Акустическая эмиссия. Причины возникновения и характер АЭ. Информативность параметров АЭ-сигналов, страница 2

Если состояние твердого тела далеко от равновесного, Возможны процессы лавинного типа, при которых за малый промежуток времени в процесс вовлекается большое количество элементарных событий. Энергия возникающей упругой волны может на много порядков превосходить энергию упругих волн при непрерывной АЭ. Число отдельных энергетических скачков при этом существенно меньше, влияние каждого предыдущего акта на последующий становится существенным и процесс возникновения упругих волн уже нельзя рассматривать ни как непрерывный, ни как стационарный. Подобная эмиссия, характеризующаяся дискретностью и большой амплитудой регистрируемых событий, получила название дискретной.

В значительной степени разделение АЭ на два вида условно, так как возможность раздельной регистрации АЭ-импульсов зависит от характеристик аппаратуры, включая преобразователь сигналов, а также от свойств объекта, порождающего АЭ. Например, демпфируя преобразователь и объект и уменьшая таким образом постоянную времени затухания их свободных колебаний, можно существенно (на порядки) уменьшить длительность фронтов регистрируемых импульсов и. устранив их наложение, формально перейти от регистрации непрерывной АЭ к регистрации дискретной, хотя физическая сущность явления АЭ не изменится.

Оценки показывают, что амплитуда электрических импульсов, порождаемых элементарными АЭ-процессами на микроуровне, составляет 10-20 ...10-13 В, т.е. реально наблюдаемая АЭ связана с большим количеством элементарных атомов. Максимальная амплитуда сигналов, обусловленных АЭ, составляет единицы вольт (в отдельных случаях - десятки вольт). Аппаратурные возможности ограничивают минимальную амплитуду и уровень регистрируемых сигналов величиной порядка единиц микровольт, реже - десятыми долями микровольта. При ограничении полосы частот, пропускаемых на регистратор, и соответственно более низком уровне аппаратного шума возможно дальнейшее снижение уровня регистрируемых сигналов, однако за счет быстродействия системы.

Характерный пример - АЭ, возникающая при распространении трещин в материале. Подрастание трещин, возникающее под действием внешних и внутренних факторов, имеет скачкообразный характер, при котором чередуются периоды стабильного состояния трещины при возможном увеличения пластической деформации у ее вершины и периоды, когда трещина меняет свою длину с околозвуковой скоростью, переходя в новое состояние равновесия. Переход сопровождается упругой волной, регистрируемой преобразователем как сигнал дискретной АЭ. В промежутки времени между скачками, при накоплении пластической деформации, проявляется характерная для пластического деформирования непрерывная АЭ. Средняя скорость продвижения трещины в течение достаточно длительного периода наблюдения указанных явлений может не превышать малых долей миллиметра в час, и трещина еще не представляет серьезной опасности для конструкции. Возникающая АЭ служит предвестником разрушения задолго до его опасной стадии. Обычно для прогнозирования разрушения используют дискретную составляющую АЭ ввиду простоты регистрации сигналов большой амплитуды. Помимо применения для диагностики состояния конструкций дискретную АЭ используют при контроле технологических процессов, в ходе которых возможно образование трещин (сварки, закалки, диффузного насыщения, например, наводораживания,   в   частности,   термопрочности,   усталостного разрушения материалов, процессов трения и износа).

Возникновение непрерывной АЭ связывают с процессами пластического деформирования твердых тел и другими физическими процессами. Общие сведения о причинах возникновения и характере АЭ приведены в таблице.

Физические процессы, приводящие к акустической эмиссии, и области их применения: