Способ регистрации сигнала акустической эмиссии Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающих испытаниях материалов, в частности, при обнаружении дефектов в деталях и конструкциях. Известен„способ регистрации сигнала акустической эмиссии, заключающийся в том, что устанавливают на исследуемый объект емкостной преобразователь, измеряют его емкость и на основании этой величины судят о параметрах сигнала акустической эмиссии Cl . Однако для данного способа характерна недостаточно высокая чувствительность, что обусловлено типом-применяемо го .преобразователя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ регистрации сигнала акустической эмиссии, заключающийся в том, что устанавливают на исследуемый объект пьезоэлектрический узкополосный преобразователь с пьезопластиной измеряют разность потенциалов на поверхности пьезопластины и на основании этой величины судят о параметрах сигнала акустической эмиссии, причем в качестве пьезоэлектрического преобразователя используется узкополосный преобразователь с пьезопластиной, выполненной из пьезокерамики 2}. .Однако для известного способа характерна недостаточная эффективность, так как узкополосность преобразова-. теля приводит к искажению формы сигна ла акустической эмиссии, а в форме сигнала содержится значительная инфор:мадия о параметрах процесса, происходящего в исследуемом объекте. Цель изобретения - повьшение инфор мативности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу регистрации сигнала акустической эмиссии, заключающемуся в том, что устанавливают на исследуемый объект пьезоэлектрический узкополосный преобразователь с пьезогшастиной, измеряют разность потенциалов на поверхности пьезопластины и на основании этой величины судят о параметрах сигнала акустической эмиссий, используют в качестве пьезопластины пластину гексагонального иодата лития, предварительно устанавливают на исследуемый объект несколько дополнительных узкополосных преобразователей, полосы пропускания которых перекрывают интересующий диапазон частот, с их помощью определяют верхнкмо граничную частоту fg спектра сигнала акустической эмиссии и выбирают толщину dпластины гексагонального кодата лития из УСЛОВИЯ -л где f - верхняя граничная частота о спектра сигнала акустической эмиссии, МГц; d - толщина пьезопластино, мм. На фиг. I представлены экспериментально полученные амплитудно-частотные характеристики пьезоэлектрических преобразователей с пьезопластиной из ЦТС-19 толщиной 6 мм (о()ис пьезопластиной из гексагонального иодата лития толщиной 0,4 мм (б); на фиг. 2 - высокочастотн-ая часть экспериментально полученной амплитудно-частотной характеристики пьезоэлектрического преобразователя с пьезопластиной из гексагонального иодата лития толщиной 0,05 мм. Сущность способа заключается в следующем. Устанавливают на исследуемый объект несколько дополнительных узкопополосных преобразователей,, например, пьезоэлектрических преобразователей с пьезопластиной из ЦТС-19, амплитудно-частотная характеристика одного из которых приведена на фиг. 1, кри-вая а. Полосы пропускания узкополосных преобразователей выбирают таким образом, чтобы они перекрывали интересующий диапазон частот, т,е. тот диапазон частот, в который должна входить верхняя граничная частота fg спектра сигнала акустической эмиссии. Определяют наличие разности потенциалов на каждом из дополнительных преобразователей при попадании на них сигнала акустической эмиссии, постепенно переходя от низкочастотных к более высокочастотным (по собственной частоте дополнительных преобразователей ). Находят последний дополнительный преобразователь, т.е. в данном случае самый высокочастотный, на котором есть разность потенциалов. Определяют верхнюю граничную частоту fg спектра сигнала акустической эмиссии, как частоту, равную собственной частоте ранее выявленного последнехо дополнительного преобразо вателл. Затем снимают с исследуемого объекта дополнительные узкополосные пре образователи и устанавливают на него основной широкополосный пьезоэлектрический преобразователь с пьезопластиной из гексагонального иодата лития ci-LiJOj. При этом пластину вырезают из монокристалла t -LiJOg так чтобы ее рабочие поверхности были препендикулярны направлению оптической оси (С) кристаллической решетки материала, а толщину d пластины выбирают из условия 6В где fg - верхняя граничная частота спектра сигнала акустической эмиссии, МГц; d - толщина пьезопластины основ ного преобразователя, мм. Условия выбора толщины d пластины определены авторами экспериментально и позволяют получить наиболее равномерную амплитудно-частотную характеристику основного преобразователя пр достаточно высокой его чувствительности. Амплитудно-частотная характеристика основного преобразователя при частоте f, например, равной 8 МГц (что соответствует приблизител но условию 0,3 мм d 0,4 мм) с пьезопластиной из гексагонального ио дата лития толщиной 0,4 мм приведена на фиг. 1 кривая, и представляет собой гладкую кривую, начинающуюся практически с сотых долей мегагерца заметно спадающую только на частотах больших 8 МГц.с неравномерностью не более 2 дБ. После установки на иссле дуемый объект основного преобразователя измеряют разность потенциалов На поверхности пьезопластины, котора появляется при попадании на преобразователь сигнала акустической эмиссии. На основании измеренной разности потенциалов на поверхности пвезопластины судят о параметрах сигнала акустической эмиссии, например о его форме. В случае высокой частоты fg толщина d пьезопластины становится относительно малой. В этом (Случае следует применить какую-либо известную специальную технологию изготовления преобразоватзля. Например, наклеить пластину из гексагонального иодата лития толщиной ,5 lм при помощи жесткой акустической связки к торцу звуковода, сошлифовать ее до нужной толщины и нанести на вновь образованную поверхность электрод. Высокочастотная часть основного преобразователя при частоте fg , например, равной 50 МГц (что соответствует приблизительно условию 0,04 мм d 0,06 мм) с пьезопластиной из гексагонального иодата лития толщиной 0,05 мм приведена на фиг. 2 и представляет собой гладкую кривую с неравномерностью в диапазоне частот 30-70 МГц не более 3 дБ , {при среднем коэффициенте передачи 30 дБ ). Таким образом, предлагаемый способ регистрации сигнала акустической эмиссии, заключающийся в установке пьезопреобразователя на исследуемый обтьект, измерении разности потенциалов впьезопреобразователе и нахождении в результате этого параметра сигнала акустической эмиссии, позволяет повысить информативность засчет регистрации сигналов неиск;гженной формы благодаря предварительному определению верхней, граничной частоты спектра сигнала акустической эмиссии- ивыбору на основании ее толщины пластины гексагонального иодата лития, применяемого в пьезопреобразователе.

. da/nvtiiai,omft. ed

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, заключаняцийся в том, что устанавливают на исследуемый объект пьезоэлектрический узкополосный преобразователь с пьезопластиной, измеряют разность потенциалов на поверхности пьезопластины и на основании этой величины судят о парамет1 «г. OamuiM ,отн.ев. pax сигнала акустической эмиссии, о тличающий с я тем, что, с целью повышения информативности, используют в качестве пьезопластшП) пластину гексагонального иодата лития, предварительно устанавливают на исследуемый объект несколько дополнительных узкополосных преобразователей, полосы пропускания которых перекрывают рабочий диапазон частот, с их помощью определяют верхнюю граничную частоту fo спектра сигнала акустической эмиссии и выбирают толщину d пластины гексагонального иодата лития из условия It (О где fg - верхняя граничная частота спектра сигнала акустической эмиссии, МГц; d - толщина пьезопластины,, мм СО 00 00

SO60

40

JO

TO ,Гц

Фиг.г