МНОГОКАНАЛЬНАЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
MULTI-CHANNEL ACOUSTIC-EMISSION SYSTEM FOR CONTROL OF LOAD-BEARING STRUCTURAL ELEMENTS

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля силовых элементов конструкций и может быть использовано при разработке систем контроля силовых элементов конструкций в машиностроении, строительстве, ракетно-космической и авиационной технике, топливно-энергетическом комплексе.
Более близкой по технической сущности к заявленному изобретению является многоканальная акустико-эмиссионная система контроля силовых элементов конструкций включающая: преобразователи акустической эмиссии; предварительные усилители; блок предварительной обработки и преобразования сигналов акустической эмиссии; ЭВМ с необходимым математическим обеспечением; средства отображения информации; блоки калибровки системы (Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. ПБ 03-593-03. Гостехнадзор РФ, 2003). В этой акустико-эмиссионной системе оценка степени опасности дефектов производится на основании расчета известных (амплитудного, интегрального, локально-динамического и интегрально-динамического) критериев оценки процессов разрушения конструкций. Эти критерии основаны на оценке амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии.
Недостатком известной системы является низкая достоверность контроля силовых элементов конструкций, которая обусловлена влиянием на амплитуду и интенсивность сигналов акустической эмиссии механических шумов, предыстории эксплуатации, материала, размеров и формы контролируемых конструкций.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности акустико-эмиссионного контроля и оценка степени опасности дефектов вне зависимости от амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии, механических шумов, предыстории эксплуатации, материала, размеров и формы контролируемых конструкций.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной многоканальной акустико-эмиссионной системе контроля силовых элементов конструкций, состоящей из N - каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные преобразователь акустической эмиссии, установленный на объекте контроля в местах максимальной концентрации напряжений, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а также устройство отображения информации, дополнительно введены в каждый из каналов блок вычисления инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии и два блока вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии, входы которых объединены с входом блока вычисления известных акустико-эмиссионных критериев, а выходы соединены с соответствующими входами устройства отображения информации.
Устройство приведено на фигуре 1, где обозначено:
1 - преобразователь акустической эмиссии, установленный на объекте контроля в местах максимальной концентрации напряжений; 2 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 3 - блок вычисления известных акустико-эмиссионных критериев; 4 - блок вычисления инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии; 5.1 - блок вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии; 5.2 - блок вычисления инвариантов числа импульсов акустической эмиссии; 6 - устройство отображения информации. Блоки 3, 4, 5.1, 5.2 могут быть выполнены на базе микроконтроллеров.
Блок вычисления акустико-эмиссионных критериев 3 предназначен для вычисления известных (амплитудного, интегрального, локально-динамического и интегрально-динамического) критериев оценки процессов разрушения конструкций основанных на анализе амплитуды и интенсивности сигналов акустической эмиссии (Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. ПБ 03-593-03. Гостехнадзор РФ, 2003).
Блок вычисления инварианта временных интервалов импульсов акустической эмиссии 4 предназначен для вычисления инварианта временных интервалов импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме, приведенной в патенте RU 2233444, МПК 7, дата публикации 27.07.2004, Бюл. №21.
Блок вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии 5.1 предназначен для вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме приведенной в патенте RU 2367941 МПК 7, дата публикации 20.09.2009, Бюл. №26.
Блок вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии 5.1 предназначен для вычисления инварианта числа импульсов акустической эмиссии в процессе деформирования конструкции. Этот блок выполнен по схеме приведенной в патенте RU 2367942 МПК 7, дата публикации 20.09.2009, Бюл. №26.
В блоке 6 происходит отображение значений известных акустико-эмиссионных критериев и инвариантов на каждой секунде деформирования по каждому каналу регистрации.
Степень опасности дефектов для инвариантов временных интервалов импульсов акустической эмиссии, вычисляемых в блоке 4, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:
1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»
вр.инт
I=1,8÷2,2;
2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»
вр.инт
I=2,2÷2,6;
3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно»
вр.инт
I=2,6÷3.
Степень опасности дефектов для инварианта числа импульсов акустической эмиссии, вычисляемого в блоке 5.1, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:
1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»
инт
I=0÷0,3;
2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»
инт
I=0,3÷0,6;
инт
3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно» I=0,6÷1.
Степень опасности дефектов для инварианта числа импульсов акустической эмиссии, вычисляемого в блоке 5.2, устанавливается программно и может находиться в одной из трех зон:
1) Пассивный дефект, стадия микротрещин - «Безопасно»
инт
I=0÷0,3;
2) Активный дефект, стадия образования трещины - «Опасно»
инт
I=0,3÷0,6;
инт
3) Критически активный дефект, стадия разрушения - «Критически опасно» I=0,6÷1.
Оценка степени опасности дефектов производится на каждой секунде деформирования, по каждому каналу регистрации и каждому информативному параметру и отображается на мониторе устройства отображения информации 7 (Фиг. 2).
Таким образом, в процессе эксплуатации (испытаний) при нагружении (деформировании) конструкций оперативно определяется степень опасности дефектов, исходя из которой принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкции.