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.

Как выбрать систему акустической эмиссии

Основные различия между системами акустической эмиссии заключаются в количестве измерительных каналов, производительности сбора данных, возможностях синхронизации и локализации источников АЭ, а также в назначении системы — периодический контроль, лабораторные испытания или постоянный дистанционный мониторинг.

Для профессионального многоканального акустико-эмиссионного контроля с большим количеством синхронных каналов предназначена система акустической эмиссии SAEU3H. Если требуется компактная многоканальная система, способная работать как при локальном контроле, так и при длительном дистанционном мониторинге, следует рассмотреть RAEM1-6.

Для отдельных точек контроля и построения распределённых сетей применяется одноканальная система RAEM1, а для автономного длительного наблюдения без постоянного внешнего питания — система мониторинга RAEM2.

Для построения измерительного тракта отдельно подбираются датчики акустической эмиссии, предусилители и аксессуары с учётом частотного диапазона, температуры, способа монтажа и конфигурации системы.

Принцип акустико-эмиссионного контроля

Акустическая эмиссия (АЭ) — это возникновение упругих волн в материале в результате локальных динамических процессов. Источниками акустической эмиссии могут быть развитие трещин, пластическая деформация, разрушение волокон композитных материалов, коррозионные процессы, утечки, трение, удары и другие активные процессы в конструкции.

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

В отличие от многих традиционных методов неразрушающего контроля, акустико-эмиссионный метод ориентирован прежде всего на обнаружение активных источников — процессов, которые развиваются или проявляются непосредственно при нагружении либо эксплуатации объекта.

Возможности метода акустической эмиссии

Акустико-эмиссионный контроль применяют в задачах, где важно не только обнаружить несплошность или потенциально опасную область, но и определить, проявляет ли она активность под нагрузкой. Поэтому метод широко используется для оценки технического состояния крупногабаритных и ответственных конструкций.

• Контроль больших зон. Несколько датчиков могут контролировать значительную часть конструкции.
• Регистрация в реальном времени. Система фиксирует акустическую активность непосредственно во время испытания или эксплуатации.
• Локализация источников. По разнице времени прихода сигнала на несколько датчиков могут определяться координаты активной области.
• Длительный мониторинг. Стационарные и автономные системы могут работать непрерывно либо по заданному расписанию.
• Контроль под нагрузкой. Метод позволяет оценивать поведение конструкции при гидравлических испытаниях, механическом нагружении или штатной эксплуатации.
• Синхронная регистрация внешних параметров. Давление, температура, деформация и другие величины могут записываться одновременно с данными АЭ при наличии соответствующих входов.

Из чего состоит система акустической эмиссии

Типичная система АЭ включает первичное преобразование акустической волны, усиление и фильтрацию сигнала, оцифровку, вычисление параметров, анализ и представление результатов.

Датчики акустической эмиссии и предусилители

Датчики акустической эмиссии являются одним из ключевых элементов АЭ-системы. Их частотный диапазон, чувствительность, рабочая температура, конструкция и способ монтажа должны соответствовать объекту контроля и ожидаемому характеру акустических сигналов.

В системах АЭ могут использоваться резонансные, широкополосные, низкочастотные, высокотемпературные, миниатюрные, защищённые от воздействия окружающей среды и другие специализированные датчики.

Интегральные датчики

Интегральный датчик содержит встроенный предусилитель. Такая конструкция уменьшает количество внешних компонентов и может упростить монтаж оборудования непосредственно на объекте.

Датчики с внешним предусилителем

В классической схеме пассивный датчик подключается к отдельному предусилителю, после чего усиленный сигнал передаётся в систему сбора данных. Такой вариант позволяет независимо подбирать датчик и предусилитель под конкретную задачу.

Локализация источников акустической эмиссии

Если один акустический импульс регистрируется несколькими датчиками, система может использовать разницу времени прихода сигналов для определения положения источника. Для этого необходимы корректная схема расположения датчиков, известная или предварительно определённая скорость распространения волны и точная синхронизация измерительных каналов.

Линейная локализация

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

Плоскостная локализация

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

Зональная оценка

В некоторых задачах достаточно определить не точную координату, а наиболее активный участок конструкции. После этого выявленная зона может быть дополнительно исследована локальными методами НК.

АЭ-контроль и постоянный онлайн-мониторинг

Системы акустической эмиссии могут использоваться как для отдельных испытаний, так и для долговременного структурного мониторинга. Архитектура оборудования зависит от длительности наблюдения, количества контрольных точек и способа передачи данных.

RAEM1-6 сочетает обе концепции: может использоваться для локального сбора данных с передачей в программное обеспечение SWAE по Ethernet или Wi-Fi, а также в составе системы длительного дистанционного мониторинга.

Программное обеспечение и анализ данных

Программное обеспечение АЭ-систем используется для настройки измерительных каналов, наблюдения за сигналами в реальном времени, сохранения данных и последующего анализа результатов.

Для систем QingCheng / QAWRUMS применяется программное обеспечение SWAE, предназначенное для работы с параметрами акустической эмиссии и формами волн.

В зависимости от конфигурации системы могут анализироваться:

• амплитуда;
• счёт импульсов;
• энергия;
• время нарастания;
• длительность;
• RMS и ASL;
• частотные характеристики;
• формы волн;
• результаты локализации и корреляционного анализа.

Как подобрать систему акустической эмиссии

Выбор системы не следует начинать исключительно с количества каналов. Сначала необходимо определить объект, задачу контроля, схему расположения датчиков и требуемый режим эксплуатации оборудования.

1. Определите тип объекта: сосуд, резервуар, трубопровод, мост, металлоконструкция, композит, механизм или лабораторный образец.
2. Определите задачу: периодический контроль, поиск активных зон, локализация, испытание под нагрузкой или постоянный мониторинг.
3. Оцените количество датчиков: оно зависит от геометрии объекта, площади контролируемой зоны и необходимого типа локализации.
4. Выберите частотный диапазон: датчик и фильтры должны соответствовать ожидаемым сигналам и уровню промышленных шумов.
5. Определите способ передачи данных: Ethernet, Wi-Fi, мобильная связь или удалённый сервер.
6. Учтите внешние параметры: при необходимости одновременно с АЭ могут регистрироваться давление, температура, нагрузка и другие технологические величины.

Когда целесообразно выбрать SAEU3H

SAEU3H целесообразна для профессиональных многоканальных испытаний, когда требуется большое количество синхронных каналов и масштабируемая лабораторная либо полевая система контроля.

Когда целесообразно выбрать RAEM1-6

RAEM1-6 подходит, когда требуется компактная система на 2–6 каналов, способная использоваться как для локального АЭ-контроля, так и для длительного дистанционного мониторинга.

Когда целесообразно выбрать RAEM1

RAEM1 подходит для отдельных точек контроля и построения распределённой сети, где каждая точка имеет собственный канал сбора и передачи данных.

Когда целесообразно выбрать RAEM2

RAEM2 ориентирована на автономный длительный мониторинг, когда необходим периодический сбор и передача данных без постоянного присутствия оператора и постоянного внешнего питания.

Объекты и области применения

Акустико-эмиссионные системы применяются 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 задачи контроля утечек;
• мосты и вантовые конструкции;
• краны, подъёмные механизмы и металлоконструкции;
• ветроэнергетические установки;
• композитные материалы;
• подшипники и вращающиеся механизмы;
• режущий инструмент и станочное оборудование;
• лабораторные исследования материалов и конструкций.

Нормативные документы, которые могут применяться при АЭ-контроле

При планировании акустико-эмиссионного контроля могут применяться стандарты, устанавливающие общие принципы метода и требования к аппаратуре.

Ограничения акустико-эмиссионного метода

Акустико-эмиссионный контроль обладает важными преимуществами, однако результаты необходимо интерпретировать с учётом особенностей объекта, нагрузки и фоновых акустических помех.

• неактивный дефект может не создавать регистрируемых сигналов;
• механические удары, трение, работа оборудования и электрические помехи могут создавать посторонние сигналы;
• качество регистрации зависит от акустического контакта датчика с поверхностью;
• распространение волн зависит от геометрии, материала, сварных соединений, опор и других конструктивных особенностей объекта;
• для точной локализации необходимо корректное расположение датчиков и синхронизация каналов;
• после выявления активной зоны могут потребоваться дополнительные локальные методы НК для уточнения характера и геометрии дефекта.

Частые вопросы

Чем акустическая эмиссия отличается от ультразвукового контроля?

При традиционном ультразвуковом контроле прибор вводит ультразвуковой сигнал в материал и анализирует его прохождение или отражение. При АЭ-контроле система регистрирует упругие волны, возникающие в самом объекте вследствие активных процессов.

Сколько каналов требуется для АЭ-контроля?

Количество каналов определяется геометрией и размерами объекта, площадью контролируемой зоны и требованиями к локализации. Для локальных задач может быть достаточно одного или нескольких каналов, тогда как для крупных конструкций применяются многоканальные системы.

Можно ли определить координаты дефекта?

Система может локализовать источник акустической активности по разнице времени прихода сигнала к нескольким датчикам. При этом АЭ определяет положение активного источника, а не обязательно точную геометрию самого дефекта.

Может ли система работать длительное время без оператора?

Это зависит от модели и конфигурации. Например, RAEM1-6 может применяться как для локального АЭ-контроля, так и в системах удалённого мониторинга, а RAEM2 ориентирована на автономные задачи длительного наблюдения.

Как выбрать датчик акустической эмиссии?

Необходимо учитывать материал и геометрию объекта, ожидаемый частотный диапазон, рабочую температуру, уровень промышленных шумов, требуемую чувствительность и способ монтажа. Подбор моделей приведён в разделе датчики акустической эмиссии, предусилители и аксессуары.

Зачем во время АЭ-контроля регистрировать давление или нагрузку?

Синхронная регистрация технологических параметров позволяет сопоставлять возникновение и изменение акустической активности с фактическим режимом нагружения объекта, что важно для интерпретации результатов испытания.

Как отличают сигналы дефекта от фонового шума?

Для этого применяются пороговые уровни, частотная фильтрация, временные и амплитудные параметры, сравнение сигналов между каналами, анализ форм волн и другие методы обработки. Настройки должны учитывать реальные фоновые шумы конкретного объекта и оборудования.

Связанное оборудование

Для построения полного комплекса акустико-эмиссионного контроля используются системы регистрации и анализа, датчики АЭ, предусилители, соединительные кабели, устройства крепления, контактные материалы и программное обеспечение.

Смотреть датчики акустической эмиссии, предусилители и аксессуары или вернуться к сравнению систем акустической эмиссии.