Разработка методов, аппаратных и программных средств для регистрации, обработки и анализа сигналов акустической эмиссии, страница 2

Пьезоэлектрические преобразователи

В качестве датчиков АЭ в комплексе могут быть применены различные виды преобразователей, используемые в подобного вида аппаратуре: контактные, бесконтактные; оптические, емкостные, магнитострикционные, пьезоэлектрические. При выборе преобразователей необходимо руководствоваться требованиями, применяемыми к преобразователям АЭ [238, 239]. В зависимости от целей эксперимента могут применяться широкополосные или резонансные ПП. В работе использовались резонансные преобразователи GT-200 и широкополосные преобразователи GT-301, серийно выпускаемые фирмой ООО «ГлобалТест». Характеристики преобразователей представлены в таблице 3.1.2 [240].

Таблица 3.1.2 Характеристики ПП [240]

Амплитудно-частотные характеристики преобразователей приведены на рис. 3.1.4. Резонансные свойства преобразователя GT-200 дают более высокий коэффициент электроакустического преобразования в ограниченном диапазоне частот полосы пропускания 130 – 200 кГц. Резонансные  преобразователи применяют при исследовании протяженных объектов и образцов, где возможно затухание сигналов. Необходимо учитывать, что при использовании резонансного преобразователя происходит большее искажение формы сигналов и последующее восстановление спектра потребует может снизит достоверность определения того или иного механизма, вызывающего излучение сигналов АЭ.

 Широкополосные преобразователи используют при необходимости восстановления спектральной характеристики сигнала с целью анализа единичных импульсов, а также при анализе механизмов деформации, где излучение сигналов АЭ осуществляется в достаточно широком спектре частот.

Усилители сигналов АЭ

В работе использовались усилители электрических сигналов, разработанные и изготовленные на кафедре «Материаловедение и технология новых материалов» КнАГТУ. Для регистрации источников АЭ, имеющих различное происхождение и генерирующих в исследуемых материалах акустические волны в широком диапазоне частот необходимы широкополосные усилители электрических сигналов. Частотный диапазон разработанных усилителей 30 кГц ¸ 1 МГц. Уровень шума, приведенный ко входу, не превышает 5 мкВ. Коэффициент усиления усилителей – дискретно регулируемый с максимальным значением 55 дБ в диапазоне частот 30 ¸ 800 кГц. Фильтры верхних и нижних частот выполнены на RC-элементах. RC-фильтры имеют низкую крутизну фронта фильтрации, однако, вносят наименьшие искажения в форму сигнала, что является важным при оценке характеристики излучения по форме сигнала АЭ в сравнении с LC-фильтрами. Меньший временной сдвиг, вносимый RC-фильтром в сравнении с LC-фильтром, важен при проведении точной локации. Фильтр верхних частот установлен на уровне 30 кГц с целью подавления акустических шумов звукового диапазона, в том числе механических шумов испытательных машин, и уменьшения числа ложных срабатываний. Фильтр нижних частот с граничной частотой 800 кГц обеспечивает снижение уровня тепловых шумов применяемых в усилителе электронных приборов.