Разработка методов, аппаратных и программных средств для регистрации, обработки и анализа сигналов акустической эмиссии, страница 9

При определении местоположения источника сигнала АЭ используется большое число методов линейной, плоскостной и пространственной локации [248]. В основном при локации используются два метода определения координат: временной (основанный на определении разности времен прихода сигнала АЭ на приемные преобразователи, амплитудный (основан на определении затухания амплитуды акустической волны в материале). Также выделяют специальные методы: пеленгационный (основанный на определении угла по фазовой задержке сигнала АЭ), дисперсионный (основанный на экспоненциальной зависимости различных спектральных составляющих сигнала), дальномерный (основанный на генерации источником АЭ различных типов волн с весьма различной скоростью распространения) и др. методы. Ввиду больших погрешностей измерения и сложности аппаратной реализации перечисленные специальные методы не нашли широкого применения в АЭ аппаратуре. В основе большинства известных методов лежит принцип, по которому – число приемников должно быть больше числа определяемых координат источника сигнала.

При проведении диагностики или исследовании реальных объектов встречаются случаи, когда по техническим причинам отсутствует возможность установки двух и более датчиков АЭ. Локация источников АЭ на подобных объектах затруднена. Ранее в литературе встречались работы посвященные исследованию данной проблемы. В статье [218] были проведены исследования акустической волны с применением вейвлет анализа и предложена методика локации с использованием одного приемника. Однако сложность реализации описанного метода связана с нестационарным характером сигнала АЭ. В случае реальных испытаний излучаемые сигналы АЭ далеки от модельных и их спектр в большей степени определяется типом источника сигнала.

Авторами была разработана методика, позволяющая определять местоположение источников сигналов АЭ линейных объектов с применением одного приемника в реальных условиях испытаний материалов.

Для реализации поставленной цели были поставлены эксперименты, моделирующие различные типы сигналов АЭ. Стенд для проведения исследований представлен в разделе 4.1. В качестве образца для возбуждения акустических волн использовалась пластина дюралюминия размером 400´400 мм толщиной 2 мм. Источник возбуждения акустической волны размещался в центре пластины. Приемник сигналов АЭ размещался на расстояниях от 20 до 100 мм от источника акустической волны с шагом 5 мм. Для имитации акустического источника с помощью механического преобразователя-формирователя акустического поля генератором сигналов возбуждались единичные импульсы длительностью 1¸10 мкс [262].

Регистрация сигналов АЭ осуществлялась с помощью программно-аппаратного комплекса с программой Acoustic Emission Pro v2.0, описанными в разделе 3.1. Регистрация сигналов производилась на частоте дискретизации 6,25 МГц. Методика анализа сигналов включала в себя частотный Фурье-анализ и вейвлет анализ. Оцифрованный сигнал АЭ подвергается вейвлет-разложению по методике, описанной в разделе 3.2. В результате разложения спектр сигнала АЭ представлялся дискретным набором частотных вейвлет-коэффициентов. Каждый набор частотных вейвлет-коэффициентов соответствует своему масштабу разложения (а) и определён числом интервалов дискретизации, установленным настройками АЦП. Вследствие дисперсии звуковой волны время распространения различных гармонических составляющих акустического сигнала от источника до приёмника сигналов АЭ неодинаково и по разнице времени прихода Δt этих гармонических составляющих можно судить о расстоянии Li от источника до приёмника. Таким образом, для определения расстояния до источника сигналов АЭ достаточно определить задержки на различных масштабах разложения а частотных вейвлет-коэффициентов, возникающие при распространении сигналов. Расчет времени задержки необходимо производить относительно двух калибровочных сигналов, то есть с известным расстоянием до приемника.