Акустик эмиссыг ойлгох
Акустик эмисс (AE) нь материал деформацид орж, хагаралт тархаж, үрэлт эсвэл бусад буцаж болохгүй микро бүтцийн өөрчлөлтөд орж байх үед дотор нь үүсэх түр зуурын уян харимхай хүчдэлийн долгионууд юм. Механизмд байдал хяналт, AE шинжилгээ нь 100–1000 kHz мужид ажилладаг мэдрэмтгий дууны давтамжийн мэдрэгчдийг ашиглан эдгээр өндөр давтамжтай хүчдэлийн долгионуудыг илрүүлж, идэвхтэй гэмтлийн механизмууд — хагаралтын өсөлт, холхивчийн ховхролт, коррозийн хагаралт, мөн үрэлтийн процессууд — нь уламжлалт аргаар илрүүлэх боломжгүй байдаг чичиргээ шинжилгээ.
1. Тодорхойлолт: Дууны ялгарал (Acoustic Emission) гэж юу вэ?
Үндсэн санаа нь материал өөрөө дохионы эх үүсвэр болдогт оршино. Ачаалалтай эд анги урсан деформацид орж, хагарах эсвэл үрэлт үүсгэх үед энерги нь гэнэт орон нутагт чөлөөлөгдөж, хатуу биетийн дундуур жижиг хүчдэлийн долгион хэлбэрээр цацрагддаг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн хагаралтаас энерги чөлөөлөгдөж газар хөдлөлтийн долгион үүсгэдэгтэй төстэй юм. Иймд AE нь чичиргээний шинжилгээг нөхөж өгдөг: чичиргээ нь механик хөдөлгөөн машин бүрийн хэмжээнд илрүүлдэг бол AE нь материалын гэмтлийг микро түвшинд илрүүлж, ихэвчлэн гэмтэл үүсэхийг урьдчилан анхааруулдаг. Энэ нь удаан хурдтай тоног төхөөрөмж, даралтын сав, бүтцүүдэд чичиргээний шинжилгээ хэцүү эсвэл чухал гэмтлийн горимуудад мэдрэмтгий биш үед ялангуяа үнэтэй юм.
2. Дууны ялгарлын эх үүсвэрүүд
AE нь хадгалагдсан уян харимхай энерги гэнэт чөлөөлөгдөх ямар ч газарт үүсдэг. Механизмд гол эх үүсвэрүүд нь:
- Хагаралттай холбоотой: хагаралтын нэмэлт тэлэлт бүр хүчдэлийн долгион чөлөөлдөг; “амьсгалт” хагаралтууд нээгдэж, хаагдахдаа ялгаруулдаг; мөн микро хагаралт нь харагдах гэмтэл үүсэхээс өмнө ялгаруулалт үүсгэдэг. AE нь чичиргээний өөрчлөлтөөс сарын дараа хагаралтын идэвхжилтийг илрүүлж чаддаг — энэ нь голын хагарал эсвэл үргэлжлэх ядаргаа гэмтэл.
- Холхивчийн гэмтлүүд: хуулралтын үйл явцууд (өнхрөх замаас материал хуурах), гадаргуугийн хагаралтын тархалт, мөн оройтын харилцан үйлчлэл нь бүгд ялгаруулдаг, заримдаа envelope analysis ижил зүйлийг тэмдэглэхээс өмнө холхивчийн гэмтэл.
- Үрэлт болон элэгдэл: гулсах харилцан үйлчлэл, наалдах элэгдлийн үйл явцууд, мөн тосолгооны эвдрэл нь элэгдлийн хурдыг дагаж буй тасралтгүй ялгаруулалт үүсгэдэг.
- Материалын деформаци: хэт ачааллын дор уян налархай деформаци, нийлмэл материалын давхаргуудын салалт, мөн ширхэгийн тасралт нь тус бүр онцлог ялгаруулалт үүсгэдэг.
3. Хэмжилтийн систем
Зэрэгцээ килогерцээр дохиог барих нь стандарт акселерометрийн тохиргооноос огт өөр зориулалтын багажийн гинж шаарддаг.
AE мэдрэгчид
Резонансын пьезоэлектрик мэдрэгчид (100–1000 kHz) нь дууны холбогч бодисоор бүтэцтэй холбогддог. Тэдгээр нь дууны давтамжийн хүчдэлийн долгионуудад маш мэдрэмтгий боловч сонсогдох чичиргээнд зориуд мэдрэмтгий биш байдаг бөгөөд энэ нь шүүлтүүрээр зайлуулдаг — энэ нь өргөн зурвасын пьезоэлектрик акселерометр хэвийн чичиргээний ажилд ашиглагддаг.
Дохионы боловсруулалт
- Урьдчилсан өсгөгчүүд: сул дохиог кабелийн дуу чимээгээс дээшлүүлэхийн тулд мэдрэгч дээр шууд 40–60 dB өсгөлт хийх.
- Шүүлтүүрүүд: бага давтамжтай чичиргээ болон механик дэвсгэрийг үл тоомсорлодог 100–1000 kHz зурвас дамжуулах шат.
- Илрүүлэлт: уламжлалт спектрийн оронд босго давхталт, цохилтын тоололт, мөн энергийн хэмжилт.
- Шинжилгээ: амплитуд, үргэлжлэх хугацаа, энерги, мөн тоогоор тодорхойлох.
Гол параметрүүд
Диагностикийн гаралт нь статистикын багц — цохилтын тоо (ялгаруулалтын үйл явцын тоо), үйл явцын энерги (интегралчлагдсан дохионы энерги), RMS түвшин (тасралтгүй ялгаруулалтын идэвхжилтийн хэмжүүр), мөн амплитудын тархалт (үйл явцын хүндийн спектрийн) — чичиргээний шинжилгээний танил давтамжийн графикуудын оронд.
4. Механизмд хэрэглэх
AE нь гэмтэл микро түвшинд, удаан хөгждөг, эсвэл чичиргээний мэдрэгчдээс нуугдсан байх ямар ч газарт өөрийн байраа эзэлдэг:
- Холхивчийн мониторинг: чичиргээний шинж тэмдэг илрэхээс өмнөх эртний хуулралтыг илрүүлэх, тосолгооны нөхцөлийг үнэлэх, мөн үрэлт болон элэгдлийг хянах — холхивчийн бүрэн зураглалын хүчтэй нөхөх хэсэг.
- Хагаралтыг илрүүлэх: идэвхтэй хагаралтын өсөлтийг хянах, даралтын савын бүрэн бүтэн байдлыг хангах, нийлүүлэлтийн шалгалт, мөн өргөн хүрээний бүтцийн эрүүл мэндийн хяналт.
- Хүрд болон муфтын нөхцөл: шүдний харилцан үйлчлэлийн чанар болон тосолгооны хангалттай байдлыг үнэлэх, элэгдлийн хөгжлийг хянах, мөн муфтын элементийн бууралтыг ажиглах — уламжлалт хүрлийн гэмтэл ба муфтын гэмтэл диагностика.
- Бага хурдны тоног төхөөрөмж: ойролцоогоор 100 rpm-ээс доош хурданд уламжлалт чичиргээний шинжилгээ нь гэмтлийн энерги нь тархсан байдаг тул сул байдаг; AE нь хурднаас хамаарахгүй, тэг хурдтай байхад ч ажиллана.
5. Давуу талууд болон хязгаарлалтууд
AE нь бусад төлөвийн хяналтын аргаар бүрэн орлох боломжгүй боломжуудыг авчирдаг ч хэрэглэхэд шаардлага ихтэй.
Давуу талууд
- Өндөр мэдрэмж: микро түвшинд гэмтлийг илрүүлж, чичиргээнээс илүү эрт анхааруулга өгч, идэвхтэй гэмтлийн үйл явцыг явагдах үед нь илрүүлдэг.
- Эх үүсвэрийн байршлыг тодорхойлох: хэд хэдэн мэдрэгч нь AE эх үүсвэрийн байршлыг гурвалжин аргаар тодорхойлж, аль эд анги муудаж байгааг тодорхойлдог — нарийн төвөгтэй угсваруудад үнэ цэнэтэй.
- Хурднаас хамаарахгүй байдал: тэг хурдтай байхад ч ажилладаг тул даралтын савны шалгалт (эргэлтгүй) болон маш бага хурдны холхивчид тохиромжтой.
Хязгаарлалтууд
- Нарийн төвөгтэй байдал: тусгай тоног төхөөрөмж, мэргэжлийн мэдлэг шаарддаг; дохиог тайлбарлах нь нарийн төвөгтэй бөгөөд үндсэн чичиргээний хяналтын энгийн босго утгатай харьцуулах биш.
- Хязгаарлагдмал нэвтрэлт: өндөр давтамжийн долгионууд хурдан сулардаг тул мэдрэгчүүд эх үүсвэрээс харьцангуй ойрхон байрлах ёстой бөгөөд том бүтэц нь олон тооны мэдрэгч шаардаж болно.
- Орчны мэдрэмтгий байдал: цахилгаан шуугиан, санамсаргүй механик цохилтууд худал дохио үүсгэдэг тул чимээгүй хэмжилтийн орчин чухал.
Энэхүү нарийн төвөгтэй байдлын улмаас AE нь ихэвчлэн бусад аргуудыг орлохгүйгээр тэдгээрийн зэрэгцээ байрладаг. Энэ нь дуу чимээний шинжилгээ болон shock pulse method, мөн энэ нь эвдрэлгүй шалгалт.
6. Чичиргээний шинжилгээтэй нэгтгэх
AE болон чичиргээ нь хамтдаа хамгийн хүчирхэг бөгөөд тус бүр нөгөөгийнхөө харахгүй цэгийг хамардаг. AE нь эртний микро гэмтлийг илрүүлэхэд тэргүүлдэг; чичиргээ нь макро механик төлөвийг тодорхойлоход тэргүүлдэг, тухайлбал тэнцвэргүйдэл ба голуудын тэнхлэгийн зөрүү. Нийтлэг ажиллагааны урсгал нь AE-г анхааруулах утас болгон ашигладаг — энэ нь идэвхтэй гэмтэл байгааг тэмдэглэдэг — дараа нь эрчмийг баталгаажуулж, тодорхой гэмтлийг нарийн тодорхойлохын тулд чичиргээнд шилждэг. Хосолсон итгэлцэл нь аль нэг аргыг дангаар нь ашиглахад бодитойгоор илүү өндөр байдаг тул энгийн чичиргээний шинжилгээ хөтөлбөр нь ихэнх үйлдвэрийн гол хэсэг хэвээр байхад AE нь хагаралд мэдрэмтгий эд анги, бага хурдны хөрөнгөд зориулагддаг. Бодит байдал дээр, өдөр тутмын эргэдэг машин нь эхлээд Balanset-1A тэнцвэргүйдэл, голуудын тэнхлэгийн зөрүү, холхивчийн хандлагыг шалгахын тулд ашигладаг бөгөөд AE нь илүү хэцүү, удаан, эсвэл аюулгүй байдлын хувьд чухал тохиолдлуудад ашиглагддаг.
Товчхондоо, дууны ялгаралт нь материалын гэмтэл, деформацийн дууны давтамжийн стресс долгионуудыг сонсох замаар өвөрмөц эрт анхааруулах боломжийг санал болгодог. Энэ нь тусгай тоног төхөөрөмж, ур чадвар шаарддаг ч макро түвшний чичиргээний өөрчлөлт гархаас өмнө микро түвшинд идэвхтэй гэмтлийг илрүүлэх замаар хагаралд мэдрэмтгий эд анги, бага хурдны тоног төхөөрөмж дээр хамгийн эртний оролцоог боломжтой болгодог.
