Системы акустической эмиссии

Системы акустической эмиссии предназначены для неразрушающего контроля, регистрации и анализа акустико-эмиссионных сигналов, локализации активных источников и длительного мониторинга технического состояния промышленных объектов.

В каталоге представлены многоканальные системы для профессионального АЭ-контроля, компактные системы для совмещения локальных испытаний с онлайн-мониторингом, одноканальные распределённые модули и автономные системы длительного наблюдения. Конфигурация подбирается по количеству каналов, типу объекта, необходимости локализации источников АЭ и режиму эксплуатации.

Принцип акустико-эмиссионного контроля

Акустическая эмиксия (АЭ) - это возникновение упругих волн в материале в результате локальных динамических процессов. Источниками акустической эмиссии могут быть развитие трещин, пластичная деформация, разрушение волокон композита, коррозионные процессы, утечки, трение, удары и другие активные процессы в конструкции.

Датчики акустической эмиссии, установленные на поверхности объекта, превращают упругие волны в электрические сигналы. После усиления, фильтрации и аналого-цифрового преобразования система регистрирует часовые, амплитудные и частотные характеристики событий АЭ.

В отличие от многих традиционных методов неразрушительного контроля, акустико-эмиссионный метод ориентирован в первую очередь на обнаружение активных источников, то есть процессов, которые развиваются или проявляются непосредственно при нагрузке или эксплуатации объекта.

Возможности метода акустической эмиссии

Акустико-эмиссионный контроль применяют там, где важно не только найти геометрическую неспущенность, а определить, проявляет ли она активность под нагрузкой. Это делает метод особенно полезным для оценки технического состояния больших и ответственных конструкций.

• Контроль больших зон. Один комплект датчиков может охватывать значительную часть конструкции.
• Регистрация в реальном времени. Система фиксирует развитие акустической активности непосредственно во время испытания или эксплуатации.
• Локализация источников. По разнице времени появления сигнала на несколько датчиков можно определять координаты активной области.
• Длительный мониторинг. Стационарные системы могут работать непрерывно или по заданному расписанию.
• Контроль под нагрузкой. Метод позволяет оценивать поведение конструкции при гидровыпробиваемых, механической нагрузке или штатной эксплуатации.
• Синхронная запись технологических настроек. Давление, температура, деформация или другие величины могут регистрироваться вместе с данными АЭ при наличии соответствующих входов системы.

Из чего состоит система акустической эмиссии

Типичная система АЕ включает в себя несколько функциональных уровней: первичное преобразование акустической волны, усиление и фильтрацию сигнала, оцифровки, расчет параметров, анализ и представление результатов. Такой функциональный подол соответствует общей структуре аппаратуры акустической эмиссии, описанной EN 13477-1.

Датчики акустической эмиссии и предусилители

Датчик является одним из ключевых элементов АЭ-системы. Его частотный диапазон, чувствительность, рабочая температура, конструкция и способ монтажа должны соответствовать объекту контроля и ожидаемому типу акустических сигналов.

Для систем могут использоваться резонансные, широкополосные, низкочастотные, высокотемпературные, миниатюрные, водозащищенные и другие специализированные датчики.

Интегральные датчики

Интегральный датчик включает встроенный предусилитель. Такая схема сокращает количество внешних компонентов и может упрощать монтаж на объекте.

Датчик с внешним предусилителем

В классической схеме пассивный датчик подключается к отдельному предусилителю, после чего усиленный сигнал передается в систему сбора данных. Такой вариант позволяет отдельно подбирать датчик и предусилитель под конкретное применение.

Локализация источников акустической эмиссии

Если один акустический импульс регистрируется несколькими датчиками, система может использовать разницу времени появления сигналов для определения положения источника. Для этого необходимо корректное расположение датчиков, известная или определенная скорость распространения волны и точная синхронизация измерительных каналов.

Линейная локация

Применяется для протяжных объектов, где положение источника достаточно определить вдоль одной координаты: трубопроводов, балок, канатов или других линейных конструкций.

Плоскостная локация

Для резервуаров, сосудов, листовых конструкций и других больших поверхностей применяют несколько датчиков и определяют координаты активного источника в двухмерной области.

Зональная оценка

В некоторых задачах достаточно определить не точную координату, а наиболее активный участок конструкции. Такой подход может быть полезным для предварительной оценки больших объектов и дальнейшего локального контроля другими методами НК.

АЭ контроль и постоянный онлайн-мониторинг

Системы акустической эмиссии могут использоваться как при отдельном испытании, так и для долговременного структурного мониторинга. Выбор архитектуры зависит от задачи.

RAEM1-6 сочетает обе концепции: производитель предусматривает локальный режим с передачей данных в SWAE по Ethernet или WiFi, а также дистанционный режим непрерывного мониторинга с передачей данных на сервер или облачную платформу.

Программное обеспечение и анализ данных

Программное обеспечение системы АЭ используется для настройки каналов, наблюдения за сигналами в реальном времени, сохранения данных и дальнейшего анализа результатов.

Для систем QingCheng / QAWRUMS используется программное обеспечение SWAE, которое работает с данными акустической эмиссии и формами волн.

В зависимости от конфигурации и задач могут анализироваться:

• амплитуда событий;
• количество импульсов;
• энергия;
• время нарастания;
• продолжительность;
• RMS и ASL;
• частотные характеристики;
• формы волн;
• результаты локации и корреляционного анализа.

Как выбрать систему акустической эмиссии

Выбор системы не следует начинать только с количества каналов. Сначала необходимо определить объект, задачу контроля, схему размещения датчиков и режим работы.

1. Определите тип объекта. Сосуд, резервуар, трубопровод, мист, металлоконструкция, композит, механизм или лабораторный образец.
2. Определите цель. Периодический контроль, поиск активных зон, локализация, контроль при нагрузке или постоянный мониторинг.
3. Оцените необходимое количество датчиков. Она зависит от геометрии объекта, размеров контролируемой зоны и необходимого типа локации.
4. Выберите частотный диапазон. Тип датчика и фильтры должны соответствовать ожидаемым сигналам и уровню промышленных шумов.
5. Определите способ передачи данных. Локальный Ethernet, WiFi, мобильная связь или удаленный сервер.
6. Усчитайте внешние параметры. При необходимости одновременно с АЭ могут регистрироваться давление, температура, нагрузки или другие технологические величины.

Когда целесообразно выбрать SAEU3H

SAEU3H целесообразн для профессиональных многоканальных испытаний, когда требуется большое количество синхронных каналов, лабораторная или полевая система контроля и масштабирования до десятков каналов.

Когда целесообразно выбрать RAEM1-6

RAEM1-6 подходит, когда требуется компактная система на 2-6 каналов, которая может использоваться и для локального АЭ-контроля, и для долговременного дистанционного мониторинга.

Когда целесообразно выбрать RAEM1

Одноканальные модули удобны для отдельных точек контроля или построения распределенной сети, где каждая точка имеет собственный автономный канал сбора и передачи данных.

Объекты и сферы применения

Акустики-эммиссионные системы используются в промышленности, энергетике, транспортной инфраструктуре, машиностроении и исследовательских лабораториях.

• сосуды и аппараты под давлением;
• нефтегазовые и технологические трубопроводы;
• резервуары для хранения жидкостей;
• запорная арматура и контроль утечек;
• мосты и вантовые конструкции;
• краны, подъемные механизмы и металлоконструкции;
• ветроэнергетические установки;
• композитные материалы;
• подшипники и вращающиеся механизмы;
• режущий инструмент и станки;
• лабораторные исследования материалов и сборок.

Стандарты и нормативная база

При планировании акустико-эмиссионного контроля применяются стандарты, регламентирующие как общие принципы метода, так и требования к аппаратуре и отдельным видам объектов.

Ограничение акустико-эмиссионного метода

АЭ-контроль имеет важные преимущества, но его результаты необходимо правильно интерпретировать. Метод чувствителен к активным процессам и внешним акустическим помехам.

• неактивный дефект может не создавать сигналов;
• механические удары, трение, работа оборудования и электрические помехи могут создавать посторонние сигналы;
• результат зависит от акустического контакта датчика с поверхностью;
• распространение волн зависит от геометрии, материала, сварных швов, опор и других конструктивных особенностей;
• для точной локации необходимо корректное расположение датчиков и синхронизация каналов;
• во многих практичных задачах после обнаружения активной зоны применяют дополнительные локальные методы НК для уточнения типа и геометрии дефекта.

Частые вопросы

Чем акустическая эмиксия отличается от ультразвукового контроля?

При традиционном ультразвуковом контроле прибор сам вводит ультразвуковой сигнал в материал и анализирует его прохождение или отражение. При АЭ-контроле система в основном регистрирует упругие волны, которые возникают в самом объекте в результате активного процесса.

Сколько каналов нужно для АЭ-контроля?

Количество каналов определяется геометрией и размерами объекта, необходимой площадью контроля и требованиями к локации. Для локальных задач может быть достаточно одного или нескольких каналов, для больших конструкций используют многоканальные системы.

Можно ли определить координаты дефекта?

Система может локализовать источник акустической активности по разнице времени появления сигнала на несколько датчиков. Точность зависит от схемы датчиков, свойств материала, геометрии конструкции и качества синхронизации.

Может ли система работать постоянно без оператора?

Такие возможности зависят от конкретной модели. Например, RAEM1-6 производителем предусмотрен как для локального АЭ-контроля, так и для удаленного непрерывного мониторинга с передачей данных по проводным или беспроводным каналам.

Как выбрать датчик акустической эмиссии?

Необходимо учитывать материал и геометрию объекта, ожидаемый частотный диапазон сигналов, рабочую температуру, уровень промышленных шумов, необходимую чувствительность и способ монтажа.

Зачем во время АЭ-контроля записывать давление или нагрузку?

Синхронная запись технологических настроек позволяет сопоставить появление и смену акустической активности с фактическим режимом нагрузки объекта. Это важно для интерпретации результатов испытания.

Как система отличает дефект от шума?

Используются пороговые уровни, частотная фильтрация, часовые и амплитудные параметры событий, сравнение сигналов между каналами, анализ форм волн и другие методы обработки. Для сложных промышленных объектов настройки системы должно учитывать характерные фоновые шумы конкретного оборудования.

Вязаное оборудование

Для построения полной системы акустико-эмиссионного контроля могут потребоваться датчики АЭ, предусилители, коаксиальные кабели, устройства крепления датчиков, контактные материалы, средства проверки каналов и программное обеспечение.