10.2. Виды сигналов аэ

Регистрируемую промышленной серийной аппаратурой АЭ раз­деляют на непрерывную и дискретную. Непрерывная АЭ регистриру­ется как непрерывное волновое поле с большой частотой следования сигналов, а дискретная состоит из раздельных различимых импуль­сов с амплитудой, превышающей уровень шума. Непрерывная соот­ветствует пластическому деформированию (течению) металла или истечению жидкости или газа через течи, дискретная - скачкообраз­ному росту трещин.

Размер источника излучения дискретной АЭ невелик и сопоста­вим с длиной излучаемых волн. Его можно представить в виде квази­точечного источника, расположенного на поверхности или внутри материала и излучающего сферические волны или волны других ти­пов. При взаимодействии волн с поверхностью (границей раздела двух сред) происходит их отражение и трансформация. Волны, рас­пространяющиеся внутри объемов материала, быстро слабнут из-за затухания. Поверхностные волны затухают с расстоянием значитель­но меньше объемных, поэтому они преимущественно и регистриру­ются приемниками АЭ.

Регистрация сигнала от источника АЭ осуществляется одновре­менно с шумом постоянного или переменного уровня (рис. 10.1) [7]. Шумы являются одним из основных факторов, снижающих эффективность АЭ контроля.

Рис. 10.1. Общая схема регистрируемого сигнала АЭ на фоне шумов:

1 - осцилляции; 2 - плаваюший порог; 3 - осцилляции без учета

плавающего порога; 4 - шум

Ввиду разнообразия причин, вызывающих их появление, шумы классифицируются в зависимости от:

• механизма генерации (источника происхождения) - акустиче­ские (механические) и электромагнитные;

• вида сигнала шумов - импульсные и непрерывные;

• расположения источника - внешние и внутренние. Основными источниками шумов при АЭ контроле объектов яв­ляются:

• разбрызгивание жидкости в емкости, сосуде или трубопроводе при его наполнении;

• гидродинамические турбулентные явления при высокой скоро­сти нагружения;

• трение в точках контакта объекта с опорами или подвеской, а также в соединениях, обладающих податливостью;

• работа насосов, моторов и других механических устройств; • действие электромагнитных наводок;

• воздействие окружающей среды (дождя, ветра и пр.);

• собственные тепловые шумы преобразователя АЭ и шум вход­ных каскадов усилителя (предусилителя).

Для подавления шумов и выделения полезного сигнала обычно Применяют два метода: амплитудный и частотный. Амплитудный заключается в установлении фиксированного или плавающего Уровня дискриминационного порога U_п, ниже которого сигналы АЭ аппаратура не регистрирует. Фиксированный порог устанавли­вается при наличии шумов постоянного уровня, плавающий - пе­ременного. Плаваюший порог U_пп устанавливаемый автоматически за счет отслеживания общего уровня шумов, позволяет, в отличие от фиксированного, исключить регистрацию части сигналов шума как сигнала АЭ.

Рис.10.2. Общий вид сигнала АЭ на выходе усилительного тракта аппаратуры:

1 - осцилляции; 2 - огибаюшая; U_п - пороговое значение амплитуды;

U_к - амплитуда к-го импульса

Частотный метод подавления шумов заключается в фильтрации сигнала, принимаемого приемниками АЭ, с помощью низко- и вы­сокочастотных фильтров (ФНЧ/ФВЧ). В этом случае для настройки фильтров перед проведением контроля предварительно оценивают частоту и уровень соответствующих шумов.

После прохождения сигнала через фильтры и усилительный тракт, наряду с трансформацией волн на поверхности контролируе­мого изделия, происходит дальнейшее искажение первоначальных импульсов источника АЭ. Они приобретают двухполярный осцилли­рующий характер, изображенный на рис. 10.2 [7]. Дальнейший поря­док обработки сигналов и использования их в качестве информатив­ного параметра определяется компьютерными программами сбора данных и их постобработки, использованными в соответствующей аппаратуре различных производителей. Правильность определения числа событий и их амплитуда будут зависеть не только от возмож­ности их регистрации (разрешающей способности аппаратуры), но и от способа регистрации.

Например, если регистрировать импульсы огибающей сигналов выше уровня U_п, то будет зафиксировано четыре импульса, а если регистрировать количество осцилляции выше этого же уровня, то будет зафиксировано девять импульсов. Под импульсом понимает­ся цуг волн с частотой в рабочем диапазоне, огибающая которого в начале импульса пересекает порог вверх, а в конце импульса - вниз.

Таким образом, число зарегистрированных импульсов будет за­висеть от настройки аппаратуры: величины тайм-аута конца собы­тия. Если тайм-аут будет достаточно велик, то может быть зарегист­рировано, например, четыре импульса, если мал, то все осцилляции выше уровня U_п (восемь на рис. 10.2) могут быть зарегистрированы в качестве импульсов. Большие погрешности может внести также ис­пользование частотной полосы пропускания сигналов и уровня дис­криминации, особенно когда сигналы АЭ по амплитуде сопоставимы с уровнем шумов.