Вторая часть эксперимента включала в себя реальные испытания материалов с проверкой методики определения местоположения источников АЭ с применение одного приемника. Для данных исследований были проведены испытания различных материалов с регистрацией АЭ двумя приемниками. При этом была реализована стандартная методика линейной локации. Были подобраны уникальные эксперименты, особенность которых заключалась в подборе скорости деформации материалов и некоторых других условий испытания с целью наглядной демонстрации работоспособности методики.
Описание методики на примере модельного эксперимента
Акустическая волна представляет собой сложную групповую волну, состоящую, в общем случае, из продольной и поперечной волн, имеющих различные скорости распространения. Сигнал АЭ при этом имеет еще более сложный состав и стохастическое происхождение. Именно по этой причине построение частотного спектра с помощью Фурье анализа является не совсем корректным, так как наиболее достоверные результаты анализ Фурье спектра дает на гармонических сигналах. Сигналы АЭ таковым не являются. Частотное заполнение сигнала АЭ, как правило, изменяется во времени. Это связано со многими факторами. Прежде всего, причина заключается в самом происхождении сигналов АЭ. Как известно, источниками АЭ при деформации материалов могут быть движущиеся и развивающиеся дефекты структуры. Однако, они не являются точечными и обладают определенной протяженностью.
Методика локации с использованием одного приемника реализуется следующим образом. На образце исследуемого материала на известном расстоянии S друг от друга и от преобразователя АЭ в одну линию располагают источники, имитирующие сигналы АЭ различной длительности (рис. 3.3.1).
|
|
|
Рис. 3.3.1 Схема для имитации сигналов АЭ, регистрируемых на различных расстояниях источник-приёмник сигналов АЭ |
В источниках-формирователях 1 и 2 акустических волн поочередно возбуждаются волны различной длительности, которые регистрируются приемником, расположенным на расстоянии L1 от источника 1 и на расстоянии L2 от источника 2. В качестве приемника, как правило, применяется широкополосный ПП с полосой частот 50-550 кГц. Преобразованные с помощью ПП и зарегистрированные АЭ комплексом сигналы подвергают их цифровой обработке – разложению в спектр с применением вейвлетов. Масштаб разложения а выбирается из условия расположения анализируемых частот в диапазоне спектра регистрируемых акустическими преобразователями частот, то есть в диапазоне Fi = 50-550 кГц, а также из условия F2≥2*F1, где F1 и F2 частоты, на которых производится вейвлет- разложение сигнала АЭ с целью извлечения коэффициентов масштабного ряда а. Существует связь между масштабом разложения а и соответствующей ему частотой компоненты анализируемого сигнала:
,
где Fa– частота на масштабе а, F0 – центральная частота вейвлета на масштабе а=1, T – период дискретизации АЦП.
В данном случае выбраны два масштаба вейвлет-разложения а: а = 73, что соответствует частотной компоненте сигнала АЭ F1≈57 кГц, и а = 41, что соответствует частотной компоненте сигнала АЭ F2 = 102 кГц. Критерием выбора масштабов вейвлет-разложения (а) может быть существенное разнесение соответствующих им частотных компонент сигнала (в два и более раза), а также учёт характеристик усилительного тракта.
На рис. 3.3.2 представлены графики коэффициентов вейвлет-разложения масштабов а=73 и a=41 для модельных сигналов с расстоянием источник-приёмник 20 мм и 30 мм соответственно.
Для расчета задержки распространения частотной компоненты сигнала для коэффициентов вейвлет-разложения масштабов а=73 и a=41 определяется функция взаимной корреляции R:
,
где [a, b] – интервал, на котором определяется задержка между сигналами f и g; τ ‑ величина сдвига по оси времени.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
