CC BY
1СРАВНЕНИЕ СПЕКТРОВ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
Волков А.Е.1, Черняева Е.В.1, Казаринов Н.А.1, Волкова Н.А.2
1 Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт (технический университет), Санкт-Петербург, Россия
Рассмотрены проблемы анализа сигналов акустической эмиссии (АЭ), направленного на исследование изменения состояния материала образцов в результате их испытаний. Получить непосредственную информацию о характеристиках источников АЭ очень сложно, ввиду искажений сигналов за счет отражений от свободных поверхностей образца, возбуждения разных типов волн, имеющих различные скорости распространения (продольных, поперечных, поверхностных волн Рэлея, волн Лэмба); искажений за счет различного коэффициента затухания волн разной частоты; искажений, создаваемых датчиком, волноводом, предусилителем и усилителем электрических колебаний. Соответственно, искажениям подвергаются и спектры сигналов, полученные с помощью оконного преобразования Фурье. Ввиду этих обстоятельств перспективными являются сравнение характеристик сигналов, полученных на "свежих" (контрольных) образцах и образцах, испытавших различные механические (в частности циклические) воздействия. Определение надежных способов сравнения позволит производить оценку остаточного ресурса деталей для принятия решения о возможности их дальнейшего использования.
В данной работе предложен способ исключения характеристик датчика, состоящий в том, чтобы, не восстанавливая "исходный" сигнал АЭ, построить не зависящую от условий распространения и регистрации сигналов сравнительную диаграмму их спектров, полученных на исследуемых (прошедших механические испытания) и контрольных образцах. Эта диаграмма представляет собой абсолютную величину отношения усредненных Фурье-образов соответствующих сигналов. Если уравнения, описывающие распространение и регистрацию акустических колебаний, линейны, то это отношение равно отношению Фурье-образов сигналов, генерированных в сравниваемых образцах самими деформационными процессами. Другой способ анализа сигналов основан на поиске таких их характеристик, которые не изменяются под действием многих из перечисленных искажений. В связи с этим рассмотрен способ анализа АЭ, основанный на том обстоятельстве, что спектральная плотность мощности сигнала, график которой имеет сложную изломанную форму, может быть рассмотрена, как фрактальная кривая, важнейшей характеристикой которой является фрактальная размерность, которая определяется условиями формирования сигналов и, следовательно, может служить характеристикой для их классификации.
Показано, что рассмотренные способы сравнения сигналов позволяют оценить степень изменения состояния образцов в результате их механических испытаний.
