Регистрация накладным вихретоковым приемником осесиметричной составляющей шумов акустической эмиссии в металлическом стержне

Abstract

Розглянуто процес реєстрації накладним вихорострумовим перетворювачем осесиметричної складової шумів акустичної емісії. Оцінено переваги вихорострумової реєстрації шумів акустичної емісії над контактним способом (п’єзоелектричні перетворювачі). Розглянуто фізичні принципи роботи накладного перетворювача вихорострумового типу в режимі прийому та на підставі теореми про наведений магнітний потік, що значно спрощує процес математичного моделювання для процесу реєстрації шумів акустичної емісії накладними вихорострумовим перетворювачем, отримано аналітичні вирази, що пов’язують геометричні розміри приймача та його робочий частотний діапазон. На модельному прикладі показано важливість отриманих результатів, що дозволяють стверджувати, що окрім хвильового характеру поширення пружних коливань у стрижні також необхідно узгоджувати геометричні розміри приймача з заздалегідь заданим частотним діапазоном, оскільки шуми акустичної емісії в залежності від типу джерел випромінюються в широкому діапазоні частот. Отримані результати можуть слугувати прямою вказівкою розробникам при проектуванні накладних перетворювачів вихорострумового типу для реєстрації шумів акустичної емісії в елементах конструкцій типу стрижень.

Рассмотрен процесс регистрации накладным вихретоковым преобразователем осесимметричной составляющей шумов акустической эмиссии. Оценены преимущества вихретоковой регистрации шумов акустической эмиссии над контактным способом (пьезоэлектрические преобразователи). Рассмотрены физические принципы работы накладного преобразователя вихретокового типа в режиме приема и на основании теоремы о наведенном магнитном потоке, значительно упрощающей процесс математического моделирования для регистрации шумов акустической эмиссии накладным вихретоковым преобразователем, получены аналитические выражения связывающее геометрические размеры приемника и его рабочий частотный диапазон. На модельном примере показана важность полученных результатов, позволяющая утверждать, что помимо учета волнового характера распространения упругих колебаний в стержне необходимо также согласовывать размеры приемника с заданным частотным диапазоном, поскольку шумы акустической эмиссии в зависимости от типа источников излучаются в широком диапазоне частот. Полученные результаты могут служить явным руководством разработчикам при проектировании накладных преобразователей вихретокового типа для регистрации шумов акустической эмиссии в элементах конструкций типа стержень.

This article deals with the registration process of acoustic emission noise for the metal constructions of the type "rod". An alternative solution (surface eddy current transducer) instead of the contact registration method (piezoelectric transducer) is presented. The advantages of the surface eddy current transducer are shown. The physical basis of the work surface eddy current transducer for the acoustic emission noise registration is considered. In the process of mathematical modeling of the theorem about induced magnetic flow is used. This theorem is significant simplification of the mathematical model construction for the registration process of acoustic emission noise with the use of surface eddy current transducer. Analytical expressions describing the relationship of the geometrical sizes and operating frequency range for surface eddy current transducer is received. The importance of adequate sizes selection of eddy current probe is shown on the charts for a model example. As a result of this article can be used as recommendations developers in the design of surface eddy current transducer for the diagnosis of acoustic emission method constructs such as "rod".