READING OF CALIBRE AE SNÍMÁNÍ HODNOT AE. Šoch Z., Černý M. ABSTRACT

Podobné dokumenty
VLIV DÉLKY A TVARU VLNOVODŮ NA SNÍMÁNÍ AKUSTICKÉHO SIGNÁLU

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

DIAGNOSTICS OF A HYDRAULIC PUMP STATUS USING ACOUSTIC EMISSION

Problematika disertační práce a současný stav řešení. Filip Hort

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

DIAGNOSTICKÝ SYTÉM M PRO KONTROLU ITÍM M METODY AKUSICKÉ EMISE

Detekce erozně korozního poškozování parovodů (FAC) metodou akustické emise

Autor: Bc. Tomáš Zavadil Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Pitter, Ph.D. ATG (Advanced Technology Group), s.r.o

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

TENSION RESISTANCE MEASURING DEVICE FOR MEANS OF MECHANIZATION ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ TAHOVÉHO ODPORU MECHANIZAČNÍCH PROSTŘEDKŮ

Srovnání cyklických vlastností Al a Mg slitin z hlediska vybraných NDT postupů

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Sledování stavu zubového čerpadla měřením akustické. emise

EXPERIMENTÁLNÍ METODY. Ing. Jiří Litoš, Ph.D.

Korelace změny signálu AE s rozvojem kontaktního poškození

Ultrazvuková defektoskopie. M. Kreidl, R. Šmíd, V. Matz, S. Štarman

Identifikace kontaktní únavy metodou akustické emise na valivých ložiscích Zyková Lucie, VUT v Brně, FSI

USING CAD MODELS AND POLYGONAL SCAN FOR EVALUATION OF ABRASIVE FRICTION PARTS

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

Nedestruktivní metody 210DPSM

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

LABORATORNÍ ZKOUŠKY VZORKY LABORATORNÍ ZKOUŠKY. Postup laboratorních zkoušek

Přípravek pro měření posuvů a deformací v průběhu svařování a chladnutí se zaměřením na využití pro numerické simulace.

Spektrální charakteristiky

Seznam platných norem z oboru DT k

2. přednáška. Petr Konvalinka

Rozsah průmyslového výzkumu a vývoje Etapa 9 Systém kontroly povrchových vad

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Ultrazvuková kontrola obvodových svarů potrubí

Vliv přístroje SOMAVEDIC Medic na poruchy magnetických polí

BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí (K)

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ - ÚK. Výzkumná skupina Únavové vlastnosti. FSI VUT v Brně Ústav konstruování Technická 2896/ Brno Česká republika

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

INSPECTION OF THE THICK-WALLED DISSIMILAR WELD BY THE PHASED ARRAY METHOD

Identifikace vzniku a rozvoje poškození axiálně zatížených valivých ložisek metodou akustické emise

Inteligentní koberec ( )

VÍŘIVÉ PROUDY DZM

PROTOKOL číslo: / 2014

OPTIMALIZACE NÁVRHU CB VOZOVEK NA ZÁKLADĚ POČÍTAČOVÉHO A EXPERIMENTÁLNÍHO MODELOVÁNÍ. GAČR 103/09/1746 ( )

WP25: Pokročilé zkušební metody pro spalovací motory a hnací řetězec Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

CHANGING IN ACOUSTIC EMISSION SIGNAL DURING SCRATCH INDENTATION ON DIFFERENT MATERIALS AND CORRELATION WITH MORPHOLOGY OF FAILURES

Hodnocení parametrů signálu AE při únavovém zatěžování tří typů konstrukčních materiálů. Vypracoval: Kolář Lukáš

Ing. Jaromír Kejval, Ph.D.

ZVLÁŠTNOSTI PRAKTICKÉHO POUŽÍVÁNÍ DYNAMOMETRU KISTLER PŘI BROUŠENÍ S PROCESNÍMI KAPALINAMI

ANTICORROSIVE RESISTANCE OF WATER DILUTES SINGLE-LAYER ANTICORROSIVE ENAMELS KOROZNÍ ODOLNOST JEDNOVRSTVÝCH VODOUŘEDITENÝCH NÁTĚROVÝCH HMOT

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma

PROJEKT IP PŘÍSTROJ NA MĚŘENÍ KOMFORTU DLE JIS L 1099

Využití georadaru pro diagnostiku železničního spodku v praxi u SŽDC

Uživatelský manuál Revize RS

Příloha 1 Strana 1. Naměřené hodnoty v mikroteslách (barevné hodnoty dle stupnice), souřadnice v metrech

Identifikace změn parametrů signálu akustické emise jako důsledku mechanického poškození

HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

Návrh frekvenčního filtru

Zkoušení pružných podložek pod patu kolejnice

pořádá pro autodiagnostiky, autotroniky, automechaniky, mechaniky a techniky odborný kurz: AUTOELEKTRONIKA, AUTODIAGNOSTIKA A KLIMATIZACE VOZIDEL

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Přenos signálů, výstupy snímačů

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení

Seznam platných norem NDT k

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Lasery optické rezonátory

CYKLICKÁ VRYPOVÁ ZKOUŠKA PRO HODNOCENÍ VÝVOJE PORUŠENÍ A V APROXIMACI ZKOUŠKY OPOTŘEBENÍ. Markéta Podlahová, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

VLIV GEOMETRICKÉ DISPERZE

EDDY CURRENT TESTING ÚVOD DOPORUČENÉ MATERIÁLY DEFINICE URČENÍ DÉKLA ŠKOLENÍ. Sylabus pro kurzy metody vířivých proudů dle systému ISO / 7

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma. Základní charakteristika a demonstrování základních principů měření veličin

Analytické metody v motorsportu

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY

ZKOUŠENÍ MATERIÁLU. Defektoskopie a technologické zkoušky

VYJÁDŘENÍ. Palackého třída, náměstí Jana Pernera, Pardubice. Měření hluku z dopravy porovnání výsledků zkoušek

Interpretace a korelace dynamické a statické penetrační zkoušky pro efektivnější navrhování dopravních staveb

PRŮZKUMOVÁ ANALÝZA JEDNOROZMĚRNÝCH DAT Exploratory Data Analysis (EDA)

5. STANOVENÍ BOBTNACÍHO TLAKU

Ing. Petr Knap Carl Zeiss spol. s r.o., Praha

VLIV OKRAJOVÝCH PODMÍNEK NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY TEPELNÉHO VÝKONU SOLÁRNÍHO KOLEKTORU

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

v akademickém roku 2009/2010 Ústav konstruování, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

Technická diagnostika, chyby měření

ÚVOD ZKOUŠENÍ PETROCHEMICKÉHO REAKTORU

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

EVALUATION OF SPECIFIC FAILURES OF SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE FROM SCRATCH INDENTATION IN DETAIL

FTTX - Měření v optických sítích. František Tejkl

Zkoušení heterogenních a austenitických svarů technikou Phased Array a technikou TOFD

Manuál k obsluze simulátoru KKK ELO 2011 pro studenty, popis laboratorní úlohy

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

Aerosolové a mikrobiální mikroklima čistého prostoru

Experimentální výzkum vlivu zesílení konstrukce valené klenby lepenou uhlíkovou výztuží

PROTIHLUKOVÁ STĚNA Z DŘEVOCEMENTOVÝCH ABSORBČNÍCH DESEK

2010 FUNKČNÍ VZOREK. Obrázek 1 Budič vibrací s napěťovým zesilovačem

VY_32_INOVACE_FY.18 ZVUKOVÉ JEVY

Termografie - měření povrchu železobetonového mostu

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Studium ultrazvukových vln

Hodnocení vlastností folií z polyethylenu (PE)

Zkušenosti zkušební laboratoře ITC v oblasti zkoušení komponentů pro automobilový průmysl

Měření neelektrických veličin. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

Transkript:

READING OF CALIBRE AE SNÍMÁNÍ HODNOT AE Šoch Z., Černý M. Ústav techniky a automobilové dopravy, Agronomická fakulta, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 Brno, Česká republika. E-mail: xsoch@node.mendelu.cz, michalc@mendelu.cz ABSTRACT The work is focused on the possibilities of accoustic emission (AE) signal reading from spatial and formatively inaccessible surfaces. The aim of the work is to verify the possibility of assembly of several measuring devices for following purpose. To maximise the possibilities of AE signal reading in practice.for such purpose, the samples of waveguids and sets of devices for their clamping all together with AE receiver have been constructed. Prepared samples have been tested in laboratory conditions and functionality of devices in practice havee been validated. A several sets of normalized AE signal measurements have been performed at all waveguides samples. The results havee been evaluated from several points of view, concerning waveguide design.the results brought an evident knowledge of signal conduction through waveguide body, its loss and deformation. The results evaluation has also confirmed that waveguide shape differences have not caused any critical failings. The possibilities of furtehr device set development have been confirmed. Key words: acoustic emission, waweguide, nondestructive materiology

AKUSTICKÁ EMISE Nedestruktivní defektoskopie je oborem technické kontroly povrchových a vnitřních vad v materiálu bez porušení celistvosti výrobků. Metoda snímání akustické emise patří dnes k nejefektivnějším metodám nedestruktivní defektoskopie. Pojem akustická emise (AE) označuje děj, při němž uvnitř materiálu spontánně vznikají napěťové vlny zvukové až ultrazvukové frekvence v důsledku náhlého lokálního uvolnění energie. Pomocí snímání signálů AE je možné z četnosti registrovaných signálů určit stupeň poškození materiálu zatěžované konstrukce či součásti. (Pazdera J., Smutný J., Mazal P, 24) S vývojem v oblasti výpočetní techniky rostou možnosti praktické aplikace a využití metody AE ve výrobním procesu, při sledování stavu složitých konstrukcí či součástí rozsáhlých konstrukčních soustav. Metoda AE umožňuje jak periodické kontroly, tak souvislý monitoring. Ve spojení s výpočetní technikou lze realizovat rozsáhlé sítě kontrolních bodů konstrukce či technického zařízení a jejich efektivní kontrolu v reálném čase z jednoho centralizovaného pracoviště. Vhodné rozmístění snímačů do neuronové sítě umožňuje velmi rychlou lokalizaci vznikajícího poškození materiálu. (Kreidl M., Šmíd R, 26) Výsledky snímání signálu AE mohou informovat v nezpracované formě jednak o existenci a poloze vady materiálu a v případě použití vhodné transformace získaného signálu mohou též určit druh vady či poruchy. V praxi se často vyskytuje problém, že snímač akustické emise nelze přímo umístit na sledovaný objekt (nepřístupnost místa, vysoká teplota povrchu sledovaného objektu apod.) V těchto případech se využívají vlnovody (viz Obr. 1). Konstrukčně jsou řešeny tak, že jsou rozebíratelné nebo mohou být trvalou součástí snímače. Volba materiálu vlnovodu závisí především na materiálu zkoušeného objektu a oba tyto materiály by měly mít stejnou akustickou impedanci z důvodů minimalizace odrazů AE vlny a lepšího přechodu vlny z objektu na vlnovod a dále do snímače. Změna průměru vlnovodu na průměr snímače bývá obvykle řešena kuželovitým přechodem. Nevýhodou použití vlnovodu je ztráta velikosti přenášeného signálu. Tato ztráta je způsobena útlumem v materiálu a ztrátami na přechodu rozhraní (aplikace drátových vlnovodů). (Pazdera J., Smutný J., Mazal P, 24)

Snímače s Snímač Mikrosním 1: Příklady konkrétních snímačů bez i s vlnovodem V tomto příspěvku je cílem měření zjištění modifikace signálu AE s ohledem na jeho snímání upravenými přípravky, které umožňují použití metody v praxi. Součástí projektu je také návrh prototypu přípravku pro uchycení snímače a vlnovodu k měřené konstrukci či součásti. MATERIÁL A METODIKA Vzhledem k situacím, jež mohou nastat při praktické aplikaci AE, by měla být pro praktická měření vytvořena sada vlnovodů s délkovou a materiálovou rozmanitostí odstupňovanou dle konkrétních poznatků získaných v oboru AE. Základ celé úvahy o tvorbě takovéto sady je však nutno získat na základě experimentálního zkoumání vlnovodů v laboratořích. V předložené práci bylo provedeno ověření, porovnání a vyhodnocení chování různých vzorků vlnovodů v jasně definovaném prostředí a podmínkách. Jen tak je možné získat relevantní výsledky. Pozornost byla tedy zaměřena na konstrukční oblast - porovnání tvaru a vhodnou volbu různých délek vlnovodů bez ohledu na zkoumání materiálově rozdílných vzorků a také na experimentální návrh uchycení vlnovodu a sondy. Cílem je zjištění, zda je taková měřící sada použitelná, a případně předeslat, jaká úskalí mohou při vývoji takové sady nastat, popř. s jakými problémy, odchylkami či odlišnostmi je třeba počítat při praktickém uplatnění, ať již z pohledu mechanické aplikace vlnovodů, či z pohledu zpracovaní naměřených dat. S ohledem na fyzikální blízkost (velikost zrna) většině běžně používaných ocelových materiálů a vhodné chemické složení, především poměru legujících prvků byla zvolena ocel 11 523. (Vlnovod by mohl působit při nevhodné volbě i jako tlumící člen). Délka vlnovodů s ohledem na použitelnost v praxi byla zvolena v intervalu 1 až 15 mm. Jako optimální snímaná plocha byl navržen kruhový průřez s průměrem 5 mm. Z pohledu snímače (fy Dakel) má styčná plocha průměr 15 mm. Tyto snímače se vyznačují relativně masivní

konstrukcí vhodnou pro terénní použití a jsou vybaveny předzesilovačem signálu, což je pro samotné měření za ztížených podmínek zvláště výhodné. Přechod průměru 5 mm na průměr 15 mm byl pro laboratorní experimentální účely zvolen dvojí. Jednak nejčastěji používaný kuželový přechod mezi oběmi válcovitými plochami, druhou variantou byl přechod hyperbolický. Výroba probíhala na horizontálním soustruhu běžným třískovým obráběním, konečná povrchová úprava proběhla broušením na rotační brusce. 2: Vyrobené vlnovody Následně byly navrženy přípravky pro stabilní uchycení vlnovodu a snímače jako celku ke zkoumanému objektu. Jejich funkcí je vytvořit ideální přítlak snímače k vlnovodu a následné upevnění celku ke zkoumanému objektu (Obr. 3). Měření probíhalo v laboratoři vybavené systémem Daemon (hardwarová část XEDO + softwarová část Daemon ). Metoda simulace zdroje akustické emise byla provedena pomocí Hsu - Nielsenova - zdroje.5. Pen test je založený na principu mikrotužky s tuhou tloušťky,5 mm a tvrdosti 2H. Probíhá zlomením tuhy vysunuté 3, ±,5 mm o povrch snímaného vzorku (Obr. 4). Je standardizován. (ČSN EN 13554, 22)

3: Uchycení snímače a vlnovodu ; držáku 4: Ukázka Pen testu a výběr snímačů Sestavení měřící aparatury Ze sady snímačů byly vybrány tři téměř shodné snímače dle kalibračního protokolu. Celá sestava byla následně umístěna kolmo na ocelovou tyč o délce 7 mm a průřezu 65 x 65 mm. Při prvním měření byly instalovány vlnovody krátké (1 mm). Na první kanál snímacího zařízení byl připojen hyperbolický vlnovod, na druhý kuželový a na třetím kanále byl připojený snímač bez vlnovodu. Na všechny přechodové plochy byla aplikována speciální zvukově vodivá hmota, která je určena k minimalizaci útlumu síly signálu při přechodu mezi jednotlivými prostředími (Obr. 5).

5: Sestavení vlnovodů na měřící tyči V programu Daemon je aktivováno ukládání snímaných událostí. Byly naměřeny dva kontrolní soubory událostí, z nichž každý obsahoval 6 až 7 jednotlivých událostí. Následně byly instalovány vlnovody dlouhé (15 mm), při čemž byla zachována příslušnost jednotlivých kanálů snímačů a vlnovodů. Za tohoto sestavení byly opět naměřeny tři soubory, každý s obsahem sedmi událostí. VÝSLEDKY A DISKUZE Z porovnání grafů signálu je u obou druhů sestavení vlnovodů, tzn. jak krátkých, tak i dlouhých, evidentní zeslabení signálu při použití vlnovodu oproti přímému umístění snímače (Obr. 5). Útlum naměřeného signálu při použití vlnovodu je s časovým průběhem mírně rostoucí, signálu naměřeného snímači prostřednictvím vlnovodu s časem klesá rychleji než u přímo umístěného snímače. Přímo umístěný snímač Hyperbolický vlnovod Kuželový vlnovod max. hyperbolický vlnovod - - - - max. kuželový vlnovod - - 6: Porovnání intenzity signálů snímač vlnovody v rámci konstantního okna Rozdíl mezi intenzitou naměřeného signálu prostřednictvím přímého snímače a prostřednictvím vlnovodu je způsoben několika významnými faktory: útlum způsobený průchodem signálu tělem vlnovodu útlum na přechodových plochách poměr průřezů přechodových ploch zkušební tyč vlnovod vs. zkušební tyč snímač

Při srovnání průběhu signálu prostřednictvím tvarově odlišných vlnovodů, tedy kuželového a hyperbolického, je u kuželového vlnovodu patrný vyšší útlum signálu především v počátku emisní události, méně již v jejím průběhu. Hyperbolický vlnovod testy lépe přenáší především počátek emisní události. Tento efekt je významný z hlediska modelace tzv. charakteristického tvaru impulzu převedeného ze souřadnic mv ms do souřadnic db kh při aplikaci Fourierovci transformace. Jev je shodný u obou délek vlnovodů. U vlnovodů s délkou 15 mm je rozdíl útlumů v neprospěch kuželového vlnovodu znatelnější. Při porovnání z pohledu útlumu v závislosti na délce vlnovodu je u delších vlnovodů zřejmý pokles intenzity signálu (Obr. 7). Ovšem pokles není natolik výrazný, aby bylo znemožněno zaznamenání události akustické emise. Krátký hyperbolický vlnovod Dlouhý hyperbolický vlnovod - - - - - - ZÁVĚR 7: Porovnání intenzity signálů dlouhých a krátkých vlnovodů Na základě získaných výsledků je možné sestavit několik následujících zásad a doporučení pro další vývoj vlnovodů. Je zřejmé, že je nutné položit důraz na nejen na vhodnou volbu materiálu vlnovodu s ohledem na předpokládanou aplikaci, ale i na: správnou volbu průměrů konců vlnovodu, který je ve styku se snímačem (s ohledem na předpokládané typy snímačů) i měřeným objektem; u krátkých vlnovodů (do 1 mm) lze konstruovat přechod průměrů vlnovodu jako kuželový z důvodu nižší výrobní náročnosti i v celku tolerovaného snížení intenzity akustického signálu; vlnovody s délkou nad 1 mm je nevyhnutelné konstruovat s povrchovou křivkou hyperbolického tvaru, která markantně nesnižuje útlum vedeného signálu. Z rozboru naměřených výsledků je patrný vliv na frekvenční průběh signálu. V případě pouhé detekce a lokalizace události AE je postačující sada vlnovodů s hrubým odstupňováním délek vlnovodů, které vychází z konstrukčního řešení přípravků na uchycení vlnovodu (držáku) společně se snímačem (v našem případě délkové odstupňování cca 25 mm). V případě potřeby podrobnějšího zkoumání signálů AE, především jejich frekvenčního rozsahu, je vhodné použít hyperbolické vlnovody i pro délky pod 1 mm a také jemněji odstupňované délky vlnovodů. Lze doporučit konstrukce nerovnoměrně odstupňovaných délek, tedy velké skoky délek např. po 25 mm, a ke každému z vlnovodů vyrobit rozšířené

varianty. Konkrétně např. délky v mm: 97, 1, 13, 122, 125, 128, 147, 15, 153 atd. s délkou vycházející z vlnové délky λ signálu AE. Práci lze považovat za základ pro další výzkum a vývoj různých vlnovodů pro aplikaci AE v technické praxi z hlediska provozní aplikace, tzn. při terénních měřeních u dálkových distribučních sítí pro různá média, tlakové nádoby, reaktory apod., ale i na posouzení aktivity netechnických systémů. LITERATURA ČSN EN 133 9 Nedestruktivní zkoušení Terminologie, 2. ČSN EN 13554 Nedestruktivní zkoušení akustické emise všeobecné zásady, 22. Kreidl M., Šmíd R.: Technická diagnostika. Praha: BEN, 26. ISBN 8-73-158-6. Pazdera J., Smutný J., Mazal P.: Využití metody akustické emise při sledování vlastností zatěžovaných materiálů a konstrukcí. Brno: VUT, 24. ISBN 8-214-282-3.