1 Ispitivanje proizvoda Ispitivanje akustičnom emisijom doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]> Ispitivanje proizvoda Ispitivanje akustičnom emisijom Opis metode Područje primjene Propagacija zvučnih talasa Ispitivanje akustičnom emisijom 2/30 Senzori i pojačala Instrumenti Primjeri primjene Ispitivanje proizvoda Ispitivanje akustičnom emisijom Čvrsti materijali, kad su izloženi naprezanju, emituju (ultra)zvučne signale koji upozoravaju na greške Ispitivanje akustičnom emisijom 3/30 Ispitivanje proizvoda Ispitivanje akustičnom emisijom Acoustic Emission (AE) Pri plastičnoj deformaciji, dislokacije se kreću kroz kristalnu strukturu Ispitivanje akustičnom emisijom 4/30 proizvodeći pri tom akustične signale male amplitude AE test se koristi za otkrivanje, lociranje, identifikaciju i prikaz grešaka u trenutku njihovog nastanka Testiranje se ne može ponavljati Ispitivanje proizvoda Ispitivanje akustičnom emisijom Ultrazvučna metoda otkriva greške nakon, a AE tokom njihovog nastanka Emitovani signal: 20 kHz – 1 MHz Signal zavisi od: d dl Ispitivanje akustičnom emisijom 5/30 iznenadne preraspodjele naprezanja koja izaziva naponske talase diskontinuieta u materijalu koji se ispituje vremena (prati dinamičko ponašanje materijala) Ispitivanje proizvoda Područje primjene Otkrivanje pukotina u strukturama (avionska krila, cijevi, štampane pločice, industrijski rezervoari) Deformacije i propagacija pukotina u Ispitivanje akustičnom emisijom 6/30 cijevima, posudama pod pritiskom, zavarenim spojevima Isticanje fluida iz ventila, oštećenja ležajeva pumpi, motora i kompresora, ispitivanje tačkastih zavara,...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
cijevima, posudama pod pritiskom, zavarenim spojevima
Isticanje fluida iz ventila, oštećenja ležajeva pumpi, motora i kompresora, ispitivanje tačkastih zavara,...
2
Ispitivanje proizvoda
Područje primjene Akustična emisija:
Otkriva pokrete defekata
Zahtijeva naprezanje
Druge NDT metode: Otkrivaju geometrijski
oblik defekata Ne zahtijevaju
naprezanje
Ispitivanje akustičnom emisijom 7/30
Svako opterećenje je jedinstveno
Zavisi više od materijala, manje od geometrije
Dovoljan pristup samo za senzor
Ispitivanje je direktno ponovljivo
Zavisi manje od materijala, više od geometrije
Potreban pristup cijeloj strukturi
Ispitivanje proizvoda
Područje primjene
Osnovna prednost: ispita se cijela struktura sa jednom operacijom naprezanja
Dovoljno je spojiti niz senzora (na
Ispitivanje akustičnom emisijom 8/30
udaljenosti 1-6 metara) Pogodno za velike strukture Obično se AE koristi za otkrivanje
problematičnih područja, a zatim se druge NDT metode koriste za preciznije ispitivanje defekata
Ispitivanje proizvoda
Područje primjene
Obično se na strukturu stavi više ultrazvučnih mikrofona, a zatim se zvuk analizira računarom
Zvuk nastaje:
Ispitivanje akustičnom emisijom 9/30
trenjem korozijom pukotinama faznim
promjenama turbulencijama
Ispitivanje proizvoda
Područje primjene
Procesni monitoring zavarivanja Otkrivanje trošenja alata kod
automatski vođene obrade rezanjem Otkrivanje habanja i manjka
Ispitivanje akustičnom emisijom 10/30
j j jpodmazivanja rotirajuće opreme
Otkrivanje olabavljenih dijelova Praćenje curenja, kavitacije, toka Praćenje hemijskih reakcija (korozija,
fazni prelazi i transformacije)
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa
Primitivni talas koji nastaje na izvoru AE je prikazan na sljedećoj slici:
Talas pomjeranja je step-funkcija koja
Ispitivanje akustičnom emisijom 11/30
odgovara permanentnojpromjeni na izvoru
Talas brzine i naponaje pulsni
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa
Princip rada je sličan seizmografu: defekt se ponaša kao mikroskopski epicentar potresa
Ispitivanje akustičnom emisijom 12/30
Zvučni talasi se na površini kreću u koncentričnim krugovima
Lokacija defekta se izračunava
3
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa
Mjerni lanac za AE se sastoji od: Objekta ispitivanja i izvora naprezanja Propagacije talasa od izvora do senzora Senzora koji pretvaraju talas u el. signal
Ispitivanje akustičnom emisijom 13/30
Opreme za prikupljanje podataka Opreme za prikaz rezultata Softvera
za analizu
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa
U osnovi, postoje dvije vrste signala: Tranzijentni
signal (burst)
Ispitivanje akustičnom emisijom 14/30
Kontinuirani signal
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa
Stotine ili hiljade burst signala se snime za statističku obradu.
Potrebno je odrediti najvažnije parametre svakog talasa da bi se
Ispitivanje akustičnom emisijom 15/30
razdvojili rezultati normalne i defektne strukture
Koriste se: vrijeme dolaska signala, amplituda pikova, vrijeme porasta signala, trajanje, broj oscilacija, energija, RMS kontinuiranog šuma
Ispitivanje proizvoda
Propagacija zvučnih talasa vrijeme dolaska signala (arrival time) amplituda pikova (peak amplitude) vrijeme porasta signala (rise time) trajanje
(duration)
Ispitivanje akustičnom emisijom 16/30
(duration) broj oscilacija
(treshold crossings)
energija (MARSE)
RMS: Root Mean Square
Ispitivanje proizvoda
Senzori i pojačala
Piezoelektrični senzori pretvaraju mehaničke talase u električne AE signale
Osjetljiviji su od kapacitivnih,
Ispitivanje akustičnom emisijom 17/30
elektrodinamičkih i laserskih (optičkih) senzora
Ispitivanje proizvoda
Senzori i pojačala
U većini slučajeva koriste se rezonatni senzori koji su jeftiniji i osjetljiviji od drugih vrsta senzora
Ti senzori imaju jednu ili više
Ispitivanje akustičnom emisijom 18/30
preferiranih frekvencija, zavisno od oblika i veličine kristala
Za različite testove, koriste se različite frekvencije: npr. 150-300 kHz za metalne posude
Šum je obično frekvencije < 100 kHz
4
Ispitivanje proizvoda
Senzori i pojačala
Za ispitivanje dna rezervoara koriste se senzori od 25 kHz jer signal mora da putuje duže
Senzori često imaju i
Ispitivanje akustičnom emisijom 19/30
ugrađena pretpojačala, a spajaju se magnetnim putem
Osjetljivost piezoelektričnih senzora može biti do 1000 V/mm; pomjeranje od 1 pm generiše signal od 100 mV; šum generiše 10 mV.
Ispitivanje proizvoda
Senzori i pojačala
Pretpojačalo može biti vanjsko ili ugrađeno u senzor
Pojačava signal i prenosi ga od
Ispitivanje akustičnom emisijom 20/30
senzora do AE sistema
Neka pretpojačala imaju frekventne filtere za odvajanje šuma
Ispitivanje proizvoda
Instrumenti
Otkrivanje signala se vrši brojanjem
l
Ispitivanje akustičnom emisijom 21/30
prelaza signala preko unaprijed zadatog nivoa
Ispitivanje proizvoda
Instrumenti
Savremeni instrumenti obično imaju više kanala za istovremeno praćenje i obradu signala sa niza senzora
Ispitivanje akustičnom emisijom 22/30
Ispitivanje proizvoda
Instrumenti
Zadaci PC računara u mjernom AE sistemu: Prikupljanje i pohranjivanje podataka Online i offline analiza
Ispitivanje akustičnom emisijom 23/30
Filtriranje Proračun lokacija Statistika Prikaz rezultata (numerički i grafički) Test sistemskog hardvera Autokalibracija
Ispitivanje proizvoda
Autokalibracija
Jedan kanal se koristi za emitovanje električnog impulsa na senzor.
Nakon 3 testa,
Ispitivanje akustičnom emisijom 24/30
sljedeći senzor postaje emiter signala, a ostali senzori vršemjerenje
5
Ispitivanje proizvoda
Prikaz rezultata History plot – prikaz
cijelog toka signala od početka do kraja
Distribution function – statističke osobine signala kumulativna ili
Ispitivanje akustičnom emisijom 25/30
osobine signala, kumulativna ili diferen-cijalna distribucija
Channel plot – distribucija signala po kanalima
Ispitivanje proizvoda
Prikaz rezultata
Location display –prikaz položaja izvora AE
Point plot – tačkasti prikaz korelacije između
Ispitivanje akustičnom emisijom 26/30
različitih AE parametara Diagnostic plot –
pokazuje važnost AE indikacija za razne dijelove strukture
Ispitivanje proizvoda
Prikaz rezultata Različite tehnike se
koriste da bi se od rezultata sa više senzora dobila lokacija defekta
Ispitivanje akustičnom emisijom 27/30
lokacija defekta
Ispitivanje proizvoda
Primjeri primjene Metalne posude pod pritiskom,
cjevovodi, reaktori i sl. NDT komponenti i struktura izloženih
jakom mehaničkom narezanju, napravljenih od vlaknima armirane
Ispitivanje akustičnom emisijom 28/30
napravljenih od vlaknima armirane plastike ili od kompozita
Ispitivanje osobina materijala i ponašanja prilikom loma
Kontrola kvaliteta procesa zavarivanja metala, sušenja drveta, pečenja keramike
Ispitivanje proizvoda
Primjeri primjene
Testovi na curenje u realnom vremenu, od malih ventila do rezervoara prečnika i do 100 m
Geološka i mikroseizmička istraživanja
Ispitivanje akustičnom emisijom 29/30
Otkrivanje i lociranje parcijalnih proboja visoke voltaže kod velikih transformatora