Способ определения местоположения источников акустических сигналов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения местоположения источника акустических сигналов в конструкциях сложной формы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет демпфирования акустических волн на поверхности изделия по границам выделенных участков. Поверхность изделия разбивают на участки, на каждом участке устанавливают акустические преобразователи . В тонкостенных изделиях демпфирование по границам участков производят на обеих поверхностях стенки симметрично этой стенки. 1 з.п, ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

I (19) (! 1 (м)з G 01 N 29/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о ф

К)

О (21) 4804538/28 (22) 19,03,90 (46) 29.02.92. Бюл, ЬЬ 8 . (71) Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С,А.Чаплыгина (72) В.И»Харитонов и В.В.Михалев (53) 620.179,16 (088.8) (56) Грешников В.А, Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. М;: Стандарты, 1976, с. 59.

Авторское свидетельство СССР

N 1415179, кл. G 01 N 29/14, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения местоположения источников акустических сигналов в конструкциях сложной формы.

Известен способ неразрушающего контроля путем локации развивающегося дефекта, заключающийся в приеме акустических сигналов тремя и большим числом приемников и расчете при помощи триангуляционных алгоритмов координат ы источников акустических сигналов по времени прихода сигнала на каждый приемник.

Однако этот способ применим только для определения местоположения источников акустических сигналов дискретного типа, т.е. тех сигналов, для которых временной интервал между их появлением больше длительности самого сигнала. Помимо этого указанный способ неэффективен, если име(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения местоположения источника акустических сигналов в конструкциях сложной формы, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет демпфирования акустических волн на поверхности изделия по границам выделенных участков. Поверхность изделия разбивают на участки, на каждом участке устанавливают акустические преобразователи. В тонкостенных изделиях демпфирование по границам участков производят на обеих поверхностях стенки симметрично этой стенки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ется несколько одновременно действующих . акустических источников.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения координат источников акустической эмиссии, заключающийся в том, что изделие погружают в демпфирующую жидкость, принимают сигналы акустической эмиссии на поверхности изделия не менее чем в трех точках, измеряют амплитуды сигнала источника и определяют координаты источника с учетом коэффициента затухания поверхностных волн материала изделия, погруженного в демпфирующую жидкость.

Однако этот способ применим в ограниченных случаях в связи с трудностями технической реализации, связанными, в частности, с погружением в жидкость крупногабаритных обьектов контроля, Кроме то1716429 го, на изделиях сложной формы определение координат источников акустических сигналов с помощью триангуляционного апгоритма трудно осуществимо.

Цель предлагаемого изобретения — расширение функциональных возможностей способа.

Цель достигается тем, что е известном способе определения местоположения источников акустических сигналов, согласно которому поверхность изделия демпфируют, на поверхности устанавливают акустические преобразователи, с помощью преобразователей измеряют амплитуды акустического сигнала источника, по которым определяют местоположение источника акустических сигналов, разбивают поверхность изделия на участки, демпфиро„вание поверхности изделия осуществляют по границам участков с помощью.звукопог-лощающего материала, на каждый участок устанавливают не менее чем по одному преобразователю, а о местоположении источника акустических сигналов судят по участку с максимальной амплитудой сигнала;

Для повышения эффективности определения местоположения источника акустических сигналов в тонкостенных изделиях демпфируют обе поверхности стенки изделия симметрично этой стенки..

При демпфировании поверхности изделия по границам участков различие амплитуд акустического сигнала на различных участках проявляется более рельефно и всегда можно с учетом особенностей акустических свойств изделия при помощи звукопоглощающего материала разбить поверхность изделия на участки контроля таким образом, чтобы соотношение амплитуд сигнала, регистрируемых на различных участках, однозначно определяло участок, на котором находится акустический источник.

Способ позволяет более эффективно и простыми средствами определять местоположение акустич:ского источника; в т.ч. на крупногабаритных объектах, погружение которых в жидкость трудно осуществимо.

При контроле тонкостенных изделий эффективность предлагаемого способа можно повысить практически в два раза, если нанести звукопоглощающий материал на обе стороны стенки объекта симметрично этой стенки, В этом случае способ может быть реализован на изделиях с большей толщиной стенок, а также на изделиях с меньшими габаритами.

Способ позволяет определять местоположЕние акустического источника с точностью до размера участка.

На фиг,1 изображен пример конкретной реализации способа на одномерном изделии; на фиг.2 — то же, на двухмерном изделии с участками контроля в форме прямоугольников (см, фиг.2а) и в форме сот (см, фиг.26); на фиг.3 — то же, на одномерном изделии со звукопоглощающими слоями, нанесенными на обе стороны стенки изделия.

На фигурах приняты следующие обозначения: изделие 1; звукопоглощающий материал 2; акустические приемники 3, 4, ..., n.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность иэделия 1 (см. фиг.1 — 3) разбивают на участки контроля с помощью звукопоглощающего материала 2. На каждый участок помещают акустические приемники З,...,п. Акустические колебания, генерируемые акустическим источником и распространяющиеся по изделию 1, регистрируются приемниками 3 на участках З,...,п.

Благодаря звукопоглощающему материалу

2, амплитуда акустического сигнала значительно падает при переходе через звукопоглощающий материал 2. При этом амплитуды

Аз,...,A> сигнала на участках 3,...,n значительно различаются между собой. Измеренные в точках приема З,...,п значения амплитуд сравнивают между собой. Наряду мер, в случае акустических источников дискретного типа можно измерять значения локальных экстремумов сигнала, например, для акустических источников непрерывного

40 действия.

Согласно предлагаемому способу считают, что акустический источник находится на I-ом участке контроля, если амплитуда Aiсигнала на этом участке превышает значения амплитуд сигнала на соседних участках, При контроле одного участка устанавливают в непосредственной близости вокруг него несколько акустических приемников.

При этом, если хотя бы одним из внешних приемников зарегистрирована наибольшая амплитуда сигнала, то считают, что зарегистрирован сигнал, пришедший извне, являющийся сигналом помехи для данного участка контроля. Если наибольшая амплитуда зарегистрирована во внутренней точке участка, то акустический источник находится внутри данного участка контроля.

Пример 1. Одномерный объект 1 контроля {фиг.1), представляющий собой по35 с измерениями амплитуд сигнала, напри/

1716429 лоску из дюралюминия "Д16Т" размерами

2000х40х2 мм, был разбит на семь участков контроля при помощи эвукопоглощающих накладок 2.из каучуковой резины размерами 100х40х3 мм, наклеенных на объект 1. На 5 каждый участок были установлены пьезоэлектрические приемники П1 (1 = 1,п; и --7). На один из участков I дополнительно помещался акустический излучатель, С помощью излучателя в объект излучался акустический 10 импульс. Акустический приемник Ill, находящийся на участке Iизлучателя,,фиксиро-. вал амплитуду 7 мВ. Приемники ПИ и

Ill+1, находящиеся слева и справа от участка Iизлучателя,,фиксировали значения амп- 15 л итуд ж 4 м В. Прием ники П1-2, П1+2 фиксировали «2 мВ, а приемники П!-3, П1+3. 0,75 мВ.

Без применения звукопоглощающего материала на всех участках фиксировались 20 практически неразличимые амплитуды сигнала, равныеъ7 мВ.

Пример ы 2, 3. Двухмерный объект 1 контроля (фиг.2) представляет собой лист из дюралюминия "Д16Т размерами .25

4000х1200х2 мм. На него наклеен звукопоглощающий материал 2 (каучуковая резина}, образуя участки контроля 3„...n в форме прямоугольников (см. фиг.2а) и в форме сот (см, фиг.2б). Толщина резины 3 мм, ширина 30 звукопоглощающего слоя 100 мм. Ширина участков. контроля 300 мм..

При реализации способа со эвукопоглощающими слоями, нанесенными на обе стороны стенки изделия (см. фиг.3), слои могут 35 быть нанесены на обе стороны стенки одинаковым образом — один напротив другого (симметрично).

Более детальное описание этого варианта приведено в примере 4. 40

Пример 4. Одномерный объект 1 (см; фиг.3) со звукопоглощающим слоем 2, описанный в примере 1. был покрыт звукопоглощающим слоем также с другой стороны стенки объекта 1.. С помощью излучателя в 45 объект на I-ом участке излучался акустический импульс. Приемник IlI, находящийся на участке I излучателя, фиксировал амплитуду,7мВ. Приемники Пи.П + фиксировали амплитуды 1,3 мВ, Приемники П р, П + фиксировали амплитуды 0,4 мВ, приемники П -з, Пнз фиксировали амплитуды:9,2 мВ.

В случае отсутствия звукопоглощающего материала на всех участках; фиксировались практически неразличимые амплитуды 7 мВ.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять местоположение источника акустических сигналов (с точностью до участка) в сложных по форме и крупногабаритных изделиях, когда затруднено применение триангуляционного алгоритма, а погружение в демпфирующую жидкость технически трудно осуществимо.

Формула изобретения

1. Способ определения местоположения источников акустических сигналов в из-, делиях, заключающийся в том, что поверхность изделия демпфируют, на поверхности изделия устанавливают акустические преобразователи, с помощью преобразователей измеряют амплитуды акустического сигнала источника, по которым определяют местоположение источника акустических сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, разбивают поверхность изделия на участки, демпфирование поверхности изделия осуществляют по границам участков с помощью звукопоглощающего материала, на каждый участок устанавливают не менее чем по одному преобразователю, а о местоположении источника акустических сигналов судят по участку с максимальной амплитудой сигнала, 2. Способ по п.1, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности при определении местоположения акустического источника в тонкостенных иэделиях, демпфируют обе поверхности стенки изделия симметрично относительно срединной плоскости стенки.

1716429

Щю

Составитель 8. Харитонов

Редактор С, Лисина Техред M,Mîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Заказ 609 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101