Способ определения местоположения источников акустических сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

. «ч

fe

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.

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 координаты 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 имеется 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 объектов контроля, Кроме тоО

fcb

N3 Ю

го, на изделиях сложной формы определение координат источников акустических сигналов с помощью триангуляционного алгоритма трудно осуществимо.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей способа.

Цель достигается тем, что в 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- ощающего материала, на каждый участок станавливают не менее чем по одному преобразователю, а о местоположении источника акустических сигналов судят по частку с максимальной амплитудой сигнаа.

Для повышения эффективности опредеения местоположения источника акустических сигналов в тонкостенных изделиях емпфируют обе поверхности стенки издеия 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 зву- копрглощающего 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 акустического 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.2 б); на фиг.З - то же, на одномерном изделии со звукопоглощающими слоями, нанесенными на обе стороны стенки изделия.

На фигурах приняты следующие обозначения: изделие 1; звукопоглощающий ма- териал 2; акустические приемники 3,4п.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность изделия 1 (см. фиг. 1-3)

разбивают на участки контроля с помощью звукопоглощающего материала 2. На каждый участок помещают акустические прием- ники 3,.,.,-п. Акустические колебания, генерируемые акустическим источником и

распространяющиеся по изделию 1, регистрируются приемниками 3 на участках 3п.

Благодаря звукопоглощающему материалу 2, амплитуда акустического сигнала значительно падает при переходе через звукопоглощающий материал 2. При этом амплитуды АзAn сигнала на участках 3,...,п значительно различаются между собой. Измеренные в точках приема 3п значения

амплитуд сравнивают между собой. Наряду

с измерениями амплитуд сигнала, например, в случае акустических источников дискретного типа можно измерять значения локальных экстремумов сигнала, например, для акустических источников непрерывного

действия.

Согласно предлагаемому способу считают, что акустический источник находится на 1-ом участке контроля, если амплитуда AJ сигнала 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 полоску из дюралюминия Д16Т размерами 2000x40x2 мм, был разбит на семь участков контроля при помощи звукопоглощающих накладок 2 из каучуковой резины размерами 100x40x3 мм, наклеенных на объект 1 .На каждый участок были установлены пьезоэлектрические приемники П1( 1,п; п 7). На один из участков I дополнительно помещался акустический излучатель, С помощью излучателя в объект излучался акустический импульс. Акустический приемник Ш, находящийся на участке I излучателя, фиксировал амплитуду мВ. Приемники ПИ и П1+1, находящиеся слева и справа от участка I излучателя, фиксировали значения амп- литуд А мВ. Приемники ПЬ2, ПН2 фиксировали 2 мВ, а приемники П1-3, П1+3 .75мВ.

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

Примеры2, 3. Двухмерный объект 1 контроля (фиг.2) представляет собой лист из дюралюминия Д16Т размерами 4000x1200x2 мм. На него наклеен звукопоглощающий материал 2 (каучуковая резина),

образуя участки контроля 3п в форме

прямоугольников (см. фиг.За) и в форме сот (см. фиг.2б). Толщина резмиы 3 мм, ширина звукопоглощающего слоя 100 мм. Ширина участков контроля 300 мм..

При реализации способа со звукопоглощающими слоями, нанесенными на обе стороны стенки изделия (см. фиг.З), слои могут быть нанесены на обе стороны стенки одинаковым образом - один напротив другого (симметрично).

Более детальное описание этого варианта приведено в примере 4.

П р и м е р 4. Одномерный объект 1 (см. фиг.З) со звукопоглощающим слоем 2, описанный в примере 1, был покрыт звукопоглощающим слоем также с другой стороны стенки объекта .1. С помощью излучателя в объект на 1-ом участке излучался акустический импульс. Приемник П1, находящийся

на участке I излучателя, фиксировал амп- литуду-7мВ. Приемники Пн.Пн-i фиксировали амплитуды 1,3 мВ, Приемники П|-2. Пн-2 фиксировали амплитуды 0,4 мВ, приемни- ки П|-з, Пн-з фиксировали амплитуды%Q,2 мВ.

В случае отсутствия звукопоглощающего материала на всех участках, фиксирова- лись практически неразличимые

амплитуды 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

sL

/-/

sL

fptjg. 1

777/

n

Фиг.2

z

M / л

C&Q&b

rf