random access memory, the output of which is connected to the first input of the interface device, with four inputs of the switch channels are connected to the outputs of the channel filters and the inputs of the peak detectors of the corresponding channels, and the inputs of the digital-to-analog converters of the four channels of the unit are combined s and connected to the first output of the interface device, the outputs of the comparators of each channel are connected to the inputs of the timer, the output of which is connected to the second input of 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 (patent for invention RU 2150698 C1, 10.06.2000, adopted as a prototype).

Недостатками данного устройства является высокая вероятность пропуска дефектов и чувствительность к шумам, так как отсутствует возможность в процессе контроля регулировать порог без остановки регистрации сигналов. Кроме того, недостатком данного устройства является невозможность обнаруживать и определять площадь сквозных дефектов, из-за невозможности регистрации параметров непрерывных сигналов акустической эмиссии.The disadvantages of this device are the high probability of missing defects and sensitivity to noise, since there is no way to adjust the threshold during monitoring without stopping the registration of signals. In addition, the disadvantage of this device is the inability to detect and determine the area of through defects, due to the impossibility of recording parameters of continuous acoustic emission signals.

Техническая задача - повышение достоверности и точности обнаружения и оценки развивающихся несквозных дефектов, а также обнаружение и оценка параметров сквозных дефектов.The technical task is to increase the reliability and accuracy of the detection and evaluation of developing non-through defects, as well as the detection and evaluation of through defects.

Поставленная задача решается за счет того, что предварительно определяют акустические свойства материала объекта контроля. Затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов. Далее объект контроля нагружают до испытательной нагрузки и одновременно измеряют и регистрируют среднеквадратическое значение амплитуды сигналов акустической эмиссии через равные интервалы времени, длительность которых определяется скоростью изменения нагрузки от минимального до максимального значения:The problem is solved due to the fact that pre-determine the acoustic properties of the material of the control object. Then the primary converters are installed, the operability of the acoustic emission equipment is checked, and the channels are calibrated. Next, the control object is loaded to the test load and at the same time the root-mean-square value of the amplitude of the acoustic emission signals is measured and recorded at equal time intervals, the duration of which is determined by the rate of change of load from minimum to maximum value:

Δt=(0,001…0,01)·Tнаг,Δt = (0.001 ... 0.01) · T naked ,

где Тнаг - длительность времени изменения нагрузки от минимального до максимального значения, с.where T nag - the duration of the load change from the minimum to the maximum value, s.

По результатам измеренных значений среднеквадратического отклонения амплитуды сигналов на последующий за измерением интервал времени для каждого канала устанавливают порог, равный:Based on the results of the measured values of the standard deviation of the signal amplitude, a threshold is set for each channel subsequent to the measurement for each channel, equal to:

Рi=3·σi,P i = 3 · σ i ,

где σi - значение среднеквадратического отклонения амплитуды сигнала с i-го канала; i - номер канала от 0 до n.where σ i is the standard deviation of the amplitude of the signal from the i-th channel; i is the channel number from 0 to n.

При этом регистрируют сигналы акустической эмиссии с i-го канала, превышающие установленный порог Рi, и определяют параметры этих сигналов, по которым определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности.At the same time, acoustic emission signals from the i-th channel are recorded that exceed the set threshold P i , and the parameters of these signals are determined by which the coordinates of developing defects are determined and their degree of danger is judged.

Используя зарегистрированные значения среднеквадратического отклонения амплитуды сигналов акустической эмиссии, определяют площадь сквозных дефектов экспериментально установленной зависимости:Using the registered values of the standard deviation of the amplitude of the acoustic emission signals, the area of the through defects of the experimentally established dependence is determined:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- среднее значение по всем n каналам среднеквадратического отклонения, мВ; Р - текущее значение давления в сосуде, МПа;
Figure 00000003
.Where
Figure 00000002
- the average value for all n channels of the standard deviation, mV; P is the current value of the pressure in the vessel, MPa;
Figure 00000003
.

Поставленная задача решается также за счет того, что используется многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля сосудов, работающих под давлением, состоящее из n измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, основного усилителя, пикового детектора, при этом выход пикового детектора соединен с инвертирующим входом компаратора, компаратора, таймера, устройства сопряжения, шины компьютера, устройство также содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом основного усилителя, оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом устройства сопряжения, а второй вход с первым выходом таймера, устройство также содержит цифроаналоговый преобразователь, соединенный с четвертым выходом устройства сопряжения. В устройстве также установлены последовательно соединенные детектор среднеквадратического значения сигнала, вход которого соединен с выходом основного усилителя, устройство выборки и хранения, причем выход детектора среднеквадратического значения сигнала соединен с аналоговым входом устройства выборки и хранения, аналогового умножителя, причем первый вход аналогового умножителя соединен с выходом устройства выборки и хранения и второй вход с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход аналогового умножителя соединен с неинвертирующим входом компаратора, устройство также содержит блок регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии, состоящий из последовательно соединенных аналогово-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом устройства выборки и хранения, а выход оперативного запоминающего устройства соединен с пятым входом устройства сопряжения, устройство регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии содержит таймер, вход которого соединен с устройством сопряжения, первый выход соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения, а второй выход соединен с оперативным запоминающим устройством.The problem is also solved due to the fact that a multichannel acoustic emission device for monitoring vessels operating under pressure is used, consisting of n measuring channels, each of which consists of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, main amplifier, peak detector, the output of the peak detector is connected to the inverting input of the comparator, comparator, timer, interface device, computer bus, the device also contains the analog-to-digital converter, the input of which is connected to the output of the main amplifier, RAM, the output of which is connected to the first input of the interface device and the second input to the first output of the timer, the device also contains a digital-to-analog converter connected to the fourth output of the interface device. The device also has a series-connected detector of the rms value of the signal, the input of which is connected to the output of the main amplifier, a sampling and storage device, the output of the detector of the rms value of the signal connected to the analog input of the sampling and storage device, an analog multiplier, and the first input of the analog multiplier is connected to the output sampling and storage devices and a second input with an output of a digital-to-analog converter, and the output of an analog multiplier is connected to a non- with the comparator’s input, the device also comprises a continuous acoustic emission recording unit, consisting of a series-connected analog-to-digital converter, random access memory, the input of the analog-to-digital converter connected to the output of the sampling and storage device, and the output of the random access memory connected to the fifth input interface devices, a device for recording continuous acoustic emission signals includes a timer, the input of which is connected to by interfacing, the first output is connected to a control input of a sampling and storage device, and the second output is connected to random access memory.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением.The drawing shows a functional diagram of a device that implements the method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure.

Устройство, реализующее способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, содержит (см. чертеж):A device that implements the method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure, contains (see drawing):

1 - первичный (акустический) преобразователь;1 - primary (acoustic) transducer;

2 - предварительный усилитель;2 - pre-amplifier;

3 - фильтр;3 - filter;

4 - основной усилитель;4 - main amplifier;

5 - пиковый детектор;5 - peak detector;

6 - компаратор;6 - comparator;

7 - таймер;7 - timer;

8 - устройство сопряжения;8 - interface device;

9 - шину компьютера;9 - computer bus;

10 - аналогово-цифровой преобразователь;10 - analog-to-digital Converter;

11 - оперативное запоминающее устройство;11 - random access memory;

12 - цифроаналоговый преобразователь;12 - digital-to-analog converter;

13 - детектор среднеквадратического значения сигнала;13 - detector rms value of the signal;

14 - устройство выборки и хранения;14 - device sampling and storage;

15 - аналоговый умножитель;15 - analog multiplier;

16 - блок регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии;16 - block recording continuous signals of acoustic emission;

17 - аналогово-цифровой преобразователь блока регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии;17 - analog-to-digital Converter block recording continuous signals of acoustic emission;

18 - оперативное запоминающее устройство блока регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии;18 is a random access memory of a unit for recording continuous acoustic emission signals;

19 - таймер блока регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии.19 is a timer unit for recording continuous signals of acoustic emission.

Практическая реализация предлагаемого устройства выполняется по известным схемам с использованием отечественных и зарубежных микросхем, основные характеристики которых изложены в следующих источниках:The practical implementation of the proposed device is performed according to well-known schemes using domestic and foreign microcircuits, the main characteristics of which are described in the following sources:

1. www.ni.com;1. www.ni.com;

2. www.analog.com;2. www.analog.com;

3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. - М.: Мир, 2003. - 704 с.3. Horowitz P., Hill W. The art of circuitry: Per. from English - M .: Mir, 2003 .-- 704 p.

4. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь, 1987, с.19.4. Shilo V.L. Popular digital circuits. - M .: Radio and communications, 1987, p. 19.

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля сосудов, работающих под давлением, состоит из n измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных акустического преобразователя 1, предварительного усилителя 2, фильтра 3, основного усилителя 4, пикового детектора 5, при этом выход пикового детектора 5 соединен с инвертирующим входом компаратора 6, таймера 7, устройства сопряжения 8, шины компьютера 9, устройство также содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 10, вход которого соединен с выходом основного усилителя 4, оперативное запоминающее устройство 11, выход которого соединен с первым входом устройства сопряжения 8, а второй вход с первым выходом таймера 7, устройство также содержит цифроаналоговый преобразователь 12, соединенный с четвертым выходом устройства сопряжения 8. В устройстве также установлены последовательно соединенные детектор среднеквадратического значения сигнала 13, вход которого соединен с выходом основного усилителя 4, а выход соединен с аналоговым входом устройства выборки и хранения 14, аналогового умножителя 15, первый вход которого соединен с выходом устройства выборки и хранения 14 и второй вход с выходом цифроаналогового преобразователя 12, а выход соединен с неинвертирующим входом компаратора 6, устройство также содержит блок регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии 16, состоящий из последовательно соединенных аналогово-цифрового преобразователя 17, оперативного запоминающего устройства 18, причем вход аналого-цифрового преобразователя 17 соединен с выходом устройством выборки и хранения 14, а выход оперативного запоминающего устройства 18 соединен с пятым входом устройства сопряжения 8, а также блок регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии 16 содержит таймер 19, вход которого соединен с устройством сопряжения 8, первый выход соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения 14, а второй выход соединен с оперативным запоминающим устройством 18.A multi-channel acoustic emission device for monitoring vessels operating under pressure consists of n measuring channels, each of which consists of a series-connected acoustic transducer 1, pre-amplifier 2, filter 3, main amplifier 4, peak detector 5, while the output of the peak detector 5 is connected to the inverting input of the comparator 6, timer 7, interface device 8, computer bus 9, the device also contains a series-connected analog-to-digital converter 10, the input of which the second is connected to the output of the main amplifier 4, random access memory 11, the output of which is connected to the first input of the interface device 8, and the second input to the first output of the timer 7, the device also contains a digital-to-analog converter 12 connected to the fourth output of the interface device 8. The device also a series 13 rms detector of signal 13 is installed, the input of which is connected to the output of the main amplifier 4, and the output is connected to the analog input of the sampling and storage device 14, an analog multiplier 15, the first input of which is connected to the output of the sampling and storage device 14 and the second input with the output of a digital-to-analog converter 12, and the output is connected to the non-inverting input of the comparator 6, the device also contains a unit for recording continuous acoustic emission signals 16, consisting of in series connected analog-to-digital Converter 17, random access memory 18, and the input of the analog-to-digital Converter 17 is connected to the output by the sampling and storage device 14, and the output about the iterative memory device 18 is connected to the fifth input of the interface device 8, and the acoustic emission continuous signal recording unit 16 includes a timer 19, the input of which is connected to the interface device 8, the first output is connected to the control input of the fetch and store device 14, and the second output is connected to random access memory 18.

Предложенное устройство и способ работают следующим образом. Предварительно определяют акустические свойства: скорость ультразвуковых волн и коэффициент затухания, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов. После этого в многоканальном устройстве компьютер через шину 9 и устройство сопряжения 8 передает в таймер 7 интервал времени регистрации дискретного сигнала акустической эмиссии записываемого окна и одновременно в таймер 19 интервал Δt измерения среднеквадратического значения амплитуды сигналов шумов, определяемый соотношением:The proposed device and method work as follows. The acoustic properties are preliminarily determined: the speed of ultrasonic waves and the attenuation coefficient, then the primary transducers are installed, the operability of the acoustic emission equipment is checked, and the channels are calibrated. After that, in the multi-channel device, the computer through the bus 9 and the interface device 8 transmits to the timer 7 the time interval for recording the discrete acoustic emission signal of the recorded window and simultaneously to the timer 19 the measurement interval Δt of the rms amplitude of the noise signals, determined by the ratio:

Δt=(0,001…0,01)·Тнаг,Δt = (0,001 ... 0,01) · T naked;

где Тнаг - длительность времени изменения нагрузки от минимального до максимального значения, которые выбирают исходя из данных предварительных измерений и калибровки.where T nag - the length of time the load changes from minimum to maximum values, which are selected based on the data of preliminary measurements and calibration.

Начинают нагружать сосуд испытательной нагрузкой. Таймер 7 по команде с компаратора 6 отсчитывает установленный интервал времени и подает команду остановить регистрацию дискретных сигналов акустической эмиссии в оперативное запоминающее устройство 11 и в устройство сопряжения 8. Таймер 19 через интервалы времени Δt подает команду на цифровой вход выборки и хранения 14 и в оперативное запоминающее устройство 18. Компьютер через шину 9 подает команду устройству сопряжения 8 начать измерения сигналов акустической эмиссии, устройство сопряжения 8 подает команду на цифроаналоговый преобразователь 12, который подает на первый вход аналогового умножителя 15 напряжение 3 В. Преобразователь преобразует акустический сигнал акустической эмиссии в электрический сигнал и передает его через предварительный усилитель 2 и фильтр 3 на основной усилитель 4. Детектор среднеквадратического значения 13 измеряет среднеквадратическое значение сигнала и подает его на аналоговый вход устройства выборки и хранения 14, которое по команде от таймера 19 передает его на второй вход аналогового умножителя 15 и вход аналого-цифрового преобразователя 17. Аналого-цифровой преобразователь 17 преобразует значение среднеквадратического значения сигнала в цифровой код и передает его в оперативное запоминающее устройство 18, которое по команде таймера 19 сохраняет цифровой код. Цифровой код среднеквадратического значения сигнала из оперативного запоминающего устройства 18 предается в компьютер через устройство сопряжения 8 и шину 9. Аналоговый умножитель 15 передает на второй вход компаратора 6 сигнал, равный порогу канала:They begin to load the vessel with a test load. The timer 7, on command from the comparator 6, counts the set time interval and instructs to stop the registration of discrete acoustic emission signals in the random access memory 11 and in the interface device 8. The timer 19 sends time, at time intervals Δt, to the digital input of sampling and storage 14 and to the random access memory device 18. The computer through the bus 9 instructs the interface device 8 to start measuring acoustic emission signals, the interface device 8 sends a command to the digital-to-analogue conversion spruce 12, which supplies a voltage of 3 V to the first input of the analog multiplier 15. The converter converts the acoustic signal of acoustic emission into an electrical signal and passes it through a pre-amplifier 2 and a filter 3 to the main amplifier 4. A rms detector 13 measures the rms value of the signal and feeds it to the analog input of the sampling and storage device 14, which, upon a command from the timer 19, transfers it to the second input of the analog multiplier 15 and the input of the analog-to-digital converter 17. Anal The digital-to-digital converter 17 converts the value of the rms value of the signal into a digital code and transfers it to the random access memory 18, which, by the command of the timer 19, stores the digital code. The digital code of the rms value of the signal from the random access memory 18 is transmitted to the computer through the interface device 8 and the bus 9. The analog multiplier 15 transmits to the second input of the comparator 6 a signal equal to the channel threshold:

Рi=3·σi,P i = 3 · σ i ,

где σi - среднеквадратическое отклонение амплитуды сигнала с i-го канала, измеренное детектором среднеквадратического значения сигнала 13; i - номер канала от 0 до n.where σ i is the standard deviation of the amplitude of the signal from the i-th channel, measured by the detector of the mean square value of the signal 13; i is the channel number from 0 to n.

Сигнал с основного усилителя 4 поступает на пиковый детектор 5, который определяет величину максимальной амплитуды и передает ее на первый вход компаратора 6. Одновременно сигналы преобразуют в цифровой код на аналого-цифровом преобразователе 10 и записывают в оперативное запоминающее устройство 11. Компаратор 6 определяет момент времени превышения сигналом на первом входе установленного на втором входе порога и подает сигнал в таймер 7, который определяет время прихода сигнала и записывает его в оперативное запоминающее устройство 11, а затем передается на компьютер через устройство сопряжения 8 и шину 9. После нагружения сосуда, работающего под давлением до испытательной нагрузки и ее выдержки компьютер через шину 8 подает команду устройству сопряжения 8 остановить регистрацию сигналов акустической эмиссии. По зарегистрированным дискретным сигналам акустической эмиссии с n каналов, превышающим установленные пороги Рi определяют параметры этих сигналов, по которым определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности. Используя зарегистрированные значения среднеквадратического отклонения амплитуды сигналов акустической эмиссии, определяют площадь сквозных дефектов экспериментально установленной зависимости:The signal from the main amplifier 4 is fed to a peak detector 5, which determines the maximum amplitude and transfers it to the first input of the comparator 6. At the same time, the signals are converted into a digital code on the analog-to-digital converter 10 and recorded in the random access memory 11. The comparator 6 determines the time exceeding the signal at the first input of the threshold set at the second input and sends a signal to the timer 7, which determines the time of arrival of the signal and writes it to the random access memory 11, and it is transmitted to the computer through the interface device 8 and bus 9. After loading the vessel operating under pressure up to the test load and its endurance, the computer through the bus 8 instructs the interface device 8 to stop the registration of acoustic emission signals. The registered discrete signals of acoustic emission from n channels exceeding the set thresholds P i determine the parameters of these signals, which determine the coordinates of developing defects and judge their degree of danger. Using the registered values of the standard deviation of the amplitude of the acoustic emission signals, the area of the through defects of the experimentally established dependence is determined:

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- среднее значение по всем n каналам среднеквадратического отклонения, мВ; Р - текущее значение давления в сосуде, МПа;
Figure 00000003
.Where
Figure 00000005
- the average value for all n channels of the standard deviation, mV; P is the current value of the pressure in the vessel, MPa;
Figure 00000003
.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с существующими позволяет в процессе контроля регулировать пороги без остановки регистрации сигналов и, следовательно, уменьшает вероятность пропуска дефектов и снижает чувствительность к шумам. Кроме того, предлагаемая система регистрирует параметры непрерывных сигналов акустической эмиссии, по которым определяют площадь сквозных дефектов.The proposed technical solution, compared with existing ones, allows controlling thresholds in the control process without stopping the registration of signals and, therefore, reduces the probability of missing defects and reduces sensitivity to noise. In addition, the proposed system registers the parameters of continuous acoustic emission signals, which determine the area of through defects.

Claims (2)

1. Способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, заключающийся в том, что проводят предварительное исследование акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, далее объект контроля нагружают до испытательного давления и одновременно регистрируют сигналы акустической эмиссии, превышающие установленные пороги, определяют параметры этих сигналов, по которым определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности, отличающийся тем, что в процессе нагружения резервуара дополнительно через равные интервалы времени измеряют среднеквадратическое значение амплитуды сигналов со всех первичных преобразователей, по которым для каждого последующего интервала времени устанавливают пороги и определяют площадь сквозных дефектов.1. The method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure, which consists in conducting a preliminary study of the acoustic properties of the test object, then installing the primary transducers, checking the operability of the acoustic emission equipment and calibrating the channels, then the test object is loaded to the test pressure and at the same time, acoustic emission signals exceeding the established thresholds are recorded, the parameters of these signals are determined by which the coordination s developing defects and judged of their severity, characterized in that the process vessel further loading at regular time intervals measured RMS amplitudes of the signals from all the primary devices in which for each successive time interval set thresholds and define an area through defects. 2. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля сосудов, работающих под давлением, состоящее из n измерительных каналов, состоящих из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, основного усилителя, пикового детектора, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора, а также содержит цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство и таймер, в устройстве последовательно соединены аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом устройства сопряжения, а вход цифроаналогового преобразователя соединен с четвертым выходом устройства сопряжения, выход компаратора подключен ко входу 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, отличающийся тем, что в каждый измерительный канал дополнительно введены детектор среднеквадратического значения сигнала, устройство выборки и хранения, аналоговый умножитель и блок регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии, состоящий из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства и таймера, причем вход детектора среднеквадратического значения сигнала соединен с выходом основного усилителя, а выход соединен с аналоговым входом устройства выборки и хранения, первый вход аналогового умножителя соединен с выходом устройства выборки и хранения и второй вход с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход аналогового умножителя соединен с неинвертирующим входом компаратора, вход аналого-цифрового преобразователя блока регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии соединен с выходом устройства выборки и хранения, а выход оперативного запоминающего устройства соединен с пятым входом устройства сопряжения, вход таймера блока регистрации непрерывных сигналов акустической эмиссии соединен с устройством сопряжения, а первый выход соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения, а второй выход соединен с оперативным запоминающим устройством. 2. A multi-channel acoustic emission device for monitoring vessels operating under pressure, consisting of n measuring channels, consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, main amplifier, peak detector, the output of which is connected to the inverting input of the comparator, and also contains digital-to-analog converter, analog-to-digital converter, random access memory and timer, in the device an analog-to-digital pre-connected an educator, random access memory, the output of which is connected to the first input of the interface device, and the input of the digital-to-analog converter is connected to the fourth output of the interface device, the output of the comparator is connected to the timer input, 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 timer input, and the third output of the interface device is connected to the computer bus, characterized in that in each measuring channel an additional input given are a rms detector of a signal, a sampling and storage device, an analog multiplier and a unit for recording continuous acoustic emission signals, consisting of a series-connected analog-to-digital converter, random access memory and a timer, the input of the rms detector of the signal being connected to the output of the main amplifier, and the output connected to the analog input of the sampling and storage device, the first input of the analog multiplier is connected to the output of the device ki and storage and the second input with the output of the digital-to-analog converter, and the output of the analog multiplier is connected to the non-inverting input of the comparator, the input of the analog-to-digital converter of the unit for recording continuous acoustic emission signals is connected to the output of the sampling and storage device, and the output of random access memory is connected to the fifth input of the device pairing, the timer input of the unit for recording continuous acoustic emission signals is connected to the pairing device, and the first output is connected to the control they input sample and hold, and a second output connected to a random access memory.
RU2010116971/28A 2010-04-29 2010-04-29 Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect RU2431139C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116971/28A RU2431139C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116971/28A RU2431139C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2431139C1 true RU2431139C1 (en) 2011-10-10

Family

ID=44805154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116971/28A RU2431139C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2431139C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688810C1 (en) * 2016-01-12 2019-05-22 Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк Flaw detection of cracks in tubular elements in boreholes of wells under high pressure using acoustic emission
RU2704146C1 (en) * 2019-01-10 2019-10-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688810C1 (en) * 2016-01-12 2019-05-22 Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк Flaw detection of cracks in tubular elements in boreholes of wells under high pressure using acoustic emission
RU2704146C1 (en) * 2019-01-10 2019-10-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2912406B1 (en) Ultrasonic measurement apparatus and method
US7389692B2 (en) Digital log amplifier for ultrasonic testing
US8904872B2 (en) Detection of channel saturation in phase-array ultrasonic non-destructive testing
CN115540790A (en) High-precision ultrasonic thickness measurement method and device
RU2431139C1 (en) Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect
US10416123B2 (en) Flaw detection sensitivity adjustment method and abnormality diagnosis method for ultrasonic probe
US20130192334A1 (en) Method and system for calibrating an ultrasonic wedge and a probe
RU2391655C2 (en) Method of diagnosing metal bridge structures and device for implementing said method
WO2019234412A2 (en) Partial discharge location device and method
RU2601388C2 (en) Ultrasonic method of internal mechanical stresses measuring
RU2736175C1 (en) Method of acoustic emission monitoring of metal objects and device for its implementation
US8276431B1 (en) Method of determining acoustic transit times for material having high acoustic attenuation properties
JP6777817B2 (en) Methods and devices for compensating for non-uniformity in ultrasonography
CN104807891A (en) Device for identifying continuity of specially-shaped part by utilizing acoustic spectral analysis
JPH04301762A (en) Piezoelectric-crystal element and its measuring device
CN218937340U (en) High-precision ultrasonic thickness measuring device
EP3845897B1 (en) Metrology qualification of non-destructive inspection systems
RU2637376C1 (en) Approximation method for definition of geometric sizes of discontinuities in ferromagnetic products and device for its implementation
RU2704146C1 (en) Method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure
WO2023069845A1 (en) Ultrasonic remote condition monitoring system
RU2523781C1 (en) Method and apparatus for inspecting quality of acoustic contact during ultrasonic flaw detection
CN115752835A (en) Stress ultrasonic detection method and device
RU2581082C1 (en) Method of determining beam pattern of piezoelectric transducer and device therefor
RU2581083C1 (en) Method of determining shape of scattering indicatrix of defect in ultrasound control and device therefor
JP3228132B2 (en) Ultrasonic flaw detection method