CC BY
19
УДК 620.179.16
РАЗРАБОТКА БЛОКА АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Г. В. Захаров, А. В. Кожура Научный руководитель - Е. Б. Пшенко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлена схема помехоустойчивого метода обнаружения акустико-эмиссионого сигнала при беспороговой регистрации данных с высоким уровнем шума для блока акустического контроля.
Ключевые слова: акустическая эмиссия, акустический контроль, блок контроля, контроль технологического оборудования.
DEVELOPMENT OF ACOUSTIC CONTROL UNIT OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT
G. V. Zakharov, A. V. Kozhura Scientific Supervisor - E. B. Pshenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The scheme of the noise-proof method for detecting the AE signal is presented in the con-text of data logging for the acoustic control unit.
Keywords: Acoustic emission, acoustic control, control unit, control of technological equipment.
Целью настоящей работы является исследование метода регистрации обнаружения сигнала акустической эмиссии при беспороговой регистрации данных.
Акустическая эмиссия (АЭ) - техническая диагностика, основанная на явлении возникновения и распространения упругих колебаний (акустических волн) в различных процессах, например, при деформации напряжённого материала, истечении газов, жидкостей, горении и взрыве и др. [1].
АЭ является следствием подвижек среды, что позволяет использовать её для диагностики процессов и материалов. Например, количественно АЭ - критерий целостности материала, который определяется звуковым излучением материала при контрольном его нагружении. Эффект акустической эмиссии может использоваться для выявления образования внутренних дефектов на начальной стадии разрушения конструкции, что так же актуально для авиации и космонавтики. Он же может быть использован для определения степени сейсмической опасности геологических пород, при этом эмиссию можно вызывать искусственно.
Актуальность применения акустико-эмиссионных систем мониторинга состояния оборудования возрастает с каждым годом. Однако диагностирование технических устройств без вывода их из эксплуатации часто имеет существенные ограничения к применению. Прежде всего, это связано с высокой чувствительностью информативных параметров акустической эмиссии к шумам различной природы. Контроль существенно затрудняется при наличии множественных источников помех: турбулентных или кавитационных режимов движения рабочей среды, реакций синтеза, трущихся узлов и деталей, электрических помех, вибраций, других неустранимых технологических шумов, не связанных с работой диагностируемого устройства [2]. Вследствие это-
Секция « Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
го может возникать аддитивным помеховыи сигнал, по своему амплитудному уровню намного превышающий сигналы от источников акустической эмиссии (АЭ), свидетельствующих о наличии дефектов [3]. Соответственно для реальных производственных объектов актуальной проблемой является создание помехоустойчивого алгоритма идентификации источников АЭ, обеспечивающего надежное обнаружение и выделение АЭ-сигнала от дефекта в реальном времени в широком диапазоне отношений сигнал/шум.
Существующие системы АЭ-контроля не позволяют решить поставленной задачи, поскольку основной метод фильтрации помех сводится к регистрации АЭ-сигнала выше установленного порогового значения амплитуды. Наличие порога при регистрации данных влечет за собой потерю информации о «полезном» сигнале, амплитуда которого ниже установленного значения. При увеличении порога качество контроля существенно снижается вплоть до невозможности осуществления АЭ-измерений [4; 5].
Принципиальная схема адаптивной фильтрации сильно зашумленного АЭ-сигнала представлена на рисунке.
АЭ-контроль
Беспороговая регистрация данных
Предобработка
Полосовая фильтрация
Цифровая обработка зашумленного сигнала
йЗР
Адаптивная фильтрация
Постобработка
Анализ
временных интервалов
между импульсами
Статистический анализ
Принципиальная схема адаптивной фильтрации сильно зашумлённого АЭ-сигнала
Блок контроля, разработанный по приведённой схеме, позволяет рассчитывать спектральные, корреляционные, локальные статические и динамические характеристики без информационных потерь. При этом уровень шумов и различного рода помех может быть выше уровня сигнала от дефекта. Задачи фильтрации в этом случае решаются уже не аппаратно посредством задания порога дискриминации в аналоговой форме, а с использованием программных средств, основанных на современных методах фильтрации экспериментальных данных (быстрое преобразование Фурье, метод адаптивной фильтрации и др.) [6].
В результате исследования, был исследован метод регистрации обнаружения сигнала акустической эмиссии при беспороговой регистрации данных. Данный метод будет использован в дальнейшей разработке блока акустического контроля технологического оборудования.
Библиографические ссылки
1. Капранов Б., Коротков М. Акустические методы контроля и диагностики. Томский политех. ун-т, 2008. 186 с.
2. Кузьмин А. Н., Журавлёв Д. Б., Филиппов С. Ю. К вопросу технической диагностики тепловых сетей. Технадзор, 2009. № 3. С. 76-77.
3. Контроль трубопроводов с применением метода акустической эмиссии / А. Н., Кузьмин А. В. Жуков, Д. Б. Журавлёв и др. // Ростехнадзор, 2008. № 1. С. 29-31.
4. Чеботарёва И. Я. Структура и динамика геосреды в шумовых сейсмических полях, методы и экспериментальные результаты // Ежегодник РАО. 2011. № 12. С. 147-156.
5. Новикова А. В. Применение методов нелинейной динамики для исследования связи микросейсмической эмиссии с диффузией порового давления // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук - аэрофизика и космические исследования : сб. тр. 49-й Науч. конф. Т. III. М. : МФТИ, 2006.
6. Идентификация источников акустической эмиссии при контроле технологического оборудования с высоким уровнем шума / Д. Г. Давыдова [и др.] // Дефектоскопия. 2015. № 5. С. 38-50.
© Захаров Г. В., Кожура А. В., 2018
