RU2659575C1 - Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements - Google Patents

Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements Download PDF

Info

Publication number
RU2659575C1
RU2659575C1 RU2017117546A RU2017117546A RU2659575C1 RU 2659575 C1 RU2659575 C1 RU 2659575C1 RU 2017117546 A RU2017117546 A RU 2017117546A RU 2017117546 A RU2017117546 A RU 2017117546A RU 2659575 C1 RU2659575 C1 RU 2659575C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic emission
emission
calculating
pulses
acoustic
Prior art date
Application number
RU2017117546A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Попов
Валентина Юрьевна Волошина
Игорь Леонидович Сиренко
Денис Николаевич Тесля
Олег Николаевич Карпенко
Константин Сергеевич Филимонов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2017117546A priority Critical patent/RU2659575C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2659575C1 publication Critical patent/RU2659575C1/en

Links

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
    • G01N29/14—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 using acoustic emission techniques

Abstract

FIELD: electrical engineering; acoustics.
SUBSTANCE: using for control of load-bearing elements of structures. Invention gist is that a multi-channel acoustic-emission system for monitoring the load-bearing elements consists of N-channels, each of which contains a series-connected acoustical emission transducer mounted on the monitoring site at the places of maximum stress concentration, analog-to-digital converter (ADC), a unit for calculating known acoustic-emission criteria, as well as an information display device, each of the channels additionally includes a unit for calculating the time invariants of the acoustic emission pulses and two blocks for calculating the invariants of the number of pulses of acoustic emission, whose inputs are combined with the input of the calculating unit for known acoustic emission criteria, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the information display device.
EFFECT: increased reliability of acoustic emission control and assessing the degree of defects danger regardless of the amplitude and intensity of acoustic emission signals, mechanical noise, exploitation history, material, size and shape of controlled structures.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля силовых элементов конструкций и может быть использовано при разработке систем контроля силовых элементов конструкций в машиностроении, строительстве, ракетно-космической и авиационной технике, топливно-энергетическом комплексе.The invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing of power structural elements and can be used in the development of control systems for power structural elements in mechanical engineering, construction, rocket and space and aviation technology, fuel and energy complex.

Более близкой по технической сущности к заявленному изобретению является многоканальная акустико-эмиссионная система контроля силовых элементов конструкций включающая: преобразователи акустической эмиссии; предварительные усилители; блок предварительной обработки и преобразования сигналов акустической эмиссии; ЭВМ с необходимым математическим обеспечением; средства отображения информации; блоки калибровки системы (Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. ПБ 03-593-03. Гостехнадзор РФ, 2003). В этой акустико-эмиссионной системе оценка степени опасности дефектов производится на основании расчета известных (амплитудного, интегрального, локально-динамического и интегрально-динамического) критериев оценки процессов разрушения конструкций. Эти критерии основаны на оценке амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии.Closer in technical essence to the claimed invention is a multi-channel acoustic emission monitoring system of power structural elements including: acoustic emission transducers; preamplifiers; unit for preliminary processing and conversion of acoustic emission signals; Computers with the necessary software; means of displaying information; system calibration blocks (Rules for organizing and conducting acoustic emission monitoring of vessels, apparatuses, boilers and process pipelines. PB 03-593-03. Gostekhnadzor RF, 2003). In this acoustic emission system, the degree of danger of defects is assessed on the basis of the calculation of the known (amplitude, integral, local-dynamic and integral-dynamic) criteria for assessing structural failure processes. These criteria are based on an assessment of the amplitude and intensity of acoustic emission signals.

Недостатком известной системы является низкая достоверность контроля силовых элементов конструкций, которая обусловлена влиянием на амплитуду и интенсивность сигналов акустической эмиссии механических шумов, предыстории эксплуатации, материала, размеров и формы контролируемых конструкций.A disadvantage of the known system is the low reliability of the control of power structural elements, which is due to the influence on the amplitude and intensity of the acoustic emission signals of mechanical noise, the history of operation, material, size and shape of the controlled structures.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности акустико-эмиссионного контроля и оценка степени опасности дефектов вне зависимости от амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии, механических шумов, предыстории эксплуатации, материала, размеров и формы контролируемых конструкций.The technical result of the invention is to increase the reliability of acoustic emission control and assess the degree of danger of defects, regardless of the amplitude and intensity of acoustic emission signals, mechanical noise, operation history, material, size and shape of the structures under control.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной многоканальной акустико-эмиссионной системе контроля силовых элементов конструкций, состоящей из N - каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные преобразователь акустической эмиссии, установленный на объекте контроля в местах максимальной концентрации напряжений, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а также устройство отображения информации, дополнительно введены в каждый из каналов блок вычисления инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии и два блока вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии, входы которых объединены с входом блока вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а выходы соединены с соответствующими входами устройства отображения информации.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known multichannel acoustic emission monitoring system of power structural elements, consisting of N - channels, each of which contains a series-connected acoustic emission transducer installed at the monitoring object in places of maximum voltage concentration, an analog-to-digital converter ( ADC), a unit for calculating known acoustic emission criteria, as well as an information display device, are additionally introduced into each channel computing invariants of time intervals of acoustic emission pulses and two units for computing invariants of the number of acoustic emission pulses, the inputs of which are combined with the input of the calculation unit of known acoustic emission criteria, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the information display device.

Устройство приведено на фигуре 1, где обозначено:The device is shown in figure 1, where it is indicated:

1 - преобразователь акустической эмиссии, установленный на объекте контроля в местах максимальной концентрации напряжений; 2 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 3 - блок вычисления известных акустико-эмиссионных критериев; 4 - блок вычисления инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии; 5.1 - блок вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии; 5.2 - блок вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии; 6 - устройство отображения информации. Блоки 3, 4, 5.1, 5.2 могут быть выполнены на базе микроконтроллеров.1 - acoustic emission transducer installed at the control object in places of maximum stress concentration; 2 - analog-to-digital converter (ADC); 3 - block calculation of known acoustic emission criteria; 4 - unit for calculating the invariants of time intervals of acoustic emission pulses; 5.1 - block calculating the invariants of the number of pulses of acoustic emission; 5.2 - block calculating the invariants of the number of pulses of acoustic emission; 6 - information display device. Blocks 3, 4, 5.1, 5.2 can be made on the basis of microcontrollers.

Блок вычисления акустико-эмиссионных критериев 3 предназначен для вычисления известных (амплитудного, интегрального, локально-динамического и интегрально-динамического) критериев оценки процессов разрушения конструкций основанных на анализе амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии (Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. ПБ 03-593-03. Гостехнадзор РФ, 2003).The unit for calculating acoustic emission criteria 3 is intended for calculating the known (amplitude, integral, local dynamic and integral dynamic) criteria for assessing structural destruction processes based on the analysis of the amplitude and intensity of acoustic emission signals (Rules for organizing and conducting acoustic emission monitoring of vessels, apparatuses , boilers and process pipelines. ПБ 03-593-03. State Technical Supervision of the Russian Federation, 2003).

Блок вычисления инварианта временных интервалов импульсов акустической эмиссии 4 предназначен для вычисления инварианта временных интервалов импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме, приведенной в патенте RU 2233444, МПК 7, дата публикации 27.07.2004, Бюл. №21.The unit for calculating the invariant of time intervals of pulses of acoustic emission 4 is intended to calculate the invariant of time intervals of pulses of acoustic emission in the process of deformation of the structure. This block is made according to the scheme given in patent RU 2233444, IPC 7, publication date July 27, 2004, Bull. No. 21.

Блок вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии 5.1 предназначен для вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме приведенной в патенте RU 2367941 МПК 7, дата публикации 20.09.2009, Бюл. №26.The unit for calculating the invariant of the number of pulses of acoustic emission 5.1 is designed to calculate the invariant of the number of pulses of acoustic emission in the process of deformation of the structure. This block is made according to the scheme given in patent RU 2367941 IPC 7, publication date 09/20/2009, bull. No. 26.

Блок вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии 5.1 предназначен для вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме приведенной в патенте RU 2367942 МПК 7, дата публикации 20.09.2009, Бюл. №26.The unit for calculating the invariant of the number of pulses of acoustic emission 5.1 is designed to calculate the invariant of the number of pulses of acoustic emission in the process of deformation of the structure. This block is made according to the scheme given in patent RU 2367942 IPC 7, publication date 09/20/2009, bull. No. 26.

В блоке 6 происходит отображение значений известных акустико-эмиссионных критериев и инвариантов на каждой секунде деформирования по каждому каналу регистрации.In block 6, the values of known acoustic emission criteria and invariants are displayed at each second of deformation for each recording channel.

Степень опасности дефектов для инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии, вычисляемых в блоке 4, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:The degree of danger of defects for invariants of the time intervals of acoustic emission pulses calculated in block 4 is set programmatically and can be in one of three zones:

1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»1) Passive defect, stage of microcracks - “Safe”

Iвр.инт=1,8÷2,2;I time int = 1.8 ÷ 2.2;

2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»2) Active defect, crack formation stage - “Danger”

Iвр.инт=2,2÷2,6;I time int = 2.2 ÷ 2.6;

3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно»3) Critically active defect, stage of destruction - “Critically dangerous”

Iвр.инт=2,6÷3.I time int = 2.6 ÷ 3.

Степень опасности дефектов для инварианта числа импульсов акустической эмиссии, вычисляемого в блоке 5.1, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:The degree of danger of defects for the invariant of the number of pulses of acoustic emission, calculated in block 5.1, is set programmatically and can be in one of three zones:

1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»1) Passive defect, stage of microcracks - “Safe”

Iинт=0÷0,3;I int = 0 ÷ 0.3;

2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»2) Active defect, crack formation stage - “Danger”

Iинт=0,3÷0,6;I int = 0.3 ÷ 0.6;

3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно» Iинт=0,6÷1.3) Critically active defect, stage of destruction - “Critically dangerous” I int = 0.6 ÷ 1.

Степень опасности дефектов для инварианта числа импульсов акустической эмиссии, вычисляемого в блоке 5.2, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:The degree of danger of defects for the invariant of the number of pulses of acoustic emission, calculated in block 5.2, is set programmatically and can be in one of three zones:

1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»1) Passive defect, stage of microcracks - “Safe”

Iинт=0÷0,3;I int = 0 ÷ 0.3;

2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»2) Active defect, crack formation stage - “Danger”

Iинт=0,3÷0,6;I int = 0.3 ÷ 0.6;

3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно» Iинт=0,6÷1.3) Critically active defect, stage of destruction - “Critically dangerous” I int = 0.6 ÷ 1.

Оценка степени опасности дефектов производится на каждой секунде деформирования, по каждому каналу регистрации и каждому информативному параметру и отображается на мониторе устройства отображения информации 7 (Фиг. 2).An assessment of the degree of danger of defects is made at every second of deformation, for each recording channel and for each informative parameter, and is displayed on the monitor of the information display device 7 (Fig. 2).

Таким образом, в процессе эксплуатации (испытаний) при нагружении (деформировании) конструкций оперативно определяется степень опасности дефектов, исходя из которой принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкции.Thus, in the process of operation (testing) during loading (deformation) of structures, the degree of danger of defects is quickly determined, based on which a decision is made about the possibility of further operation of the structure.

Claims (1)

Многоканальная акустико-эмиссионная система контроля силовых элементов конструкций, состоящая из N-каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные преобразователь акустической эмиссии, установленный на объекте контроля в местах максимальной концентрации напряжений, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а также устройство отображения информации, отличающаяся тем, что в каждый из каналов дополнительно введены блок вычисления инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии и два блока вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии, входы которых объединены с входом блока вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а выходы соединены с соответствующими входами устройства отображения информации.A multichannel acoustic emission monitoring system for power structural elements, consisting of N-channels, each of which contains a series-connected acoustic emission transducer installed at the monitoring object in the areas of maximum stress concentration, an analog-to-digital converter (ADC), a known acoustic emission calculator criteria, as well as an information display device, characterized in that a time interval invariant calculation unit is additionally introduced into each channel pulses of acoustic emission calculation unit and two invariant acoustic emission of pulses, the inputs of which are combined with the input calculation unit known acoustic emission criteria and outputs connected to respective inputs of the display device.
RU2017117546A 2017-05-19 2017-05-19 Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements RU2659575C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117546A RU2659575C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117546A RU2659575C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659575C1 true RU2659575C1 (en) 2018-07-03

Family

ID=62815530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117546A RU2659575C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659575C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743737C1 (en) * 2020-07-13 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for controlling optical fiber strength
RU2760344C1 (en) * 2021-03-11 2021-11-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Multi-channel acoustic-emission system for control of structural power elements
RU2764957C1 (en) * 2021-03-31 2022-01-24 ООО "Синтез технологий", г.Воронеж Method for complex analysis of informative parameters in acoustic-emission diagnostics of structures
RU2789694C1 (en) * 2022-05-04 2023-02-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method and device for evaluating and predicting a resource in acoustic-emission diagnostics of structures

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62196418A (en) * 1986-02-21 1987-08-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for detecting abnormality in bearing
RU2233444C1 (en) * 2003-01-15 2004-07-27 Попов Алексей Владимирович Method of estimation of destruction of structures at acoustic emission monitoring
RU2396557C1 (en) * 2008-12-16 2010-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Multichannel acoustic-emission device
RU2570592C1 (en) * 2014-10-27 2015-12-10 Алексей Николаевич Кузьмин Method of detecting and analysing acoustic emission signals
CN106018107A (en) * 2016-05-20 2016-10-12 重庆大学 Method for testing three-dimensional ground stress by aid of acoustic emission processes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62196418A (en) * 1986-02-21 1987-08-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for detecting abnormality in bearing
RU2233444C1 (en) * 2003-01-15 2004-07-27 Попов Алексей Владимирович Method of estimation of destruction of structures at acoustic emission monitoring
RU2396557C1 (en) * 2008-12-16 2010-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Multichannel acoustic-emission device
RU2570592C1 (en) * 2014-10-27 2015-12-10 Алексей Николаевич Кузьмин Method of detecting and analysing acoustic emission signals
CN106018107A (en) * 2016-05-20 2016-10-12 重庆大学 Method for testing three-dimensional ground stress by aid of acoustic emission processes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов, ПБ 03-593-03, Гостехнадзор РФ, 2003. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743737C1 (en) * 2020-07-13 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for controlling optical fiber strength
RU2760344C1 (en) * 2021-03-11 2021-11-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Multi-channel acoustic-emission system for control of structural power elements
RU2764957C1 (en) * 2021-03-31 2022-01-24 ООО "Синтез технологий", г.Воронеж Method for complex analysis of informative parameters in acoustic-emission diagnostics of structures
RU2789694C1 (en) * 2022-05-04 2023-02-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method and device for evaluating and predicting a resource in acoustic-emission diagnostics of structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2659575C1 (en) Multi-channel acoustic-emission system for control of load-bearing structural elements
Tang et al. An experimental study of acoustic emission methodology for in service condition monitoring of wind turbine blades
Fan et al. Vibration-based damage identification methods: a review and comparative study
Yanez-Borjas et al. Statistical time features for global corrosion assessment in a truss bridge from vibration signals
Kral et al. Crack propagation analysis using acoustic emission sensors for structural health monitoring systems
Esola et al. Part qualification methodology for composite aircraft components using acoustic emission monitoring
US20190033267A1 (en) Ultrasonic inspection system, ultrasonic inspection method and aircraft structural object
Keulen et al. Damage detection of composite plates by Lamb wave ultrasonic tomography with a sparse hexagonal network using damage progression trends
Aggelis et al. Acoustic monitoring for the evaluation of concrete structures and materials
Wuriti et al. Acoustic emission test method for investigation of M250 maraging steel pressure vessels for aerospace applications
CN108828069A (en) A kind of key component fatigue life based on ultrasonic quantitative data determines longevity method
Dostál et al. Visualisation of corrosion acoustic signals using quality tools
JPH0484754A (en) Method for evaluating soundness of material
RU2764957C1 (en) Method for complex analysis of informative parameters in acoustic-emission diagnostics of structures
JP2019015572A (en) Method for detecting strength index of earthquake motion having highly relevant to functional damage of equipment system
Grosse et al. Initial development of wireless acoustic emission sensor Motes for civil infrastructure state monitoring
US20140144239A1 (en) Method and device for checking structures by time reversal
CN105651857A (en) Dynamic real-time monitoring method of airplane plate hole connection structure fatigue damage
CN115372471A (en) Ultrasonic detection method and system for stress at arc surface of insulator by considering propagation path
Zohora Evaluation of material crack using acoustic emission technique
Sun et al. Active defects detection and localization using acoustic emission method
RU2760344C1 (en) Multi-channel acoustic-emission system for control of structural power elements
Goszczyńska et al. Assessment of the technical state of large size steel structures under cyclic load with the acoustic emission method–IADP
Saifullin et al. Neural network analysis of vibration signals in the diagnostics of pipelines
EP2869068A1 (en) Method for ultrasonic testing of bolted and riveted joints in structures

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190520