RU2650357C1 - Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии - Google Patents
Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650357C1 RU2650357C1 RU2017100441A RU2017100441A RU2650357C1 RU 2650357 C1 RU2650357 C1 RU 2650357C1 RU 2017100441 A RU2017100441 A RU 2017100441A RU 2017100441 A RU2017100441 A RU 2017100441A RU 2650357 C1 RU2650357 C1 RU 2650357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calibrated
- acoustic emission
- acoustic
- transducer
- standard
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/30—Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для калибровки преобразователей акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что тестовый акустический сигнал от одного источника принимается двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, первоначально в акустический контакт с передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя, затем устанавливается калибруемый преобразователь на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с эталонным, при этом тестовый акустический сигнал воспроизводится ударным воздействием на передающий блок калиброванными металлическими элементами, калибровка системы осуществляется с помощью быстродействующей тензометрической системы и подключенного к ней тензопреобразователя, которые регистрируют абсолютные перемещения объекта в месте ударного воздействия. При обработке результатов рассчитываются переходные коэффициенты, зависящие от времени и параметров ударного воздействия, рассчитываются корреляционная функция и переходные коэффициенты. Затем после установки калибруемого преобразователя на место стандартного вновь осуществляется ударное воздействие на передающий блок и преобразователь калибруется с использованием корреляционной функции и переходного коэффициента для системы передающего блока и стандартного преобразователя акустической эмиссии. Технический результат: обеспечение повышения точности калибровки преобразователей акустической эмиссии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для метрологического обеспечения преобразователей акустической эмиссии при изготовлении и в процессе их эксплуатации и может быть использовано для определения нормируемых метрологических характеристик преобразователей акустической эмиссии и проверки их работоспособности.
Известен способ калибровки преобразователей акустической эмиссии (см. отраслевой стандарт «Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов. РД 03-300-99, Москва ПИО ОБТ 2002»), включающий размещение образцового и калибруемого преобразователей акустической эмиссии на одну и ту же поверхность калибровочного блока на одинаковом расстоянии от источника и симметрично относительно него, возбуждение в калибровочном блоке импульса смещения, прием обоими преобразователями импульсного сигнала с помощью осциллографа, сравнение сигналов и определение коэффициента преобразования калибруемого преобразователя. Импульс смещения осуществляется изломом капилляра под действием нагружающего устройства, пьезопластиной для измерения усилия стержня.
К недостаткам способа относится нестабильность характеристик источника акустического сигнала, зависимость результатов калибровки от параметров системы калибровочный блок-преобразователь.
Известен способ калибровки преобразователей акустической эмиссии (см. патент РФ №2321849 МПК G01N 29/04, G01N 29/30, опубл. 10.04.2008), включающий процесс приема тестового акустического сигнала от одного источника двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, с последующей регистрацией полученных сигналов и их сравнением посредством компьютера, при этом с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений выполняется калибровка системы, состоящей из источника акустического сигнала и монолитного передающего блока, после чего в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя акустической эмиссии, затем устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с сохраненным эталонным, производя, таким образом, калибровку калибруемого преобразователя акустической эмиссии.
Недостатком данного технического решения является снижение точности проведения калибровки за счет нестабильности источника акустического сигнала, ограниченные функциональные возможности при смене типа преобразователя акустической эмиссии.
Техническая задача: повышение точности калибровки преобразователей акустической эмиссии за счет использования нормированных источников акустического сигнала, расширение функциональных возможностей калибровки.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе калибровки преобразователей акустической эмиссии, включающем в себя процесс приема тестового акустического сигнала от одного источника двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, первоначально в акустический контакт с передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя акустической эмиссии, затем устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с сохраненным эталонным, производя, таким образом, калибровку калибруемого преобразователя акустической эмиссии, калибровка системы осуществляется с помощью быстродействующей тензометрической системы, тензопреобразователя, источника акустического сигнала и передающего блока, а тестовый акустический сигнал воспроизводится ударным воздействием на передающий блок калиброванными металлическими элементами, при этом регистрируются абсолютные перемещения объекта, зависящие от времени и параметров ударного воздействия, рассчитываются корреляционная функция и переходные коэффициенты, затем после установки калибруемого преобразователя на место стандартного вновь осуществляется ударное воздействие на передающий блок и преобразователь калибруется с использованием корреляционной функции и переходного коэффициента для системы передающего блока и стандартного преобразователя акустической эмиссии. При этом ударные воздействия осуществляются с регулируемой высоты от 100 до 250 мм и массой калиброванных металлических элементов 0,2-2 г.
На приведенном чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства для калибровки преобразователей акустической эмиссии, на фиг. 2 - диаграмма деформаций вблизи зоны контакта металлического элемента и передающего блока, фиг. 3 - импульсная характеристика калибруемого преобразователя.
Устройство для реализации способа содержит передающий блок 1, размещенный на нем стандартный (калибруемый) преобразователь акустической эмиссии 2, источник акустической эмиссии ударного типа 3, содержащий перестраиваемое по высоте устройство для сбрасывания калиброванных металлических элементов 4 с регулировкой высоты от 250-100 мм, калиброванные металлические элементы 5 различного диаметра массой от 0,2 до 2 г. Калибруемый преобразователь акустической эмиссии 2 связан через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 с компьютером с системой регистрации импульсов акустической эмиссии 7. Вблизи зоны локальных деформаций установлен тензопреобразователь 8, подключенный через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9 к измерительному микропроцессорному быстродействующему тензометрическому комплексу (далее - быстродействующей тензометрической системе) 10, который компенсирует гистерезис и температурные погрешности тензорезисторных преобразователей и хранит о обрабатывает информацию в собственной ЭВМ в цифровом коде.
Предложенный способ калибровки преобразователя реализуется следующим образом.
На выбранный передающий блок 1 устанавливается устройство для сбрасывания 4 калиброванных металлических элементов 5, на нормированном расстоянии от места соударения тел, равном 
, где 
- база тензопреобразователя, устанавливается тензопреобразователь 8, регистрирующий локальные деформации блока. Первоначально стандартный преобразователь акустической эмиссии 2 вводится в акустический контакт с передающим блоком 1, после чего осуществляется ударное воздействие на последний путем сбрасывания из устройства 4 калиброванных металлических элементов 5, начиная с минимальной высоты hmin, а затем с шагом Δh высота сбрасывания увеличивается до максимальной hmax. Во время ударного воздействия элементов 5 на передающий блок 1 возникает упругая волна деформаций, и в месте контакта возникает область локальных деформаций (см. фиг. 2), регистрируемая быстродействующей тензометрической системой 10 с тензопреобразователя 8. Импульсы акустической эмиссии от взаимодействия калиброванных металлических элементов 5 и передающего блока 1, принимаются преобразователем акустической эмиссии 2, передаются на аналого-цифровой преобразователь 6, откуда в виде цифровых сигналов поступают в компьютер 7 с системой регистрации импульсов акустической эмиссии, где по первому импульсному сигналу определяют амплитуду, частоту, огибающую пришедшего импульса. При этом по известным параметрам источника акустического сигнала: массы металлического элемента 5, высоты сбрасывания hi, развиваемой скорости в месте контакта, локальных деформаций калибровочного блока, регистрируемые с помощью тензометрической системы 10, получают корреляционную и математическую модель перемещений в месте установки преобразователя акустической эмиссии 2 и вычисляют переходные коэффициенты. При этом сравниваются параметры зарегистрированного импульса смещения с данными для стандартного преобразователя.
После приведенных выше операций проводится переход к рабочему режиму работы. Стандартный преобразователь 2 заменяется на калибруемый преобразователь акустической эмиссии, который вводится в акустический контакт с передающим блоком 1 и затем осуществляется ударное воздействие на передающий блок, путем сбрасывания калиброванных металлических элементов 5, начиная с максимальной высоты hmax. При этом быстродействующей тензометрической системой 10 с тензопреобразователем 8 осуществляется регистрация значений локальных деформаций объекта, и системой регистрации импульсов акустической эмиссии импульсы акустической эмиссии от взаимодействия калиброванных металлических элементов 5 и передающего блока 1 регистрируются калибруемым преобразователем акустической эмиссии (см. фиг. 3). Акустическая волна, возникающая в калибровочном блоке 1, поступает на вход калибруемого преобразователя, далее через АЦП 6 в компьютер 7. Далее с использованием известной корреляционной функции и переходного коэффициента (для системы передающего блока 1 и стандартного преобразователя акустической эмиссии 2), определяют абсолютные перемещения объекта Δz в месте установки калибруемого преобразователя, производя, таким образом, калибровку. Рабочий режим может быть выполнен многократно для одной системы передающего блока 1 и преобразователя акустической эмиссии 2 с использованием известной корреляционной функции и переходного коэффициента для этой системы при условии, что положение основных элементов и их параметры не изменяются.
Пример 1. Проводилось тестирование способа с помощью эталонного преобразователя утвержденного типа GT300 №9003 производства ООО «Глобал Тест». Он устанавливался на металлической пластине с размерами 50 на 50 см, толщиной 8 мм, к нижней части пластины был прикреплен виброизолирующий материал. Устройство для сбрасывания калиброванных металлических элементов устанавливалось в центре, был использован элемент диаметром 8 мм, массой 2 г. Для регистрации локальных деформаций был использован тензорезистор типа Kyowa KSP-6-350-E4 и получены корреляционные зависимости и математическая модель, зарегистрированы локальные деформации (фиг. 2 - зависимость деформаций на тензорезисторе от времени). С помощью математического моделирования произведен прогноз поведения объекта в месте установки преобразователя акустической эмиссии. На фиг. 3 приведен первый импульсный сигнал, зарегистрированный калибруемым преобразователем акустической эмиссии. Коэффициент электроакустического преобразования при воздействии волн Рэлея в пластине толщиной 8 мм для калибруемого преобразователя составил 54 дБ отн. 1 В/м/с, что совпадает с паспортной характеристикой, преобразователь признается годным.
Данный способ может быть применен для проведения калибровки преобразователей и оценки их метрологических характеристик.
Таким образом, по сравнению с прототипом повышается точность калибровки за счет использования нормируемых источников акустического сигнала, используется устойчивая характеристика системы «калибровочный блок-преобразователь акустической эмиссии». Корреляционные модели и переходные коэффициенты позволяют оценивать основную метрологическую характеристику: коэффициент преобразования s калибруемого преобразователя акустической эмиссии.
Claims (2)
1. Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии, включающий в себя процесс приема тестового акустического сигнала от одного источника двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, первоначально в акустический контакт с передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя акустической эмиссии, затем устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с сохраненным эталонным, производя, таким образом, калибровку калибруемого преобразователя акустической эмиссии, отличающийся тем, что калибровка системы осуществляется с помощью быстродействующей тензометрической системы, тензопреобразователя, источника акустического сигнала и передающего блока, а тестовый акустический сигнал воспроизводится ударным воздействием на передающий блок калиброванными металлическими элементами, при этом регистрируются абсолютные перемещения объекта, зависящие от времени и параметров ударного воздействия, рассчитываются корреляционная функция и переходные коэффициенты, затем после установки калибруемого преобразователя на место стандартного вновь осуществляется ударное воздействие на передающий блок и преобразователь калибруется с использованием корреляционной функции и переходного коэффициента для системы передающего блока и стандартного преобразователя акустической эмиссии.
2. Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии по п. 1, отличающийся тем, что ударные воздействия осуществляются с регулируемой высоты от 100 до 250 мм и массой калиброванных металлических элементов 0,2-2 г.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017100441A RU2650357C1 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017100441A RU2650357C1 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650357C1 true RU2650357C1 (ru) | 2018-04-11 |
Family
ID=61976941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017100441A RU2650357C1 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650357C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740536C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2021-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Способ калибровки электроакустического преобразователя с большим отношением продольного размера к поперечному |
| CN113984907A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-28 | 济南大学 | 一种声发射传感器动态和静态特性标定方法 |
| CN114625060A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-14 | 浙江华章科技有限公司 | 一种新型传动控制系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4039767A (en) * | 1975-07-14 | 1977-08-02 | Westinghouse Electric Corporation | Acoustic emission transducer calibration |
| SU1516963A1 (ru) * | 1988-01-06 | 1989-10-23 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | Способ калибровки измерительных преобразователей акустической эмиссии |
| SU1457587A1 (ru) * | 1987-03-13 | 1990-09-15 | Предприятие П/Я А-1758 | Устройство калибровки преобразователей сигналов акустической эмиссии |
| JPH03128455A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-05-31 | Hitachi Ltd | 簡易型ａｅセンサ校正装置 |
| JP3128455B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2001-01-29 | 三井造船株式会社 | 搬送台車の自動運転制御装置 |
| RU2321849C2 (ru) * | 2005-04-14 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии и устройство для его реализации |
| RU2381498C1 (ru) * | 2008-10-31 | 2010-02-10 | Закрытое акционерное общество фирма "СИГМА-ОПТИК ЛТД" | Способ калибровки датчиков акустической эмиссии и устройство для его реализации |
-
2017
- 2017-01-09 RU RU2017100441A patent/RU2650357C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4039767A (en) * | 1975-07-14 | 1977-08-02 | Westinghouse Electric Corporation | Acoustic emission transducer calibration |
| SU1457587A1 (ru) * | 1987-03-13 | 1990-09-15 | Предприятие П/Я А-1758 | Устройство калибровки преобразователей сигналов акустической эмиссии |
| SU1516963A1 (ru) * | 1988-01-06 | 1989-10-23 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | Способ калибровки измерительных преобразователей акустической эмиссии |
| JPH03128455A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-05-31 | Hitachi Ltd | 簡易型ａｅセンサ校正装置 |
| JP3128455B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2001-01-29 | 三井造船株式会社 | 搬送台車の自動運転制御装置 |
| RU2321849C2 (ru) * | 2005-04-14 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии и устройство для его реализации |
| RU2381498C1 (ru) * | 2008-10-31 | 2010-02-10 | Закрытое акционерное общество фирма "СИГМА-ОПТИК ЛТД" | Способ калибровки датчиков акустической эмиссии и устройство для его реализации |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740536C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2021-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Способ калибровки электроакустического преобразователя с большим отношением продольного размера к поперечному |
| CN113984907A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-28 | 济南大学 | 一种声发射传感器动态和静态特性标定方法 |
| CN114625060A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-14 | 浙江华章科技有限公司 | 一种新型传动控制系统 |
| CN114625060B (zh) * | 2022-03-16 | 2023-10-27 | 浙江华章科技有限公司 | 一种传动控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2650357C1 (ru) | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии | |
| CN102187214B (zh) | 用于执行超声测试的方法 | |
| CN109253921B (zh) | 一种检测混凝土试块强度评价方法 | |
| EP2546641B1 (en) | Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method for objects having a complex surface shape | |
| JP2020537155A5 (ru) | ||
| KR101955440B1 (ko) | 초음파 음향속도 차이를 이용한 동탄성 계수 및 잔류응력 측정 시험평가 장치 | |
| CN101473196A (zh) | 测量装置及其使用方法 | |
| CN203275373U (zh) | 一种非金属超声检测仪校准装置 | |
| CN109208657B (zh) | 一种低应变质量检测测具及其测试方法 | |
| WO2018026575A1 (en) | Methods and apparatus to perform non-destructive dynamic modulus measurements of materials | |
| CN103988072B (zh) | 使用超声测量弹性性能的方法 | |
| CN103364283A (zh) | 一种快速检测水泥基材料的材料参数的方法 | |
| JPH02502042A (ja) | 複合材料の規格となる特性を決定する方法 | |
| He et al. | Comparison of the L cr wave TOF and shear‐wave spectrum methods for the uniaxial absolute stress evaluation of steel members | |
| US7002876B2 (en) | Acoustic-propagation-time measuring apparatus | |
| JP2010169494A (ja) | 圧縮強度測定方法及びその方法を用いた圧縮強度測定装置 | |
| WO2018190042A1 (ja) | 残留応力測定方法 | |
| JP6529853B2 (ja) | 残留応力評価方法 | |
| Lally et al. | Dynamic pressure calibration | |
| KR101720150B1 (ko) | 상호 상관이 적용된 비선형 초음파 공진 기법을 적용하여 콘크리트의 하중상태를 판단하는 측정장치 및 방법 | |
| CN109579976A (zh) | 一种压电式加速度传感器灵敏度系数校验方法 | |
| CN113639804A (zh) | 一种检测电缆导管质量的方法和系统 | |
| CN208636255U (zh) | 一种声测管弯曲声速修正装置 | |
| Khlybov et al. | The determination of mechanical stresses using Rayleigh surface waves excited by a magnetoacoustic transducer | |
| Keprt et al. | The determination of uncertainty in the calibration of acoustic emission sensors |