NDIS
2109
Методика абсолютной калибровки акустико-эмиссионных
преобразователей методом взаимности.
NDIS 2109-91
Установлено 25 августа 1991г.
Исследовано
Японским обществом неразрушающего контроля.
Методика абсолютной калибровки акустико-эмиссионных
преобразователей методом взаимности.
NDIS 2109-91
Японское общество неразрушающего контроля.
1. Цель.
Этот стандарт определяет методику калибровки абсолютной чувствительности каждого акустико-эмиссионного преобразователя (далее обозначенный как «АЭ преобразователь») средствами метода взаимности с использованием трех АЭ преобразователей одного и того же вида, методику калибровки абсолютной чувствительности произвольного АЭ преобразователя с использованием АЭ преобразователя, передаваемый сигнал каждого из которых был откалиброван ранее, и методику представления результатов калибровки.
2. Описание.
Назначение этого стандарта – внесение нижеперечисленных основных описаний, в дополнение к описанию, изложенному в JIS Z 2300 (японский промышленный стандарт).
(1) калибровка методом взаимности
Такой метод калибровки как абсолютная чувствительность объясняется выполнением электрических измерений передаваемого(выходного) и получаемого(входного) напряжения или тока только на АЭ преобразователях, которые являются реверсивными и настроены так, что они составляют источник и приемник через твердое вещество.
(2) преобразователь обратной величины
Преобразователь, который может быть использован для передачи и приема волны.
(3) калибровка абсолютной чувствительности
Количественное измерение чувствительности получаемого(входного) напряжения и чувствительности передаваемого(выходного) тока АЭ преобразователей.
(4) чувствительность получаемого(входного) напряжения
Коэффициент открытого выходного напряжения АЭ преобразователя служит для получения вертикальной составляющей скорости смещения позиции АЭ преобразователя, когда он не помещен.
(5) чувствительность передаваемого(выходного) тока
Коэффициент вертикальной составляющей скорости в индексной точке входного тока АЭ преобразователя служит для передачи.
(6) индексная точка
Позиция, которая находится на заданном расстоянии в заданном направлении от АЭ преобразователя, служащего для передачи, и служит как исходная точка(точка отсчета) для чувствительности передачи.
(7) параметры взаимности
Коэффициент чувствительности когда АЭ преобразователь, который является взаимным преобразователем и используется для передачи и когда он используется для приема.
(8) сигнал калибровки
Электрический сигнал, который используется для калибровки и состоит из тональной пачки импульсов смодулирован так, что внешние границы одной //квадрат// синусоидальная волна О_о бред…перевести заново
(9) калибровка волной Релея (фронтом волны)
В условиях такой калибровки чувствительности волной Релея находится с использованием волны Релея для передачи и приема.
(10) калибровка продольной волной
В условиях такой калибровки чувствительности продольной волной находится с использованием продольной волны для передачи и приема.
(11) первичная калибровка
Калибровка методом взаимности, который проводится в этом случае тремя независимыми парами для передачи и приема сконфигурированы с использованием трех АЭ преобразователей того же самого вида, как и обратные преобразователи.
(12) вторичная калибровка
В условиях такой калибровки чувствительность получаемого(входного) напряжения произвольного АЭ преобразователя находится с использованием АЭ преобразователя, чувствительность тока передачи которого была получена в первичной калибровке.
3. Метод первичной калибровки
Метод первичной калибровки АЭ преобразователя должен состоять из измерений тока передачи и получаемого(входного) напряжения при калибровке волной Релея, тока передачи и получаемого(входного) напряжения при калибровке продольной волной, и определения абсолютной чувствительности. Метод для каждой процедуры описан ниже.
3.1 используемая аппаратура
(1) АЭ преобразователи I, II и III взаимные.
(2) Генератор калибровочного сигнала
(3) Твердое тело
(4) Токовый зонд
(5) Двухлучевой электронный осциллоскоп
3.2 Методики измерений
3.2.1 Метод измерений тока передачи и получаемого(входного) напряжения при калибровке волной Релея.
Как показано на рис.1, три независимых передающих/принимающих пары сконфигурированы по значениям трех АЭ преобразователей. Каждая пара АЭ преобразователей размещена в одной плоскости твердого тела на расстоянии DR[м] друг от друга, и измерения делаются по конфигурации АЭ преобразователей и аппаратуры как показано на рис.2.
Рис.3. Измерение тока передачи и получаемого (входного) напряжения.
Максимальный ток ISR[A] сигнала калибровки, приложенный к каждому АЭ преобразователю, и максимальное напряжение EOR[В] выходного сигнала соответствующего принимающего АЭ преобразователя, когда он получает прямую волну Релея, сгенерированную указанным калибровочным сигналом, измерен и проиллюстрирован на рис.3 на парах АЭ преобразователей, показанных на рис.1, и результаты записываются как показано в Таблице 1.
Таблица 1. Измеренные значения тока передачи и получаемого (входного) напряжения при калибровке волной Релея.
П а р а | Передающий АЭ преобразователь | Измеренное значение | Принимающий АЭ преобразователь | Измеренное значение |
Первая пара | I | ISR (I) = | II | EOR (II) = |
Вторая пара | II | ISR (II) = | III | EOR(III) = |
Третья пара | III | ISR(III) = | I | EOR (I) = |
3.2.2. Метод измерений тока передачи и получаемого(входного) напряжения при калибровке продольной волной.
Как проиллюстрировано на рис.1, три независимых пары передающих/принимающих преобразователей сконфигурированы по значениям трех АЭ преобразователей. В каждой паре, АЭ преобразователи размещаются в плоскостях, параллельных друг другу, на расстоянии DL[м] с их центральными осями, совпадающими друг с другом, и измерениями, выполненными на конфигурации АЭ преобразователей и аппаратуры как показано на рис.4.
Максимальный ток ISL[A] калибровочного сигнала, приложенный к каждому АЭ преобразователю, и максимальное напряжение EOL[В] выходного сигнала соответствующего принимающего АЭ преобразователя, когда он получает прямую продольную волну, сгенерированную указанным калибровочным сигналом, измерен и проиллюстрирован на рис.3 на парах АЭ преобразователей, показанных на рис.1, и результаты записываются как показано в Таблице 2.
Таблица 2. Измеренные значения тока передачи и получаемого (входного) напряжения при калибровке продольной волной.
П а р а | Передающий АЭ преобразователь | Измеренное значение | Принимающий АЭ преобразователь | Измеренное значение |
Первая пара | I | ISL (I) = | II | EOL (II) = |
Вторая пара | II | ISL (II) = | III | EOL(III) = |
Третья пара | III | ISL(III) = | I | EOL (I) = |
3.3. Метод определения абсолютной чувствительности.
3.3.1. Метод определения абсолютной чувствительности при калибровке волной Релея.
Для передающих/принимающих пар, показанных на рис.1, волна Релея чувствительности принимаемого (входного) напряжения MOR(I)[В/(м/с)] АЭ преобразователя I и волна Релея чувствительности тока передачи SSR(I)[(м/с)/A] в индексной точке, которая является позицией принимающего АЭ преобразователя, например, определяется значениям и двух формул (1) и (2), соответственно, используя измеренные значения в таблице 1.
Подобные уравнения составляются для АЭ преобразователей II и III. Здесь HR -- взаимный параметр для волны Релея и получен из уравнения (3).
где
DR -- расстояние [м] между передающим АЭ преобразователем и принимающим
АЭ преобразователем при калибровке волной Релея, f – частота [Гц] калибровочного сигнала, и Е, σ и ρ – модуль Юнга [Н/м2], коэффициент Пуассона и плотность [гм/м3] твердого тела, соответственно. X и Y – константы, зависящие от коэффициента Пуассона для твердого тела и численных значений, показанных в таблице 3.
Таблица 3. Численные значения для констант X и Y.
3.2.2. Метод для определения абсолютной чувствительности при калибровке продольной волной.
Для передающих/принимающих пар, показанных на рис.1, для продольной волны чувствительности принимаемого (входного) напряжения MOL(I)[В/(м/с)] АЭ преобразователя I и продольная волна чувствительности тока передачи SSL(I)[(м/с)/A] в индексной точке, которая является позицией принимающего АЭ преобразователя, например, определяется значениям и двух формул (4) и (5), соответственно, используя измеренные значения в таблице 2.
Подобные уравнения составляются для АЭ преобразователей II и III. Здесь HL -- взаимный параметр для продольной волны и получен из уравнения (6).
DL -- расстояние [м] между передающим АЭ преобразователем и принимающим
АЭ преобразователем при калибровке продольной волной, f – частота [Гц] калибровочного сигнала, и Е, σ и ρ – модуль Юнга [Н/м2], коэффициент Пуассона и плотность [гм/м3] твердого тела, соответственно.
4. Метод вторичной калибровки.
Метод вторичной калибровки преобразователей описана ниже
4.1 Используемая аппаратура
(1) АЭ преобразователи, которые будут откалиброваны.
(2) Один АЭ преобразователь, чувствительность тока передачи которого была откалибрована при первичной калибровке
(3) Генератор калибровочного сигнала
(4) Твердое тело
(5) Токовый зонд
(6) Двухлучевой электронный осциллоскоп
4.2 Методы измерений
4.2.1 Метод измерения тока передачи и получаемого (входного) напряжения при калибровке волной Релея.
АЭ преобразователь, чувствительность тока передачи которого была получена при первичной калибровке, используется для передачи, и АЭ преобразователь, который требуется откалибровать, используется для приема, и они размещаются в одной плоскости твердого тела на расстоянии DR [м] друг от друга. Измерения производятся по конфигурации АЭ преобразователей и аппаратуры как показано на рис.2.
Максимальный ток ISR’ [А] калибровочного сигнала, приложенный к передающему АЭ преобразователю, и максимальное получаемое (входное) напряжение EOR’[В] принимающего АЭ преобразователя, когда он получает волну Релея, сгенерированную указанным калибровочным сигналом, измерен и проиллюстрирован на рис.3
4.2.2 Метод измерения тока передачи и получаемого (входного) напряжения при калибровке продольной волной.
АЭ преобразователь, чувствительность тока передачи которого была получена при первичной калибровке, используется для передачи, и АЭ преобразователь, который требуется откалибровать, используется для приема, и они размещаются каждый в параллельных плоскостях твердого тела на расстоянии DL [м] друг от друга, с их центральными осями, совпадающими друг с другом. Измерения выполнены на конфигурации АЭ преобразователей и аппаратуры как показано на рис.4.
Максимальный ток ISL’ [А] калибровочного сигнала, приложенный к передающему АЭ преобразователю, и максимальное получаемое (входное) напряжение EOL’[В] принимающего АЭ преобразователя, когда он получает продольную волну, сгенерированную указанным калибровочным сигналом, измерен и проиллюстрирован на рис.3
4.3 Метод определения абсолютной чувствительности.
4.3.1 Метод определения абсолютной чувствительности при калибровке волной Релея.
Для волны Релея чувствительность принимаемого (входного) напряжения MOR(I)[В/(м/с)] АЭ преобразователя определяется формулой (7).
где SSR -- чувствительность тока передачи волны Релея [(м/с)/A], полученная при первичной калибровке АЭ преобразователя, используемого для передачи.
4.3.2 Метод определения абсолютной чувствительности при калибровке продольной волной.
Для продольной волны чувствительность MOR(I)[В/(м/с)] АЭ преобразователя, который будет откалиброван, определяется по формуле (8)
где SSL -- чувствительность тока передачи продольной волны [(м/с)/A], полученная при первичной калибровке АЭ преобразователя, используемого для передачи.
5. Методика представления результатов калибровки.
Результаты калибровки должны быть представлены как показано ниже.
5.1 Методика представления частотных характеристик абсолютной чувствительности.
Первичная и вторичная калибровки выполнены на различных частотах в равных интервалах Δf[Гц], покрывающих целевую частотную полосу и частотные характеристики полученной абсолютной чувствительности. Интервал калибровочной частоты Δf[Гц] задан, корреляция с длительностью T[с] калибровочного сигнала (обращайтесь к рис.3), удовлетворяет уравнению (9).
Частотные характеристики абсолютной чувствительности представляются графически частотой калибровки по абсциссе (линейная шкала) и абсолютной чувствительностью по ординате (линейная шкала), как показано на рис.5. Однако, ордината может иметь логарифмическую шкалу для??времени жизни??
5.2 Представление результатов калибровки.
(1) Дата калибровки
(2) Имя калибровщика
(3) Метод калибровки (первичная калибровка или вторичная калибровка)
(4) Используемая аппаратура
(5) Параметры калибровки
(а) Материал и линейные размеры твердого тела
(б) Дистанция между передающим и принимающим АЭ преобразователем (DR или. DL)
(в) Длительность калибровочного сигнала (Т)
(г) Давление поверхности контакта и контактирующая среда
(6) Частотная характеристика и абсолютная чувствительность
Калибровка волной Релея или продольной волной
Частота
Рис.5. Метод представления частотных характеристик чувствительности.
Стандартный метод первичной и вторичной калибровок Акустико-эмиссионных преобразователей --- Пояснение.
I Forward
Этот стандарт предназначен для стандартизации метода абсолютной калибровки акустико-эмиссионных (далее обозначено как «АЭ») преобразователей.
Тестовое АЭ оборудования, представляющего собой предусилитель, главный усилитель и главный сигнальный процессор, может быть измерено электронными значениями. Однако, точный метод калибровки чувствительности «АЭ» преобразователей не был описан ранее. Следовательно, суммарные характеристики используемого тестового оборудования не точные, и возникает ситуация, что АЭ измерения выполняются на нестандартной базе измерительного персонала. Это означает, что не определено взаимное сравнение между данными, полученными от различного оборудования, не только начальный пункт (точка) количественной оценки АЭ.
В ультразвуковом тестировании можно выполнять калибровку общей (полной, абсолютной, суммарной) чувствительности передачи и приема, используя отражающее покрытие источника как представление, каждая из характеристик образца которого неизвестна. И обратно, в АЭ методе калибровки абсолютную чувствительность АЭ преобразователей неизбежно улучшить достоверность АЭ теста, фиксируя суммарные характеристики тестового АЭ оборудования, потому что АЭ преобразователь обычно используется как приемник АЭ волны.
В прошлом, измерения выхода преобразователя по механическому звуку источника, такому как электрическая искра, падающий металлический шар, разлом карандаша или струя песка были предложены как метод изучения характеристик АЭ преобразователей (литература 1). Однако, по значениям этих методов было сложно получить чувствительность АЭ преобразователей, потому что характеристики источника звука не точные и воспроизводимость звука неэффективна.
Самый сложный пункт представления чувствительности калибровки АЭ преобразователя это то, что метод калибровки, использованный в акустическом поле в воздухе или воде непригоден когда АЭ волны распространяются в твердом теле. Когда собираются проводить калибровку методом взаимности по значениям в твердом теле, при подготовке сталкиваются со следующими проблемами:
(1) В случае твердого тела необходимо обратить внимание на различные режимы фактического обнаружения АЭ волны, отличной от продольной волны, пока достаточно??заботы?? о продольной волне в случае газообразного тела
