RU2586087C1 - Method of locating defects during acoustic-emission control - Google Patents
Method of locating defects during acoustic-emission control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586087C1 RU2586087C1 RU2015111440/28A RU2015111440A RU2586087C1 RU 2586087 C1 RU2586087 C1 RU 2586087C1 RU 2015111440/28 A RU2015111440/28 A RU 2015111440/28A RU 2015111440 A RU2015111440 A RU 2015111440A RU 2586087 C1 RU2586087 C1 RU 2586087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converters
- acoustic emission
- group
- transducers
- defects
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для определения координат дефектов в объектах железнодорожного и авиационного транспорта, химической, нефтехимической, энергетической и металлургической отраслях промышленности.The invention relates to non-destructive testing of products by acoustic emission and can be used to determine the coordinates of defects in objects of railway and air transport, chemical, petrochemical, energy and metallurgical industries.
Известен способ локация дефектов, заключающийся в том, что измеряют разность времен прихода сигналов к двум датчикам и определяют закон затухания звука в объекте, при этом в принимаемых датчиками сигналах акустической эмиссии, генерируемых дефектами изделия, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояние от источника эмиссии до каждого из преобразователей, а затем, используя ранее установленный закон затухания, рассчитывают координаты дефекта изделия (см. патент РФ №2523077 C1, МПК G01N 29/14).A known method for location of defects, namely, that they measure the difference in the arrival times of signals to two sensors and determine the law of sound attenuation in the object, while in the acoustic emission signals received by the sensors generated by the defects of the product, Lamb wave modes are recorded in the form of a wave packet, after presentation whose frequency and time dependences on the spectrograms single out the energy maxima of the antisymmetric and symmetric modes, by the difference in the time of arrival of the energy maxima at the selected frequencies max determined distance from the emitting source to each of the transducers, and then using the previously set damping law calculated coordinates of defect products (see. Russian patent №2523077 C1, IPC G01N 29/14).
Недостатком данного способа являются ограничения, связанные с невозможностью достоверного определения координат дефектов в объектах, в которых имеются сварные соединения, технологические отверстия, элементы переменной толщины и иные структурные и конструкционные неоднородности, т.к. антисимметричные и симметричные моды трансформируются, преобразуются из одного вида в другой и, следовательно, энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод смещаются и искажаются.The disadvantage of this method is the limitations associated with the inability to reliably determine the coordinates of defects in objects in which there are welded joints, technological holes, elements of variable thickness and other structural and structural inhomogeneities, because antisymmetric and symmetric modes are transformed, converted from one type to another and, therefore, the energy maxima of antisymmetric and symmetric modes are shifted and distorted.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения расстояния между источником и приемником сигналов акустической эмиссии (см. патент РФ №2397490, МПК G01N 29/14), заключающийся в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователь акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, и регистрируют моды волн Лэмба, причем моды регистрируют в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, а расстояние между преобразователем и источником акустической эмиссии рассчитывают по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах.The closest in technical essence to the claimed method is a method for determining the distance between the source and receiver of acoustic emission signals (see RF patent No. 2397490, IPC G01N 29/14), which consists in the fact that the acoustic emission transducer is installed on the controlled product, the product is loaded, receive acoustic emission signals generated by the defect of the product, and Lamb wave modes are recorded, and the modes are recorded as a wave packet, after which the frequency-time dependence on In the programs, the energy maxima of the antisymmetric and symmetric modes are distinguished, and the distance between the transducer and the acoustic emission source is calculated by the difference in the time of arrival of the energy maxima at the selected frequencies.
Недостатком данного способа является высокая погрешность в определении координат дефектов, связанная с неопределенностью скорости распространения двух выделенных мод Лэмба сигналов акустической эмиссии в объектах со структурными и конструкционными неоднородностями и, соответственно, с анизотропией акустических свойств и сильной дисперсией (зависимостью скорости от частоты акустической волны).The disadvantage of this method is the high error in determining the coordinates of defects associated with the uncertainty of the propagation velocity of two selected Lamb modes of acoustic emission signals in objects with structural and structural inhomogeneities and, accordingly, with anisotropy of acoustic properties and strong dispersion (dependence of speed on the frequency of the acoustic wave).
Основной задачей изобретения является повышение точности локации дефектов в объектах сложной конструкции с переменной толщиной, значительным количеством сварных швов и технологических отверстий, в которых скорость акустического сигнала является непостоянной величиной, зависящей от частоты волны и толщины изделия, а сигналы могут трансформироваться из одного вида в другой.The main objective of the invention is to increase the accuracy of location of defects in objects of complex design with variable thickness, a significant number of welds and technological holes in which the speed of the acoustic signal is an unstable value, depending on the wave frequency and thickness of the product, and the signals can be transformed from one type to another .
Поставленная задача решается за счет того, что в способе локации дефектов при акустико-эмиссионном контроле, состоящем в том, что на контролируемом изделии устанавливают преобразователи акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, преобразователи акустической эмиссии устанавливают на объект контроля группами не менее трех в каждой на расстоянии между центрами преобразователей в группе, не превышающем минимальной длины акустической волны, определяемой по верхней границе полосы пропускания аппаратуры и скорости асимметричной волны Лэмба на этой частоте, в каждой группе для каждого сигнала определяют разность фаз между сигналами, зарегистрированными преобразователями, по которым определяют углы, характеризующие направления распространения волны относительно каждой группы преобразователей, а координаты дефектов определяют по формуламThe problem is solved due to the fact that in the method for locating defects in acoustic emission control, which consists in installing acoustic emission transducers on the controlled product, loading the product, receiving acoustic emission signals generated by the product defect, acoustic emission transducers installed on the monitoring object groups of at least three in each at a distance between the centers of the transducers in a group not exceeding the minimum acoustic wavelength determined by the upper Itza strip transmission apparatus and speed asymmetric Lamb wave at this frequency in each group for each signal determines the phase difference between the signals registered transducers which define the angles characterizing the wave propagation direction with respect to each group of transducers, and the coordinates of defects is determined by the formulas
где L - расстояние между группами преобразователей,where L is the distance between the groups of converters,
tan(αI) - тангенс угла направления распространения волны в группе I;tan (α I ) is the tangent of the angle of the direction of wave propagation in group I;
tan(αII) - тангенс угла направления распространения волны в группе II;tan (α II ) is the tangent of the angle of the direction of wave propagation in group II;
при этом:wherein:
где φ21 - разность фаз сигналов на преобразователях 2 и 1;where φ 21 is the phase difference of the signals on the
φ31 - разность фаз сигналов на преобразователях 3 и 1;φ 31 - the phase difference of the signals on the
φ54 - разность фаз сигналов на преобразователях 5 и 4;φ 54 is the phase difference of the signals on the
φ64 - разность фаз сигналов на преобразователях 6 и 4.φ 64 is the phase difference of the signals on the
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности локации дефектов за счет отсутствия влияния эффектов трансформации волны на структурных неоднородностях исследуемого объекта (сварные швы), непостоянства скорости распространения акустической волны, возникающей из-за дисперсии волн при вариации толщины объекта контроля, амплитудно-частотной характеристики сигнала, соответственно, погрешность уменьшается и достоверность определения координат дефектов увеличивается.The technical result of the invention consists in increasing the accuracy of the location of defects due to the absence of the effects of wave transformation on the structural inhomogeneities of the investigated object (welds) , the inconstancy of the propagation velocity of the acoustic wave arising due to the dispersion of the waves when the thickness of the test object is varied, and the amplitude-frequency characteristic of the signal accordingly, the error decreases and the reliability of determining the coordinates of defects increases.
На Фиг. 1 представлена схема размещения двух групп преобразователей акустической эмиссии. На Фиг. 2 представлена схема размещения преобразователей в группе. На Фиг. 3 представлен график зависимости электрического напряжения на преобразователях от времени для группы преобразователей I с номерами 1, 2, 3. На Фиг. 4 показана зависимость корреляционной функции от сдвига фаз сигналов с преобразователей в I группе.In FIG. 1 shows a layout of two groups of acoustic emission transducers. In FIG. 2 shows the layout of the converters in the group. In FIG. 3 is a graph of the voltage versus converters versus time for the group of converters I with
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Контролируемое изделие: сосуд давления тормозной системы локомотива с размерами: длина 1200 мм, внутренний диаметр 450 мм, толщина стенки 12 мм. На исследуемом объекте была проведена серия экспериментов, имитирующих рост трещины. В качестве имитатора АЭ использован слом грифеля Су-Нильсена по ГОСТ Р 52727-2007. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования. На изделии устанавливали две группы преобразователей акустической эмиссии 1, 2, 3 и 4, 5, 6 типа ППАЭ 0,05-0,20 на расстоянии 750 мм относительно друг друга. Скорость ассиметричной волны Лэмба в объекте составляет C=3300 м/с, верхняя граница полосы пропускания преобразователя - fmax=200·103 Гц. Для выбранного объекта контроля и типа преобразователя длина волны составилаThe proposed method is implemented as follows. Controlled product: locomotive brake system pressure vessel with dimensions: length 1200 mm, inner diameter 450 mm, wall thickness 12 mm. A series of experiments simulating crack growth was carried out at the object under study. As a simulator of AE, a scrap of the Su-Nielsen lead was used in accordance with GOST R 52727-2007. Acoustic emission diagnostics. General requirements. Two groups of
Расстояние между центрами преобразователей в группе установили равным 14 мм (менее длины волны λ). Затем сосуд нагружали компрессором до максимального давления 20 МПа со скоростью не более 0,25 МПа/с и регистрировали сигналы акустико-эмиссионной системой СЦАД 16.03 (номер в Государственном реестре средств измерений №18892-10). Сигналы, зарегистрированные преобразователями 1, 2, 3 (см. Фиг. 3), передаются в компьютер, который вычисляет по каждому дефекту разности фаз φ21 и φ31 между сигналами, зарегистрированными преобразователями 2 и 1, 3 и 1 в группе I, а также φ54 и φ64, зарегистрированными преобразователями 5 и 4, 6 и 4 в группе II в соответствии с выражениямиThe distance between the centers of the transducers in the group was set equal to 14 mm (less than the wavelength λ). Then the vessel was loaded with a compressor to a maximum pressure of 20 MPa at a speed of not more than 0.25 MPa / s and signals were recorded by the acoustic emission system SCAD 16.03 (number in the State Register of Measuring Instruments No. 18892-10). The signals registered by
где Δ1, Δ2, Δ3, Δ4, Δ5, Δ6 - разности хода сигнала акустической эмиссии на преобразователи.where Δ 1 , Δ 2 , Δ 3 , Δ 4 , Δ 5 , Δ 6 are the differences in the path of the acoustic emission signal to the transducers.
В компьютере реализован алгоритм определения разности фаз в группе преобразователей с помощью корреляционной функции по положению максимума корреляционной функции сигналов. С преобразователей I группы (см. фиг. 4) определяли разность фаз между преобразователями 2 и 1, 3 и 1, которые составили: φ21=0 рад, φ31=1,4·π рад. Аналогично определяли разность фаз во II группе преобразователей. Экспериментально определенные разности фаз приведены в табл. 1. Далее компьютер в каждой группе преобразователей вычисляет значение углов распространения волны αI и αII в соответствии с выражениямиThe computer implements an algorithm for determining the phase difference in the group of converters using the correlation function by the position of the maximum correlation function of the signals. From the converters of group I (see Fig. 4), the phase difference between the
После чего вычисляются координаты дефектов xД и yД, в соответствии с выражениямиAfter that, the coordinates of the defects x D and y D are calculated, in accordance with the expressions
где L - расстояние между группами преобразователей.where L is the distance between the groups of converters.
Результаты этих вычислений сведены в таблицу 1.The results of these calculations are summarized in table 1.
Была проведена обработка полученных данных с использованием ГОСТ Р 8.736-2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Данные сведены в табл. 2.The obtained data were processed using GOST R 8.736-2011. Direct multiple measurements. Methods for processing measurement results. The main provisions. The data are summarized in table. 2.
Как видно из табл. 2, суммарная относительная погрешность координат относительно расстояния между группами преобразователей акустической эмиссии не превышала 3%.As can be seen from the table. 2, the total relative error of coordinates relative to the distance between the groups of acoustic emission transducers did not exceed 3%.
Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в том, что влияние акустических характеристик (скорости и затухания) и их вариаций в объекте контроля на погрешность измерения координат дефектов является минимальным. При этом координаты дефекта определяются с учетом разности фаз двух сигналов на близко (менее минимальной длины волны) расположенных преобразователях акустической эмиссии, что позволило получить погрешность локализации дефектов не более 3%. Вторым преимуществом является расширение технологических возможностей метода акустической эмиссии с использованием предлагаемого способа за счет расширения номенклатуры объектов контроля.The advantage of the proposed method compared to the prototype is that the influence of acoustic characteristics (speed and attenuation) and their variations in the control object on the error in measuring the coordinates of defects is minimal. The coordinates of the defect are determined taking into account the phase difference of the two signals at close (less than the minimum wavelength) located acoustic emission transducers, which made it possible to obtain an error in the localization of defects of not more than 3%. The second advantage is the expansion of the technological capabilities of the acoustic emission method using the proposed method by expanding the range of control objects.
Claims (1)
где L - расстояние между группами преобразователей,
tan(α1) и tan(α11) - тангенсы углов направления распространения волны в группах преобразователей. A method for locating defects in acoustic emission control, namely, that acoustic emission transducers are installed on the controlled product, the product is loaded, acoustic emission signals generated by the product defect are received, characterized in that the acoustic emission transducers are installed on the monitoring object in groups of at least three in each, at a distance between the centers of the transducers in a group not exceeding the minimum acoustic wavelength, in each group for each signal is determined once awn phase between the signals registered transducers which define the angles characterizing the wave propagation direction with respect to each group of transducers, and the coordinates of defects is determined by the formulas
where L is the distance between the groups of converters,
tan (α 1 ) and tan (α 11 ) are the tangents of the angles of the direction of wave propagation in the groups of transducers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111440/28A RU2586087C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method of locating defects during acoustic-emission control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111440/28A RU2586087C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method of locating defects during acoustic-emission control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2586087C1 true RU2586087C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015111440/28A RU2586087C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method of locating defects during acoustic-emission control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2586087C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775204C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method for determining the coordinates of defects during acoustic emission control |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985024A (en) * | 1975-02-28 | 1976-10-12 | Grumman Corporation | Acoustic emission process and system for improved flaw source location |
SU1080078A1 (en) * | 1982-12-29 | 1984-03-15 | Maslov Boris Ya | Acoustic-emission device for determinaion of flaw coordinates |
US6065342A (en) * | 1997-10-01 | 2000-05-23 | Rolls-Royce Plc | Apparatus and a method of locating a source of acoustic emissions in an article |
RU2397490C2 (en) * | 2007-08-07 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (ОАО "ИркутскНИИхиммаш") | Method of determining distance between converter and source of acoustic emission |
RU2398225C1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-08-27 | Федеральное государственное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций" (Федеральный центр науки и высоких технологий) (ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)) | Method of detecting defects in structure of components |
RU2480742C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Method for acoustic emission control |
-
2015
- 2015-03-30 RU RU2015111440/28A patent/RU2586087C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985024A (en) * | 1975-02-28 | 1976-10-12 | Grumman Corporation | Acoustic emission process and system for improved flaw source location |
SU1080078A1 (en) * | 1982-12-29 | 1984-03-15 | Maslov Boris Ya | Acoustic-emission device for determinaion of flaw coordinates |
US6065342A (en) * | 1997-10-01 | 2000-05-23 | Rolls-Royce Plc | Apparatus and a method of locating a source of acoustic emissions in an article |
RU2397490C2 (en) * | 2007-08-07 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (ОАО "ИркутскНИИхиммаш") | Method of determining distance between converter and source of acoustic emission |
RU2398225C1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-08-27 | Федеральное государственное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций" (Федеральный центр науки и высоких технологий) (ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)) | Method of detecting defects in structure of components |
RU2480742C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Method for acoustic emission control |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775204C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method for determining the coordinates of defects during acoustic emission control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2014311952B2 (en) | System and method for defect monitoring | |
US10458871B2 (en) | Apparatus and method for measuring the pressure inside a pipe or container | |
US9927405B2 (en) | Processing signals acquired during guided wave testing | |
US20090031813A1 (en) | Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method using guided wave | |
US10585069B2 (en) | Detection, monitoring, and determination of location of changes in metallic structures using multimode acoustic signals | |
RU2020111152A (en) | INSTALLATION AND METHOD FOR REMOTE MEASUREMENT OF PIPELINE GEOMETRIC PARAMETERS AT THE STAGE OF RELEASE BY MEANS OF SOUND WAVES IN REAL TIME | |
US6925881B1 (en) | Time shift data analysis for long-range guided wave inspection | |
US9523660B2 (en) | Method of conducting probe coupling calibration in a guided-wave inspection instrument | |
CA3009086C (en) | Combined pulse echo inspection of pipeline systems | |
WO2019209654A1 (en) | Detection, monitoring, and determination of location of changes in metallic structures using multimode acoustic signals | |
RU2586087C1 (en) | Method of locating defects during acoustic-emission control | |
Miqueleti et al. | Acoustic impedance measurement method using spherical waves | |
RU2498293C2 (en) | Method of determining coordinates of acoustic emission source | |
RU2775204C1 (en) | Method for determining the coordinates of defects during acoustic emission control | |
CN113960160B (en) | Damage detection method and device based on ultrasonic Lamb wave compact array | |
RU2523077C1 (en) | Method of locating defects | |
RU2704146C1 (en) | Method of acoustic emission monitoring of vessels operating under pressure | |
Baiotto et al. | Development of methodology for the inspection of welds in lined pipes using array ultrasonic techniques | |
RU2117941C1 (en) | Process of ultrasonic inspection od pipes and pipe-lines | |
Terentyev et al. | Determination of the parameters of the dispersion curves of Lamb waves with the use of the Hough transform of the spectrogram of an AE signal | |
Sabet-Sharghi et al. | The application of guided waves for the detection of corrosion under insulation | |
Khalili et al. | Excitation of pure SH1 mode and evaluation of its sensitivity to very shallow crack-like defects | |
GINZEL et al. | A Phased-array technique to determine acoustic velocity of a sample with unknown thickness | |
RU2614195C2 (en) | Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference | |
RU2229121C1 (en) | Procedure establishing distance between converter and source of acoustic emission |