Влияние амплитуды акустических сигналов на вероятность выявления источников акустической эмиссии

Дмитрий [Dmitriy] Витальевич [V.] Чернов [Chernov]; Игорь [Igor] Евгеньевич [E.] Васильев [Vasil′ev]; Артем [Artem] Юрьевич [Yu.] Марченков [Marchenkov]; Татьяна [Tatyana] Юрьевна [Yu.] Ковалева [Kovaleva]; Екатерина [Ekaterina] Александровна [A.] Куликова [Kulikova]; Иван [Ivan] Владимирович [V.] Мищенко [Mishchenko]; Мария [Mariya] Викторовна [V.] Горячкина [Goryachkina]

doi:10.24160/1993-6982-2022-1-130-136

Дмитрий [Dmitriy] Витальевич [V.] Чернов [Chernov]
Игорь [Igor] Евгеньевич [E.] Васильев [Vasil′ev]
Артем [Artem] Юрьевич [Yu.] Марченков [Marchenkov]
Татьяна [Tatyana] Юрьевна [Yu.] Ковалева [Kovaleva]
Екатерина [Ekaterina] Александровна [A.] Куликова [Kulikova]
Иван [Ivan] Владимирович [V.] Мищенко [Mishchenko]
Мария [Mariya] Викторовна [V.] Горячкина [Goryachkina]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2022-1-130-136

Ключевые слова: акустическая эмиссия, линейная локация, вероятность выявления источника АЭ, приведенная погрешность

Аннотация

Рассмотрены результаты применения стандартного алгоритма линейной локации источников акустических сигналов, генерируемых широкополосным преобразователем акустической эмиссии (АЭ), установленным на поверхности стальной пластины размером 1000×650×7 мм. Для генерации импульсов АЭ амплитудой u_m = 55—100 дБ разность потенциалов электронного имитатора изменяли в диапазоне 10…300 В.

В результате проведения лабораторных исследований проведен расчет приведенной погрешности стандартного алгоритма линейной локации γ. Максимальная погрешность, равная γ = 16,3%, зарегистрирована в координате X = 100 мм при локализации источника акустических сигналов амплитудой менее 60 дБ и базовом размере антенной решетки B = 800 мм. Минимальный уровень погрешности γ = 2,69% зафиксирован при установке электронного имитатора в координате X = 400 мм. Показано, что максимальный уровень погрешности стандартного алгоритма определяется при локализации источников низкоамплитудных сигналов АЭ, расположенных вблизи приемных преобразователей антенной решетки.

Приведен расчет вероятности выявления источников АЭ в зависимости от амплитуды регистрируемых импульсов. Для определения вероятности выявления источников АЭ p поток регистрируемых сигналов разделен на три амплитудных диапазона: 1 — 40…60 дБ; 2 — 60…75 дБ; 3 — 75…100 дБ. Для источников акустических сигналов амплитудой менее 60 дБ, расположенных в координатах X = 100, 200, 600 и 700 мм, значение параметра p стремится к нулю. В процессе обработки результатов экспериментальных исследований выявлено, что вероятность выявления источников АЭ повышается при увеличении максимальной амплитуды регистрируемых сигналов. Для импульсов АЭ, амплитуда которых превышает 75 дБ, значение параметра p стремится к 1 независимо от местоположения источника. Установлено, что погрешность стандартного алгоритма линейной локации зависит от удаленности источника АЭ от приемных преобразователей антенной решетки. В качестве численной оценки влияния перечисленных факторов на результаты построения локационной картины продемонстрирована зависимость p(X, u_m).

Сведения об авторах

Дмитрий [Dmitriy] Витальевич [V.] Чернов [Chernov]

кандидат технических наук, научный сотрудник Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, e-mail: ChernovDmV@mpei.ru

Игорь [Igor] Евгеньевич [E.] Васильев [Vasil′ev]

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, e-mail: via03@mail.ru

Артем [Artem] Юрьевич [Yu.] Марченков [Marchenkov]

кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов НИУ «МЭИ», e-mail: MarchenkovAY@mpei.ru

Татьяна [Tatyana] Юрьевна [Yu.] Ковалева [Kovaleva]

кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительных машин, систем, сетей НИУ «МЭИ», e-mail: KovalevaTY@mpei.ru

Екатерина [Ekaterina] Александровна [A.] Куликова [Kulikova]

старший преподаватель кафедры диагностических информационных технологий НИУ «МЭИ», e-mail: KulikovaYA@mpei.ru

Иван [Ivan] Владимирович [V.] Мищенко [Mishchenko]

младший научный сотрудник Института машиноведения им .А.А. Благонравова РАН, e-mail: MishchenkoIV@mpei.ru

Мария [Mariya] Викторовна [V.] Горячкина [Goryachkina]

старший преподаватель кафедры технологии металлов НИУ «МЭИ», e-mail: GoriachkinaMV@mpei.ru

Литература

1. Иванов В.И., Барат В.А. Акустико-эмиссионная диагностика. М.: Спектр, 2017.
2. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В. Диагностика разрушений и повреждений акустико-эмиссионным методом // Приводы и компоненты машин. 2018. № 5. С. 13—19.
3. Matvienko Y.G., Vasil’ev I.E., Chernov D.V., Pankov V.A. Acoustic-emission Monitoring of Airframe Failure under Cyclic Loading // Russian J. Nondestructive Testing. 2019. V. 55. No. 8. Pp. 570—580.
4. Васильев И.Е., Матвиенко Ю.Г., Чернов Д.В., Елизаров С.В. Мониторинг накопления повреждений в кессоне стабилизатора планера МС-21 с применением акустической эмиссии // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 2. С. 118—141.
5. Al-Jumaili S.K., Pearson M.R., Holford K.M., Eaton M.J., Pullin R. Acoustic Emission Source Location in Complex Structures Using Full Automatic Delta T Mapping Technique // Mechanical Systems and Signal Proc. 2016. V. 72. Pp. 513—524.
6. Hensman J., Mills R., Pierce S.G., Worden K., Eaton M. Locating Acoustic Emission Sources in Complex Structures Using Gaussian Processes // Mechanical Systems and Signal Proc. 2010. V. 24(1). Pp. 211—223.
7. Kundu T. Acoustic Source Localization // Ultrasonics. 2014. V. 54(1). Pp. 25—38.
8. Kurz J. New Approaches for Automatic Three Dimensional Source Localization of Acoustic Emissions – Applications to Concrete Specimens // Ultrasonics. 2016. V. 63. Pp. 155—162.
9. Eaton M.J., Pullin R., Holford K.M. Acoustic Emission Source Location in Composite Materials Using Delta T Mapping // Composites Pt. A: Appl. Sci. and Manufacturing. 2012. V. 43(6). Pp. 856—863.
10. Gerasimov S.I., Sych T.V. Finite Element Modeling of Acoustic Emission Sensors // J. Physics: Conf. Series. 2017. V. 881. P. 012003.
11. Nosov V.V., Zelenskii N.A. Estimating the Strength of Welded Hull Elements of a Submersible Based on the Micromechanical Model of temporal Dependences of Acoustic-emission Parameters // Russian J. Nondestructive Testing. 2017. V. 53. No. 2. Pp. 89—95.
12. Makhutov N.A., Vasil’iev I.E., Chernov D.V., Ivanov V.I., Elizarov S.V. Influence of the Passband of Frequency Filters on the Parameters of Acoustic Emission Pulses // Russian J. Nondestructive Testing. 2019. V. 55. No. 3. Pp. 173—180.
---
Для цитирования: Чернов Д.В., Васильев И.Е., Марченков А.Ю., Ковалева Т.Ю., Куликова Е.А., Мищенко И.В., Горячкина М.В. Влияние амплитуды акустических сигналов на вероятность выявления источников акустической эмиссии // Вестник МЭИ. 2022. № 1. С. 130—136. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-130-136.
---
Работа выполнена при поддержке: Российского научного фонда (проект № 20-19-00769)
#
1. Ivanov V.I., Barat V.A. Akustiko-emissionnaya Diagnostika. M.: Spektr, 2017. (in Russian).
2. Matvienko Yu.G., Vasil'ev I.E., Chernov D.V. Diagnostika Razrusheniy i Povrezhdeniy Akustiko-emissionnym Metodom. Privody i Komponenty Mashin. 2018;5L13—19. (in Russian).
3. Matvienko Y.G., Vasil’ev I.E., Chernov D.V., Pankov V.A. Acoustic-emission Monitoring of Airframe Failure under Cyclic Loading. Russian J. Nondestructive Testing. 2019;55;8:570—580.
4. Vasil'ev I.E., Matvienko Yu.G., Chernov D.V., Elizarov S.V. Monitoring Nakopleniya Povrezhdeniy v Kessone Stabilizatora Planera MS-21 s Primeneniem Akusticheskoy Emissii. Problemy Mashinostroeniya i Avtomatizatsii. 2020;2:118—141. (in Russian).
5. Al-Jumaili S.K., Pearson M.R., Holford K.M., Eaton M.J., Pullin R. Acoustic Emission Source Location in Complex Structures Using Full Automatic Delta T Mapping Technique. Mechanical Systems and Signal Proc. 2016;72:513—524.
6. Hensman J., Mills R., Pierce S.G., Worden K., Eaton M. Locating Acoustic Emission Sources in Complex Structures Using Gaussian Processes. Mechanical Systems and Signal Proc. 2010;24(1):211—223.
7. Kundu T. Acoustic Source Localization. Ultrasonics. 2014;54(1):25—38.
8. Kurz J. New Approaches for Automatic Three Dimensional Source Localization of Acoustic Emissions – Applications to Concrete Specimens. Ultrasonics. 2016;63:155—162.
9. Eaton M.J., Pullin R., Holford K.M. Acoustic Emission Source Location in Composite Materials Using Delta T Mapping. Composites Pt. A: Appl. Sci. and Manufacturing. 2012;43(6):856—863.
10. Gerasimov S.I., Sych T.V. Finite Element Modeling of Acoustic Emission Sensors. J. Physics: Conf. Series. 2017;881:012003.
11. Nosov V.V., Zelenskii N.A. Estimating the Strength of Welded Hull Elements of a Submersible Based on the Micromechanical Model of temporal Dependences of Acoustic-emission Parameters. Russian J. Nondestructive Testing. 2017;53;2:89—95.
12. Makhutov N.A., Vasil’iev I.E., Chernov D.V., Ivanov V.I., Elizarov S.V. Influence of the Passband of Frequency Filters on the Parameters of Acoustic Emission Pulses. Russian J. Nondestructive Testing. 2019;55;3:173—180.
---
For citation: Chernov D.V., Vasil′ev I.E., Marchenkov A.Yu., Kovaleva T.Yu., Kulikova E.A., Mishchenko I.V., Goryachkina M.V. The Influence of Acoustic Signal Amplitude on the Acoustic Emission Source Detection Probability. Bulletin of MPEI. 2022;1:130—136. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-130-136.
---
The work is executed at support: Russian Science Foundation (Project No. 20-19-00769)