герб

ГОСТы

флаг

РД 03-300-99 Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов

ТРЕБОВАНИЯ
К
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ
АКУСТИЧЕСКОЙ
ЭМИССИИ ,
ПРИМЕНЯЕМЫМ
ДЛЯ
КОНТРОЛЯ ОПАСНЫХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ОБЪЕКТОВ

РД 03-300-99

Москва         ПИО ОБТ              2002

Требования подготовлены Самарским филиалом АООТ «Оргэнергонефть» и Российским научным центром «Курчатовский институт» при участии специалистов Госгортехнадзора России.

Редакционная комиссия: А.А. Шаталов, Н.А. Хапонен, В.А. Баранов, Ю.А. Семенов, И.П. Песоцкий, Г.М. Селезнев.

Введены в действие с 01.10.99.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Область применения . 2

2. Основные параметры и технические характеристики преобразователей акустической эмиссии . 2

2.1. Перечень параметров и технических характеристик паэ .. 2

2.2. Основные параметры преобразователей акустической эмиссии . 2

2.3. Технические характеристики преобразователей акустической эмиссии . 3

3. Классификация преобразователей акустической эмиссии и требования к параметрам .. 3

4. Условия проведения измерений . 4

5. Методы определения основных параметров преобразователей акустической эмиссии . 5

5.1. Методы абсолютных измерений . 5

5.2. Метод относительных измерений . 6

6. Схемы проведения экспериментальных исследований . 7

7. Требования к основному калибровочному блоку . 8

8. Источники возбуждения акустического сигнала . 8

9. Рекомендации по установке преобразователей акустической эмиссии на калибровочный блок и контролируемый объект . 9

10. Порядок проведения калибровки преобразователей акустической эмиссии . 10

Приложение а. Перечень параметров и технических характеристик преобразователей акустической эмиссии . 11

Приложение б. Содержание паспорта преобразователя акустической эмиссии ( паэ) 12

Приложение в. Перечень типов измерительной аппаратуры, используемых при определении основных параметров паэ .. 13

Приложение г. Нормативные ссылки . 13

Приложение д. Термины и определения . 14

Преобразователь акустической эмиссии (ПАЭ) является важнейшим элементом прибора (системы) акустико-эмиссионного (АЭ) неразрушающего контроля. ПАЭ преобразует акустический сигнал АЭ-процесса в электрический сигнал, параметры которого используются для оценки источников АЭ.

Особенностью применения ПАЭ при контроле промышленных объектов являются, как правило, относительные измерения параметров АЭ и определение характерных зависимостей параметров АЭ-сигнала от параметров нагружения.

1 . ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие Требования распространяются на контактные, прямые, пьезоэлектрические ПАЭ, используемые для контроля промышленных объектов, а также при исследованиях АЭ в лабораторных условиях, и устанавливают методы определения основных параметров ПАЭ.

Требования регламентируют использование как аналитических, так и экспериментальных методов для определения параметров ПАЭ.

В основу экспериментальных методов определения параметров положена реакция ПАЭ на динамическое смещение, нормальные поверхности калибровочного блока (объекта), на который устанавливается ПАЭ.

Требования не регламентируют определение характеристик направленности ПАЭ и использование различных типов волн.

2 . ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

2.1 . Перечень параметров и технических характеристик ПАЭ

Приведен в приложении А.

2.2 . Основные параметры преобразователей акустической эмиссии

2.2.1 . Коэффициент преобразования ПАЭ - s , определяемый как отношение ит - максимального значения импульсной переходной характеристики ПАЭ (далее - импульсная характеристика) к и1 - максимальному значению акустического сигнала (смещению частиц поверхности стандартного блока или контролируемого объекта) эталонного источника непосредственно под ПАЭ либо вблизи него, s = ит / и 1 .

Коэффициент преобразования ПАЭ имеет размерность (В/м), ит имеет размерность (В), и 1 имеет размерность (м).

2.2.2 .  - число выбросов импульсной характеристики положительной полярности, превышающее уровень 0,1ит. Измеряется числом выбросов. Типичная импульсная характеристика ПАЭ с обозначением основных измеряемых параметров приведет на рис. 1 . Для упрощения записи индекс ( ) в обозначении  рекомендуется опускать и использовать обозначение пи.

Рис. 1 . Типичная импульсная характеристика ПАЭ

2.2.3 . То - период основных колебаний импульсной характеристики. Измеряется в секундах.

2.2.4 . Еи - энергия импульсной характеристики, оценивается в джоулях. Энергия рассчитывается с использованием интеграла

где Z - импеданс цепи, в которой определяется энергия импульсной характеристики ПАЭ;

и - мгновенное значение импульсной характеристики ПАЭ.

Основные параметры ПАЭ должны быть приведены в паспорте ПАЭ (приложение Б).

2.3 . Технические характеристики преобразователей акустической эмиссии

К основным техническим характеристикам ПАЭ относятся:

2.3.1 . Вид (конструктивный) ПАЭ:

однополюсный или дифференциальный;

резонансный, широкополосный или полосовой;

совмещенный с предусилителем (передатчиком) или не совмещенный.

2.3.2 . Габаритные размеры.

2.3.3 . Масса (кг).

2.3.4 . Диапазон рабочих температур (°С).

2.3.5 . Длина кабеля (расстояние уверенного приема при телеметрии, м).

2.3.6 . Физическая емкость ПАЭ (Ф).

2.3.7 . Сопротивление изоляции (Ом).

2.3.8 . Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).

2.3.9 . Требования по надежности (безотказность, долговечность, сохраняемость). Гарантийный срок (лет).

2.3.10 . Требования к условиям транспортирования и хранения. Основные технические характеристики должны быть приведены в паспорте на ПАЭ (приложение Б ).

3 . КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ

Преобразователи АЭ классифицируются следующим образом.

3.1 . По значению коэффициента преобразования ПАЭ разделяются на четыре класса.

3.1.1 . Классы преобразователей АЭ:

П A Э первого класса - преобразователи, имеющие чувствительность менее 50 · 106 В/м.

ПАЭ второго класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (50 - 100) · 106 В/м.

ПАЭ третьего класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (100 - 200) · 106 В/м.

ПАЭ четвертого класса - преобразователи, имеющие чувствительность, превышающую 200 · 106 В/м.

3.1.2 . Требования к коэффициенту преобразования ПАЭ и рекомендации по применению.

ПАЭ первого класса.

К ПАЭ первого класса относятся конденсаторные преобразователи и преобразователи на основе лазерных интерферометров. Указанные преобразователи рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ второго класса.

К ПАЭ второго класса относятся широкополосные преобразователи, использующие пьезоэлектрический активный элемент. Рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ третьего класса.

К ПАЭ третьего класса относятся полосовые и резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при лабораторных исследованиях. Допускается использовать при контроле промышленных объектов малых и средних размеров, когда расстояние между ПАЭ не превышает 0,5 - 1,0 м.

ПАЭ четвертого класса.

К ПАЭ четвертого класса относятся резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

3.2 . По частотному диапазону ПАЭ подразделяются на следующие типы.

3.2.1 . Типы преобразователей АЭ:

низкочастотные - рабочая частота до 50 кГц;

стандартные промышленные - 50 - 200 кГц;

специальные промышленные - 200 - 500 кГц;

высокочастотные - рабочая частота свыше 500 кГц.

3.2.2 . Требования к частотному диапазону преобразователей АЭ и рекомендации по применению.

При контроле производственных объектов рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ с пьезоэлектрическими активными элементами.

Низкочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле протяженных объектов и объектов с высоким затуханием звука.

Стандартные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

Специальные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м).

Высокочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м) и в лабораторных исследованиях.

3.3 . По полосе пропускания частот ПАЭ подразделяются на три вида (связанных с видом амплитудно-частотной характеристики).

3.3.1 . Виды ПАЭ:

Резонансные ПАЭ. Полоса пропускания = 0,2 Fp , где F p - рабочая частота ПАЭ.

Полосовые ПАЭ. Полоса пропускания (0,8 - 0,2) Fp , где F p - рабочая частота ПАЭ.

Широкополосные ПАЭ. Полоса пропускания более 0,8 F p , где F p - рабочая частота ПАЭ.

Для полосовых и широкополосных преобразователей рабочая частота соотносится с верхней - F в и нижней - F н частотами полосы пропускания посредством выражения

и является среднегеометрической частотой ПАЭ.

4 . УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерения параметров ПАЭ проводят при следующих условиях:

4.1 . Условия окружающей среды и электрического питания:

температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

относительная влажность воздуха (65 ± 15) %;

атмосферное давление (100 ± 4) кПа (750 ± 30) мм рт. ст.;

напряжение питающей сети (220 ± 4,4) В;

частота питающей сети (50 ± 0,5) Гц.

4.2 . Уровни вибраций, внешних электрических или магнитных полей должны находиться в пределах, регламентируемых документацией на аппаратуру, используемую при измерениях.

4.3 . Время прогрева аппаратуры устанавливают в соответствии с техническим описанием на аппаратуру, используемую при измерениях параметров ПАЭ.

5 . МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Определение основных параметров ПАЭ основано на регистрации импульсной характеристики ПАЭ, измерении и определении ее параметров: максимального значения импульсной характеристики - ит, максимального значения нормального смещения частиц поверхности объекта, на ко торый установлен ПАЭ, - и 1 , числа выбросов импульсной характеристики - п над заранее установленным уровнем, например - 0,1 ит (либо длительности импульсной характеристики - t и ). Определение совокупности амплитудно- и фазово-частотной характеристик ПАЭ производится расчетным путем с использованием Фурье-преобразования импульсной характеристики ПАЭ. Допускается определение АЧХ другими методами, согласованными с Госстандартом России.

5.1 . Методы абсолютных измерений

Методы абсолютных измерений используют для определения коэффициента преобразования ПАЭ, числа выбросов импульсной характеристики (длительности импульсной характеристики), длительности периода основных колебаний импульсной характеристики.

5.1.1 . Определение коэффициента преобразования методом сличения.

При использовании данного метода необходимо проводить измерение абсолютных динамических нормальных смещений поверхности калибровочного блока, возбуждаемой импульсным источником дельта-импульса либо источником ступенчатого смещения. Допускается использовать гармонический сигнал по методикам, согласованным с Госстандартом России (например, использовать МИ 1786-87).

Измерение производят с использованием акустико-электронных образцовых средств измерений (образцовых преобразователей), коэффициент акустико-электронного преобразования которых известен. В качестве образцового преобразователя (ОП) используют конденсаторный или лазерный преобразователь либо преобразователь (пьезоэлектрический, специальной конструкции), не уступающий ему по параметрам в используемом диапазоне частот. Определение коэффициента преобразования ПАЭ производят путем сличения с коэффициентом преобразования образцового преобразователя.

Образцовый преобразователь должен иметь паспорт, в котором указан его коэффициент преобразования, измеренный в специализированной испытательной лаборатории, аккредитованной Госстандартом России, либо оцененный теоретическим (расчетным) методом.

Результаты калибровки выражают в единицах физических величин В/м.

5.1.1.1 . При калибровке образцовый преобразователь и калибруемый ПАЭ размещают на одну и ту же поверхность блока на одинаковом расстоянии от источника и симметрично относительно него. Возбуждают в калибровочном блоке импульс смещения. Принимают калибруемым ПАЭ и образцовым преобразователем импульсный сигнал. Коэффициент преобразования sk определяют, используя выражение

sk = souk /uo

где s о - коэффициент преобразования образцового преобразователя;

uk - максимальное значение напряжения на выходе калибруемого ПАЭ;

uo - максимальное значение напряжения на выходе образцового преобразователя.

Допускается также размещение калибруемого и образцового преобразователей на поверхности блока, противоположной той, на которой размещен излучающий преобразователь (источник). В этом случае калибровка производится с использованием объемных волн. Результаты калибровки при воздействии объемных волн являются дополнительными сведениями и не заменяют результаты калибровки с использованием волн, распространяющихся вдоль поверхности.

5.1.1.2 . По схеме, описанной в п. 5.1.1.1 , калибруют эталонные ПАЭ и рабочие ПАЭ, используемые при выполнении АЭ-контроля производственных объектов, макетов (моделей) производственных объектов и при испытаниях образцов материалов.

При калибровке рабочего ПАЭ используют эталонный ПАЭ, аналогичный по виду и типу калибруемому рабочему.

5.1.2 . Измерение числа выбросов импульсной характеристики.

Число выбросов импульсной характеристики определяют с использованием зарегистрированной импульсной характеристики ПАЭ на экране цифрового осциллографа путем подсчета числа выбросов положительной полярности над уровнем 0,1 um .

5.1.3 . Измерение длительности импульсной характеристики. Длительность импульсной характеристики t и измеряют путем измерения промежутка времени между моментами пересечения уровня, равного 0,1 um , на подъеме огибающей импульсной характеристики и на ее спаде. Измерение производится на экране цифрового запоминающего осциллографа. Результат представляется в секундах.

5.1.4 . Измерение длительности периода основных колебаний.

Период основных колебаний Т o измеряют путем измерения на экране осциллографа интервала времени, через который повторяются мгновенные значения импульсной характеристики в области ее максимума. Для повышения точности длительность периода вычисляют по формуле

Т o = tu/nu.

Для резонансных ПАЭ период основных колебаний связан с резонансной частотой выражением

fo = 1/ Т o .

5.2 . Метод относительных измерений

Метод относительных измерений используют как в лабораторных, так и в полевых условиях. Относительные измерения в лабораторных условиях проводят с использованием калибровочных блоков, а в полевых условиях - как с использованием калибровочных блоков, так и с использованием натурных объектов. Порядок измерений аналогичен порядку по п. 5.1.1.

Допускается проводить измерения параметров ПАЭ без использования калибровочных блоков, по схеме «лицом к лицу», когда калибруемый ПАЭ и эталонный пьезоэлектрический преобразователь акустически контактируют с излучающим пьезопреобразователем рабочими поверхностями.

Рис. 2 . Схема измерения 1:

1 - калибровочный блок; 2 - калибруемый ПАЭ; 3 - эталонный преобразователь; 4 - капилляр; 5 - пьезопластина для измерения усилия стержня; 6 - нагружающее устройство; 7 - цифровой осциллограф; 8 - усилитель заряда; 9 - измерительный прибор

В качестве регистрирующей аппаратуры используют цифровой запоминающий осциллограф. Допускается использование непосредственно прибора АЭ, который должен обеспечить измерение всех необходимых параметров - максимального значения импульса, числа выбросов пи через порог (0,1 um ), длительности импульсной характеристики t и .

6 . СХЕМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.1 . Рекомендуемые схемы проведения экспериментальных исследований, использующие калибровочный блок, приведены на рис. 2 и 3 . На рис. 2 представлена схема, в которой стеклянный капилляр 4 помещен между концом нагружающего устройства 6 и рабочей поверхностью калибровочного блока 1. Нагружающее устройство может быть выполнено в виде винта либо приспособления, позволяющего плавно увеличивать нагрузку в диапазоне 1 - 50 Ньютон (Н).

Рис. 3 . Схема измерения 2:

1 - калиброванный блок; 2 - калибруемый ПАЭ; 3 - эталонный преобразователь; 4 - капилляр; 5 - пьезопластина для измерения усилия стержня; 6 - нагружающее устройство; 7 - цифровой осциллограф; 8 - усилитель заряда; 9 - измерительный прибор

При изломе капилляра механическое возмущение в виде ступенчатой функции распространяется по поверхности блока. Время подъема функции не превышает 0,1 мкс. Величина силы измеряется с использованием пьезоэлемента 5, размещенного в нагружающем винте и предварительно откалиброванного. Измерение силы производится с использованием усилителя заряда 8, соединенного с измерительным прибором 9.

Образцовый преобразователь (конденсаторный, лазерный либо откалиброванный пьезоэлектрический) и калибруемый ПАЭ размещают симметрично относительно источника сигнала и на одинаковом расстоянии от него - 50 - 100 мм.

Электрические сигналы, поступающие от двух преобразователей, подаются на цифровой запоминающий двухканальный осциллограф и регистрируются им, после чего производят сравнение характеристик преобразователей и определение параметров калибруемого ПАЭ.

6.2 . Схемы проведения измерений с участием эталонного и рабочего вместо калибровочного блока контролируемого объекта аналогичны схемам, приведенным на рис. 2 и 3 .

7 . ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНОМУ КАЛИБРОВОЧНОМУ БЛОКУ

Основной калибровочный блок должен быть изготовлен, как правило, из материала, соответствующего материалу контролируемого объекта либо близкого ему по акустическим свойствам. Блок не должен содержать дефектов, амплитуда эхо-сигнала от которых превышает 5 % амплитуды донного сигнала при контроле стандартным ультразвуковым дефектоскопом на частоте 2,0 МГц ± 0,5 МГц.

В случае если материал объекта контроля заранее неизвестен, в качестве материала блока может быть использована малолегированная конструкционная сталь типа Ст3.

Чистота поверхности блока должна быть не хуже Rz 40. Блок должен быть изготовлен в виде параллелепипеда с плоскопараллельными рабочей и донной поверхностями. Рекомендуемые размеры блока 500×500×250 мм для ПАЭ, работающих в диапазоне частот выше 100 кГц.

Для калибровки ПАЭ с рабочей частотой менее 100 кГц может быть использован дополнительный блок, размеры которого должны быть увеличены таким образом, чтобы свести к минимуму влияние на измерение многократных отражений испытательного сигнала. Допускается применение калибровочных блоков других видов и размеров при обосновании возможности получения всех регламентируемых настоящим документом значений параметров и технических характеристик калибруемых ПАЭ.

Как основной, так и дополнительный калибровочный блок должен отвечать следующим требованиям:

первый отраженный от какой-либо из поверхностей блока импульс не должен поступать ранее того момента, когда огибающая импульсной характеристики достигнет уровня 0,1ит;

либо амплитуда реверберации (максимальное значение многократных отражений) не должна превышать 0,1ит.

Затухание ультразвука в материале блока должно быть не более 8 - 10 дБ/м либо таково, чтобы оператор мог наблюдать не менее 10 донных сигналов на частоте 2,0 МГц ± 0,5 МГц. Допускается применение специальных блоков с пониженным отражением от нерабочих поверхностей.

8 . ИСТОЧНИКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

В качестве генератора упругих колебаний, вырабатывающего испытательный сигнал, следует использовать любой возбудитель механических импульсов, длительность которых не превышает 0,1 мкс, с уровнем вторичных колебаний, не превышающих 0,1ит g , где ит g - амплитуда импульса генератора либо ступенчатых импульсов с длительностью переднего фронта, не превышающей 0,1 мкс.

Источником возбуждения акустического сигнала в виде ступенчатой функции (функции Хэвисайда) может служить излом стеклянной капиллярной трубочки, изготовленной из боросиликатного стекла. Рекомендуется выбирать внешний диаметр трубочки в диапазоне 0,1 - 0,3 мм. Диаметр внутреннего канала должен быть равен примерно толщине стенки. Необходимо, чтобы сила, при которой происходит излом трубочки, находилась в диапазоне 1 - 20 Н.

В качестве источника сигнала используют также излом графитового стержня цангового карандаша (источник Су-Нильсена). При этом рекомендуется обеспечить оценку силы, при которой происходит излом стержня. Диаметр стержня выбирают в диапазоне 0,2 - 0,5 мм, твердость ТМ - 2Т (НВ - 2Н). В качестве материала стержня может быть использовано стекло при условии, что сила, при которой происходит излом стержня, лежит в диапазоне 1 - 20 Н.

Рекомендуется в том месте блока, где производится излом капилляра (стержня карандаша), приклеить салолом или цианакриловым клеем кусочек предметного стекла микроскопа для предохранения поверхности блока от повреждений. Размеры этого стекла должны составлять 0,08×1,5×1,5 мм.

Рекомендуется нагрузку от нагружающего стержня передавать на капилляр через стеклянный стержень диаметром 2 - 3 мм, расположенный горизонтально, ось которого перпендикулярна оси капилляра. Нагружающий винт должен содержать измерительный пьезоэлемент, который калибруется с использованием грузов.

В качестве источника акустического сигнала используют также широкополосный пьезоэлектрический преобразователь, применяемый в ультразвуковом контроле, в частности пьезопреобразователь с пьезоэлементом переменной толщины и (или) диаметра. В этом случае преобразователь возбуждается электрическим импульсом длительностью не более 0,1 мкс, вырабатываемым импульсным генератором.

9 . РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТАНОВКЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ НА КАЛИБРОВОЧНЫЙ БЛОК И КОНТРОЛИРУЕМЫЙ ОБЪЕКТ

9.1 . Акустический контакт при использовании контактных ПАЭ обеспечивает передачу акустических волн из объекта в ПАЭ. Для обеспечения акустического контакта применяют соответствующие акустически прозрачные контактные среды.

При использовании жидкости контакт обеспечивается прижатием ПАЭ к объекту силовой нагрузкой. В качестве контактной среды используют воду, силиконовую смазку или любую другую жидкость, обеспечивающую передачу акустических волн и малое их затухание (не превышающее 6 дБ). Прижатие обеспечивается пружиной, дополнительным весом или магнитом. Следует избегать создания чрезмерного или слишком малого давления. Оптимальная величина силы прижатия составляет 1 - 20 Н.

9.2 . Твердотельный контакт реализуется с использованием клея, обеспечивающего передачу акустических волн с низким их затуханием.

9.3 . В качестве акустической связи в ряде случаев используют волноводы, представляющие собой механические соединительные детали (как правило, стержни, провода, полосы соответствующей формы), акустически связанные с объектом (сваркой, контактной средой или другим способом). В случае использования при контроле объектов волновода калибровку ПАЭ рекомендуют проводить вместе с волноводом.

9.4 . При установке ПАЭ и обеспечении акустического контакта рекомендуется:

9.4.1 . Производить выбор вида акустического контакта исходя из условий: температуры, доступности, химической совместимости с объектом, стабильности во времени, радиационной нагрузки, акустического согласования.

9.4.2 . Подготавливать место установки ПАЭ так, чтобы избежать нарушения акустического контакта. Необходимо обеспечить шероховатость поверхности не хуже Rz 40, учитывать кривизну поверхности.

9.4.3 . Выбирать такую контактную среду, которая может обеспечить минимальные потери при передаче волн из объекта в ПАЭ. Должны быть учтены толщина и однородность покрытия объекта.

9.5 . Установка и фиксация ПАЭ.

9.5.1 . Эффективность контакта и установки ПАЭ на объект проверяют с использованием соответствующих средств (отклик на имитационный источник - ультразвуковой излучатель, источник Су-Нильсена).

9.5.2 . Допускается применение волноводов в случаях, когда условия, в которых находится контролируемый объект, не позволяют размещать ПАЭ. Вносимое волноводом затухание должно быть сведено к минимуму путем выбора формы, длины, материала и метода присоединения волновода.

9.6 . Следует обеспечить стабильность контакта с учетом влияния окружающей среды, механическую стабильность крепления. При необходимости следует обеспечить электрическую изоляцию между преобразователем и поверхностью контролируемого объекта.

Необходимо исключить применение контактной среды, вызывающей коррозию объекта контроля или ПАЭ (особенно при длительном контакте).

Должна быть исключена механическая нагрузка на установленный на контролируемый объект ПАЭ и соединительный кабель.

9.7 . Проверка ПАЭ на объекте.

После установки ПАЭ на контролируемый объект и подсоединения к системе контроля проверяют его работоспособность, включая предусилитель, кабель, фильтр, основной усилитель. Определение коэффициента преобразования ПАЭ проводят в соответствии с п. 5.2.

9.8 . В отчетные материалы при проведении АЭ-контроля в части установки и проверки ПАЭ на объекте рекомендуется включить следующие данные:

9.8.1 . Тип контактной среды.

9.8.2 . Метод крепления ПАЭ (механический, магнитный и т.д.).

9.8.3 . Метод подготовки и чистоту контактной поверхности.

9.8.4 . Потери при прохождении сигналов через покрытия объекта, неровности поверхности и т.д.

9.8.5 . При использовании волноводов их материал, геометрию и вносимые изменения параметров сигнала.

10 . ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ КАЛИБРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

10.1 . Определение коэффициента электроакустического преобразования эталонного ПАЭ путем измерения амплитуды динамического смещения поверхности твердого тела и амплитуды импульсной характеристики производят органы (лаборатории), имеющие лицензию Госгортехнадзора России, с использованием образцовых средств измерений. Используются методы по пп. 5.1 и 5.2 .

10.2 . Калибровку рабочих ПАЭ производят организации, имеющие лицензию Госгортехнадзора России, с использованием эталонных ПАЭ, откалиброванных в соответствии с п. 10.1 .

10.3 . Определение основных параметров рабочих ПАЭ осуществляют владельцы ПАЭ с использованием метода относительных измерений (п. 5.2 ) и эталонных ПАЭ, откалиброванных в соответствии с п. 10.1 .

10.4 . Калибровку эталонных ПАЭ проводят один раз в год. Определение основных параметров рабочих ПАЭ проводят перед каждым контролем, но не реже одного раза в год.

Результаты калибровки ПАЭ оформляются в форме сертификата калибровки.

Приложение А

Обязательное

Перечень параметров и технических характеристик преобразователей акустической эмиссии

1 . Основные параметры ПАЭ (приводимые изготовителем в паспорте ПАЭ)

1.1 . Коэффициент преобразования - s .

1.2 . Число выбросов п в импульсной характеристике на уровне 10 % от ит.

1.3 . Длительность периода основных колебаний To .

1.4 . Энергия импульсной характеристики - .

2 . Общие параметры ПАЭ

2.1 . Энергетические параметры импульсной характеристики (используются в ряде случаев вместо энергии, рассчитываемой по точной формуле п. 1.4 приложения А ).

2.1.1 . Относительная энергия импульсной характеристики

2.1.2 . Характеристическая энергия импульсной характеристики Е = и2 k , где k = е2/8 b , здесь е - основание натуральных логарифмов, b - затухание импульсной характеристики ПАЭ.

2.1.3 . Энергетический параметр, используемый в стандартах А S ТМ:

где   - огибающая импульсной характеристики.

2.1.4 . Амплитудно-счетная энергия

2.2 . Период собственных колебаний - То. Для повышения точности вычисляют по формуле

То = tu /п u ,

для резонансных ПАЭ период собственных колебаний однозначно связан с резонансной частотой.

2.3 . Резонансная частота (*): F о = 1/ To .

2.4 . Добротность ПАЭ (*): Q = 1,37 nu .

2.5 . Полоса рабочих частот (*): ∆ f = 1/1,37 nuTo .

2.6 . Электрический импеданс ПАЭ: Z = 1/2π f С , где f = F о для резонансных ПАЭ, f = ( F тах + F т in )/2 для полосового или широкополосного ПАЭ, где F тах , F т in - максимальная и минимальная частоты полосы пропускания ПАЭ.

2.7 . Время нарастания импульсной характеристики (*): t н .

2.8 . Время спада импульсной характеристики (*): t с .

2.9 . Коэффициент затухания импульсной характеристики (*): δ = 2,3/ nuTo .

2.10 . Среднеквадратичное значение собственных тепловых шумов на резонансной частоте в полосе частот ∆ f = 10 кГц.

2.11 . Среднеквадратичное значение собственных тепловых шумов в рабочей полосе частот.

Примечани е. (*) - для резонансных ПАЭ.

3 . Основные технические характеристики ПАЭ (приводимые изготовителем в паспорте на ПАЭ)

3.1 . Вид преобразователя (конструктивный): однополюсный или дифференциальный; резонансный, широкополосный или полосовой; совмещенный с предусилителем (передатчиком) или не совмещенный.

3.2 . Амплитудно-частотная характеристика.

3.3 . Масса.

3.4 . Диапазон рабочих температур.

3.5 . Длина кабеля, если кабель жестко связан с ПАЭ.

3.6 . Физическая емкость ПАЭ.

3.7 . Сопротивление изоляции.

3.8 . Габаритные размеры.

4 . Общие технические характеристики ПАЭ

4.1 . Вид и размеры пьезоэлектрического элемента.

4.2 . Материал защитной пластины и корпуса.

4.3 . Защита от внешней окружающей среды, защита от вибраций, ударов в соответствии со стандартами. Взрыво- и пожарозащищенность.

4.4 . Помехозащищенность.

4.5 . Условия крепления к объекту.

4.6 . Диаграмма направленности ПАЭ.

Приложение Б

Обязательное

Содержание паспорта преобразователя акустической эмиссии (ПАЭ)

Паспорт ПАЭ должен включать следующие сведения:

обозначение модели;

серийный номер;

дату приемки;

наименование изготовителя;

вид преобразователя (конструктивный);

коэффициент преобразования преобразователя;

рабочую частоту преобразователя (для полосовых и широкополосных - центральная частота);

число выбросов импульсной характеристики пи;

период основных колебаний То (резонансная частота F о );

энергию импульсной характеристики Еи;

амплитудно-частотную характеристику;

сведения о методе определения параметров;

размеры;

массу;

температурный диапазон;

условия крепления к объекту;

дату изготовления;

фамилию и подпись приемщика.

Дополнительные сведения (по требованию потребителя):

уровень собственных тепловых шумов ПАЭ;

вид и размеры чувствительного элемента;

материал защитной пластины и корпуса;

рекомендуемая контактная среда;

тип электрического разъема и кабель;

физическая емкость;

сопротивление изоляции.

Приложение В

Справочное

Перечень типов измерительной аппаратуры, используемых при определении основных параметров ПАЭ

1 . Генератор импульсов (типа Г5-54).

2 . Генератор видеоимпульсов. В качестве генератора видеоимпульсов рекомендуется использовать импульсный дефектоскоп (например, типа УД2-12).

3 . Цифровой осциллограф (типа С8-8).

4 . Частотомер электронно-счетный (типа Ч3-35А).

5 . Графопостроитель (типа Н-306).

6 . Персональный компьютер с пакетом программ, обеспечивающим выполнение Фурье-преобразования.

7 . Измеритель емкостей.

8 . ПФАП - преобразователь-формирователь акустического поля (по МИ 1786-87).

Могут быть использованы приборы и средства измерений, не уступающие указанным по своим параметрам.

Приложение Г

Справочное

Нормативные ссылки

В настоящем документе использованы ссылки на следующие нормативно-технические издания:

1 . ГОСТ 23702-90 . Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний.

2 . ГОСТ 8.256-77 . Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений.

3 . ГОСТ 23222-88 . Нормируемые метрологические и точностные характеристики.

4 . ГОСТ 8.057 . Эталоны единиц физических величин.

5 . ГОСТ 8.061-80 . Поверочные схемы.

6 . ГОСТ 16263-70 . Метрология. Термины и определения.

7 . ГОСТ 8.513-84 . Поверка средств измерений.

8 . ГОСТ 23829-85 . Контроль неразрушающий акустический.

9 . ГОСТ 8.395-80 . Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования.

10 . ГОСТ 27655-88 . Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения.

11 . ГОСТ 16465-70 . Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения.

12 . Методические указания «ГСИ. Основные параметры приемных преобразователей акустической эмиссии. Методика выполнения измерений». МИ 1786-87.

13 . Рекомендация «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений. Амплитуды ультразвукового смещения, колебательной скорости частиц поверхности твердого тела и коэффициентов электроакустического преобразования в диапазоне частот 0,001 - 50 МГц». МИ 2030-89.

14 . Е 1106-86. Standard Method for PRIMERY CALIBRATION of acoustic emission sensorS. astm.

15 . Е 976-84. Standard Guide for determing the reproducibility of acoustic emission sensor response. astm.

16 . Е 650-85. Standard Guide for mounting piezoelectric acoustic emission sensorS. astm.

17 . NFA 09-354 (85). e mission acoustique . Designation des capteurs piezoelectriques et caracteristiques techniques a Fournier per le constructeor (AFNOR).

18 . NFA 09-355 (85). e mission acoustique . Couplege des capteurs piezoelectriques (AFNOR).

19 . EWGAE codes for a coustic emission: Code Y - Recommended Practice for Specification, Coupling and Verification of the p iezoelectric Trancducers Used in a coustic emission.

Приложение Д

Справочное

Термины и определения

В настоящем документе применяются термины и определения, приведенные в таблице.

№ п/п

Термин, условное обозначение

Определение

1

2

3

1

Преобразователь акустической эмиссии (ПАЭ) по ГОСТ 27655-88

Устройство, в котором механический сигнал акустической эмиссии преобразуется в электрический сигнал.

Примечани е. В состав ПАЭ могут входить активный элемент, преобразующий акустический сигнал в электрический, конструктивные элементы, волновод, предусилитель, электронные схемы согласования

2

Импульсная характеристика и

Электрический сигнал на выходе ПАЭ, являющийся реакцией на воздействие акустического кратковременного импульса в виде дельта-функции

3

Коэффициент преобразования s

Отношение максимального значения электрического напряжения на выходе ПАЭ к максимальному значению смещения частиц среды на рабочей поверхности ПАЭ

4

Частотная характеристика (АЧХ, ФЧХ)

Фурье-преобразование импульсной характеристики ПАЭ

5

Технические характеристики

Технические данные, описывающие свойства ПАЭ, обеспечивающие выполнение их предназначения

6

Технические параметры

Технические данные в виде номинальных значений.

7

Калибровка ПАЭ

Установление пригодности ПАЭ к применению и определение его основных параметров

8

Энергия импульсной характеристики

Энергия вычисляется с использованием выражения , где Z - импеданс цепи, в которой определяется энергия, и - мгновенное значение импульсной характеристики

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Виды пожарных рукавов Гост 1759 0 87 Гост 7 32 2001 Единицы физических величин Нормы расхода материалов в строительстве Правила оформления документов Пропускная способность трубы Пуэ Размеры спортивных площадок Снип проектирование жилых зданий Сортамент Двутавров с параллельными гранями полок Схема подключения однофазного счетчика Технологический регламент Условное обозначение гранита на карте Фахверковые колонны