Разделы: Физика
Размещена 08.11.2024. Последняя правка: 13.11.2024.
Просмотров - 201

РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО ДЕФЕКТОСКОПА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ТРЕЩИН И РАЗЛОМОВ В БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ. (Часть 1)

Ашрапов Улугбек Товфикович

кандидат технических наук

Институт ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан

старший научный сотрудник

Каримов Юрий Нариманович, ведущий инженер, Институт ядерной физики Академии наук, Ташкент, Узбекистан

УДК 621.315.612

Введение.

В настоящее время безопасная и надежная работа гидротехнических сооружений является важнейшей задачей для обеспечения глобальной экологической безопасности. В 2009 году происшедшая авария в Саяно-Шушенском ГЭС (Хакасия, Россия) или в 2020 году прорыв дамбы Сардобинского водохранилища (Сырьдарьинская область, Узбекистан) показали, что для предотвращения техногенных аварий имеет актуальное значение надежный контроль и непрерывный мониторинг за состоянием конструкционных материалов гидротехнических сооружений. В Узбекистане эксплуатируются свыше 60 гидротехнических сооружений (ГТС), из них более половины построены более 70 лет тому назад. С течением времени основная часть элементов ГТС изнашивается и требуется их мониторинг технического состояния в on-line режиме, опирающегося на обработку и анализ данных натурных наблюдений за состоянием ГТС. Обеспечение безопасной и надежной работы гидротехнических сооружений является важнейшей задачей, направленной на обеспечение экономической, социальной и экологической безопасности в глобальном масштабе и в этой связи приобретает актуальное значение проведение научных исследований по разработке высокочувствительного метода и прибора по автоматизированному мониторингу состояния ГТС. В работе [1] описан мобильный диагностический комплекс "Струна" для оперативной оценки аварийности зданий и сооружений.

Цель исследования. Разработка, изготовление, градуировка акустико-эмиссионного (АЭ) дефектоскопа для определения трехмерных координат развивающихся дефектов и трещин в бетонных конструкциях гидротехнических сооружений. 

Научная новизна. В работе изложены результаты  разработки и создания пьезодетектора АЭ дефектоскопа для непрерывного контроля и мониторинга за состоянием ГТС. Исследование может явится основой по созданию технологических измерительных приборов нового поколения сверхвысокочувствительныхАЭ датчиков  работающих в диапазоне от 0,1 Гц  до  200 кГц [2], которые будут использоваться в системах сейсмо- и акустолокации, мониторинга и предсказания прочностных характеристик инженерных и строительных объектов на сверхранней стадии. Впервые разработан и изготовлен АЭ дефектоскоп для регистрации упругих импульсных АЭ сигналов, возникающих в объекте контроля ГТС во время образования трещин и разломов. 

Задачи исследования.
- Теоретические расчеты упругих и шумовых характеристик пъезопреобразователя и определены характеристики собственных шумов усилителя электрических сигналов, определение минимального значения показателя «сигнал/шум»;
- Выбор пъезопреобразователя с необходимыми оптимальными рабочими параметрами;
- Разработка электрической схемы для определения рабочей частоты пъезокерамики;
- Разработка чертежа пьезодатчика и изготовление корпуса пъезодатчика   из нержавеющей стали;
- Изготовление эталона для пьезодатчика из алюминиевого сплава марки Д16Т с размерами: длина – 250 мм, высота – 5 мм, диаметр – 2 мм;
- Изготовление широкополосного предварительный усилителя с полосой   пропускания от 100 кГц  до 1000 кГц  и с  коэффициентом усиления   40 дБ;
- Сборка и наладка АЭ дефектоскопа;
- Градуировка АЭ дефектоскопа;
- Лабораторные испытания АЭ дефектоскопа.

 Полученные результаты.

В бетонном объекте гидротехнического сооружения источниками АЭ импульсов являются локальные области, в которых происходит динамическая перестройка структуры материала в виде пластической деформации, фазовых превращений, роста трещин, различных видов физико-химических процессов. АЭ может проявляться двояко: как непрерывный сигнал, состоящий из большого количества дискретных элементарных событий, так и переменно возникающий сигнал, состоящий из нескольких элементарных событий в определенный промежуток времени. АЭ возникает в микропроцессах, обусловленных движением мельчайших элементов твердых тел, а также в макроявлениях, связанных с разрушением  конструкций материалов.  При этом приводится к деформированию твердого тела с возникновением упругих волн, как слабый непрерывный шум, получивший название непрерывной акустической эмиссии.  

В случае, когда состояние твердого тела далеко от равновесного, возможны процессы лавинного типа, при котором энергия возникающей упругой волны может  много порядков превосходить энергию упругих волн при непрерывной эмиссии. Подобная эмиссия, характеризующаяся дискретностью и большой амплитудой, получила названия взрывной, или дискретной АЭ.  Типичный пример такого процесса – разрушение материала, поэтому взрывную эмиссию обычно наблюдают при зарождении и роста трещин. Связь взрывной эмиссии с разрушением целостности материала послужила основой для развития методов прогнозирования разрушения конструкций и их эксплуатационного контроля.  Необходимая для возникновения взрывной эмиссии энергия поступает либо от внешнего силового источника, деформирующего исследуемый объект, либо освобождается за счет изменения энергетического состояния объекта, например при фазовом превращении – за счет энергии превращения. Энергия отдельных вспышек взрывной эмиссии, связанной с разрушением конструкций, до 10–14 порядков превосходит энергию отдельных сигналов непрерывной эмиссии [3]. При наличии внешней силы или внутренних механических напряжений попеременно чередуются периоды, когда трещина имеет стабильность, но происходит нарастания пластической деформации ее вершины, и периоды, когда трещина быстро изменяет свою длину, переходя в новое состояние неустойчивого равновесия. Последний процесс характеризуется перемещением фронта трещины около звуковой скорости, а быстрая перестройка поля упругих напряжений порождает упругую волну, регистрируемую как взрывная АЭ. Взрывная АЭ используется для: прогнозирования разрушения элементов конструкций; исследования и контроля коррозионного растрескивания; контроля термо-прочности материалов; контроля технологических процессов, таких, как закалка, сварка, диффузионное насыщение; изучения и контроля усталостного разрушения. Возникновение непрерывной АЭ связано с процессом деформирования твердых тел, не сопровождающимися трещинообразованием. К таким процессам следует отнести упругое и пластическое деформирование, а также мартенситные превращения, сопровождающиеся изменением объема и, следовательно, деформацией объекта.  Причинами, непосредственно порождающими непрерывную АЭ являются: процессы двойникования, зернограничное скольжение, отрыв дислокационных скоплений от точек закрепления, распад дислокационных скоплений и др. Исследование формы сигналов и их спектрального состава дает возможность судить о происхождении АЭ сигнала. АЭ в процессе нагружения материалов позволяет обнаружить ранние стадии трещинообразования, предшествующие хрупкому разрушению конструкций. Поэтому, в данной работе основные исследования были направлены на установление количественных и качественных связей между параметрами АЭ  и характером развитии микротрещин в материалах и элементах конструкций. В ГТС упругие колебания и волны могут быть образованы намеренно при помощи генератора импульсов. В этом случае, в пьезопреобразователе АЭ дефектоскопа образуются электрические сигналы в виде значений параметров взаимодействия упругих колебаний и волн с исследуемым объектом и такой режим измерений называется активным.  Примеры активных режимов измерений это: импульсные эхо методы, ультразвуковые методы, резонансный метод измерений. Упругие колебания и волны могут быть образованы самопроизвольно в результате образования трещин и разломов в конструкционных материалах ГТС от воздействия на них внешних факторов, таких как статические механические нагрузки, высокое давление, высокая и низкая температура, факторы коррозии и другие. Самопроизвольно возникающие волны называются волнами акустической эмиссии («acoustic emission» – звуковое излучение). При измерении волн акустической эмиссии в пьезопреобразователе образуют электрические сигналы в виде значений параметров этих акустико-эмиссионных волн, и такой режим измерений называется пассивным. Результаты пассивных акустических измерений труднее поддаются анализу из–за неопределенности параметров упругих колебаний и волн в местах их возникновения. При применении режима пассивных измерений задача исследования состоит в изучение характеристики АЭ сигналов воздействующих на пьезопреобразователь. Кроме того, для детектирования АЭ сигналов возникающих при образовании трещин и разломов в ГТС важное значение имеет расчет рабочих параметров пьезопреобразователя и его конструирование. Обеспечение удовлетворительных метрологических характеристик пьезопреобразователя, его высокой чувствительности и стабильной работы в условиях воздействия не него агрессивных сред (влаги, давления, температуры) обеспечивается при создании методов эксплуатации пьезодетектора АЭ дефектоскопа в реальных условиях его эксплуатации. При этом необходимо достижение согласованности пьезопреобразователя с усилителем электрических сигналов, который в значительной степени определяют сохранение достигнутой чувствительности и стабильной работы АЭ дефектоскопа. Надежная и стабильная работа АЭ дефектоскопа во многом зависит и от его рациональной конструкции, т.к. сохранение ряда конструкционных особенностей в электронной части АЭ дефектоскопа существенно снижают воздействие на него электромагнитных шумов и импульсных помех исходящих из внешних источников шумов. Только при эффективной работе АЭ дефектоскопа и при детектировании АЭ сигналов возникающих при образования трещин и разломов в исследуемом объекте контроля можно получить количественную и качественную информацию о состоянии ГТС. АЭ метод позволяет определять трещины и разломы, имеющие наноразмерные величины, поэтому использование данного инновационного метода обеспечит создание новейшего АЭ дефектоскопа для неразрушающего контроля конструкционных материалов ГТС. С помощью пъезодатчика АЭ дефектоскопа, который установливается на поверхности бетонных конструкциях ГТС можно будет проводить непрерывные наблюдения за возникновением и образованием трещин и разломов с целью прогнозирования и предупреждения надвигающейся опасности разрушения ГТС. 

Пъезокерамика наиболее широко используемый пъезоэлектрический материал, получаемых методами керамического производства. Отличительной особенностью пъезокерамики является ее высокие пъезоэлектрические характеристики и диэлектрическая проницаемость. Пъезокерамические материалы представляют собой твердые растворы, в которых подбором соотношения компонентов и введением модифицирующих добавок достигается некоторый оптимальный набор свойств материала. Принцип работы пьезопреобразователей основан на пьезоэлектрическом эффекте, заключающимся в преобразование механических колебаний в электрические. Активный элемент - пьезоэлемент изготавливают из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, а торцевые поверхности его металлизированы и являются электродами. При подаче на них электрического напряжения пьезоэлемент изменяет свою толщину вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта. Если пьезоэлемент воспримет импульс давления, то на его обкладках вследствие прямого пьезоэффекта, появятся электрические разряды, т.е. происходит преобразование механических колебаний в электрические и возникновение электрических зарядов при деформации
пьезоэлемента под действием силы Р (рис. 1) 

Рис. 1. Эффект прямого пьезоэффекта.

В технических условиях пьезокристалла содержатся стандартные характеристики пъезоматериала, которые недостаточные для решения вопросов, связанных с проектированием и применением акустико-эмиссионных измерительных систем, работающих во влажных условиях и низких температурах. Поэтому, необходимо проведение дополнительных исследований свойств пъезокристалла. Методика измерений должна бить максимально простой и обеспечивать регистрацию изменений основных свойств под воздействием влияющих факторов, тогда как абсолютные значения измеряемых величин могут быть измерены более грубо, а для нормальных условий даже взяты из технических условий. Таким требованиям отвечают динамические методы определения свойств преобразователей, основанные на регистрации их электрических параметров при возбуждении переменным электрическим напряжением.
Для определения основных пъезоэлектрических и механических констант пьезопреобразователя ЦТС- 19 была создана простейшая электрическая схема, показанная на рис. 2.

Рис.  2.  Электрическая схема для определения свойств пьезокристалла типа ЦТС- 19:1–частотомер, 2–генератор высокой частоты, 3–вольтметр с высоким входным сопротивлением (~1 МОм).

Используя приведенную электрическую схему, определяли электрическую емкость, а также  частоты, соответствующие максимальному (f_m)  и минимальному (f_n)  значениям собственного резонанса пъезопреобразователя.  На основе полученных значений теоретическим методом вычислялись все необходимые параметры пъезопреобразователя ЦТС- 19 (таблица 1). Значения пъезоэлектрических коэффициентов полученных при помощи теоретического расчета физических характеристиках пьезокерамики типа ТЦС-19 (титанат-цырконат-свинец) свидетельствуют о возможности эффективного возбуждения и регистрации АЭ колебаний (таблица 1).

Таблица 1.   Основные физические характеристики   пьезокерамики типа ТЦС-19.                                                                                    

Физические характеристики	Значения
Частотная постоянная   kh ,  кГц . мм Плотность, 103  кг / м3 Пъезомодуль,  10-12  Кл / Н: d33                                               d31 Диэлектрическая проницаемость  εзз,10-11 ф/м Коэффициент электромеханической связи k33 Пъезоконстанта eзз,  Кл / м2 Пъезоконстанта деформации  hзз,  109 В/м Модуль Юнга   Е′ ,  1011  Па Коэффициент Пуассона	1650 7, 40 250 120 1551 0, 4 16 12 0,7 0,33

Выбор размеров пьезокерамики в значительной степени произволен и определяется интервалом частот регистрации. Как показывает практика высокую чувствительность к акустическим сигналом проще получить в диапазоне частот 100–350 кГц. Размеры пластины связаны с частотой регистрации соотношением:

Н≈1900/f_о,

где: Н-размер пластины, мм; f_о– центральная частота полосы регистрации, кГц.

При таком выборе размеров пьезокерамики обеспечивается резонансный режим работы преобразователя, и, соответственно увеличение амплитуды сигналов. Нами использованы пъезоэлементы диаметром 16 мм  и толщиной 8  мм, при этом наибольшая чувствительность пьезоэлемента наблюдалось на частотах 120 и  310 кГц, что соответствует радиальному и толщинному резонансу пъезоэлемента. При размерах пъезоэлемента 10мм x 3мм резонансные частоты составляли 195  и  635 кГц.   При использовании пъезоэлемента из керамики ТЦС–19, имеющего форму круглой пластины диаметром 16 мм и толщиной 8 мм обладал четко выраженный резонанс на частоте 120 кГц, соответствующей радиальным колебаниям пластины. 

По разработанному чертежу был изготовлен корпуса пъезо-датчика специальной конструкции [4] из нержавеющей стали марки 12х18Н10Т, обеспечивающий  работы датчика во  влажной атмосфере и низкой температуре. Пьезодатчик - это пьезоэлектрический преобразователь, представляющий собой систему, в которой электрические и механические характеристики АЭ дефектоскопа взаимосвязаны. Общий вид пьезодатчика, регистрируемого акустического сигнала объекта показан на рис. 3.

Рис. 3. Конструкция пьезодатчика: 1–фторопластовая втулка, 2–пьезоэлемент, 3–токопроводящий стержень,  4–пружина. 

Если объект исследования  находится в доступных условиях, то пьезодатчик может быть соединен с ним непосредственно, что обычно обеспечивает наиболее высокую чувствительность АЭ дефектоскопа. Если объект исследования не доступен, то наиболее целесообразным способом передачи АЭ сигналов на пьезопреобразователь - это применение звукопроводов в виде тонких длинных стержней или пластин (полос). Аналогичный способ используется также при настройке пьезодатчиков, что и применялся нами для испытания пъезодатчика.  При настройке пеъзодатчика звукопровод в виде узкой тонкой пластины (или проволки) находится в непосредственном контакте с пъезоэлементом. Стальной корпус пъезодатчика закреплялся на массивном основании, установленном на резиновой прокладке для лучшей виброизоляции. К корпусу двумя винтами закрепляется накладка, зажимающая исследуемый образец (звукопровод). Пеъзоэлемент прижимается к образцу через масляную прослойку медным штырем, являющимся входным электродом входного каскада предварительного усилителя, собранного на плате. Прижимное усилие обеспечивается пружиной, навитой на штырь, боковое смещение пъзоэлемента предотвращается втулкой из изоляционного (фторопластового) материала.  

Регистрации непрерывной АЭ при электромеханическом взаимодействии металлов с агрессивной средой, в частности с электролитом, используется для регистрации акустических сигналов при коррозии металлов под напряжением [5,6].   Данный способ, был использован нами для определения полосы пропускания, чувствительности и шумовых характеристик пъезодатчика, а также для настройки пьезодатчика. При этом в качестве коррозионной среды был использован  водный раствор хлорида натрия (5%-ный и 10%-ный растворы), а электродом служил металлическая полоска, изготовленная из алюминиевого сплава  марки Д16Т  с размерами  300мм х 5мм х 2 мм.    Данный способ позволял существенно повысить эффективность исследований коррозии под напряжением, поскольку  были зарегистрированы как звуковые сигналы, сопровождающие начальную стадию процесса, так и упругие волны, порождаемые растрескиванием. Способ с использованием шума при электрохимических процессах позволяет осуществить относительную градуировку и настройку АЭ аппаратуры на максимальную чувствительность   ~ 10^{– 6} В. Для градуировки и настройки датчика нами была использована разработанная в [7] простая электрическая схема, позволяющая быстро и с помощью общедоступных средств настроить АЭ – аппаратуру и определить ее чувствительность. 
Для настройки пъезодатчика после достижения стационарного уровня шума, контролируемого  по скорости счета АЭ – импульсов на выходе при некотором уровне дискриминации, с помощью регулятора усиления усилителя прибора, добивались заданные значения средней скорости счета – примерно 1000–3000  имп. / сек. Воспроизводимость результатов при подобном способе настройки находится в пределах статистической погрешности определения скорости счета, среднеквадратическое значение которой равнялось  1,5 – 2,5 %  для указанных выше скоростей счета.  Эффективность работы  пъезодатчика  проверялись исследованием физического процесса, происходящего на поверхности образца, погруженного в агрессивную жидкость, причем последнюю довели до кипения, чтобы сократить время до появления признаков разрушения. Разрушения связаны с коррозионным растрескиванием, вызывающим сигналы АЭ с большими амплитудами. Устройство показанная на рис. 4 является наиболее простым в исследованиях коррозия металлов под напряжением.


 Рис. 4.  Схема установки для градуировки пьезодатчика с использованием электрохимического шума:  1 – компьютер,  2 – блок преобразования сигналов, 10 – коррозионная среда,  11 – источник постоянного тока (12 В),  R – магазин сопративлений.

Из рис. 4 можно увидеть, что образец (6)  зажимается в держателе корпуса пъезодатчика (3), который, в свою очередь, с помощью крепящих колец (4) притягивается к крышке ячейки (8). Кроме образца в электролит (10) погружается вспомогательный электрод (7) и термопара. Для уменьшения влияния вибраций ячейка устанавливался на лист из микропористой резины (9). Этим же целям служит прокладка (9) из той же резины, на которую опирается корпус пъезодатчика (3). Погружаемую в коррозионную среду часть образца эталона покрывали защитным лаком, за исключением подвергающегося воздействие коррозионной среды «окна»  с одной стороны образца размером  (20х5) мм ², т. е. площадью 1 см² (рис. 5). 

Рис. 5. Схема эталона для настройки пьезодатчика. 

При воздействии коррозионной среды на поверхность эталона с площадью 1 см² коррозионный процесс дает статистически усредненную картину, так как размеры отдельных структурных составляющих образца эталона много меньше  минимального размера экспонируемой области (5 мм). Кроме того, при такой площади еще не требуются большие электрические токи для создания нужной поляризации и не наблюдается заметного разогрева ячейки вследствие прохождения через нее тока (0,1–0,4 A). При этих условиях исследуемый образец эталона является одновременно и звукопроводом, механически соединенным непосредственно с пъезоэлементом, что позволило избежать потери энергии акустико-эмиссионного сигнала при передаче из зоны исследования к регистрирующей аппаратуре.
Она позволяет реализовать режимы испытаний, распространенные в практике коррозионных исследований, с одновременной регистрацией акустических эффектов, даже весьма незначительных.  Кроме того, диски из пеъзокерамики типа ТЦС-19 из-за большого значения «поперечного» коэффициента электромеханической связи  k₃₁ хорошо возбуждался на частотах радиальных резонансов, их использовали для повышения чувствительности преобразователя  в полосе частот вблизи собственных резонансов.  Например, чувствительность датчика на  частоте 120 кГц, соответствующий радиальным колебаниям пластины при добротности около 10 равно  ≈ 3 ^. 10 ^{- 6} В / Па.  Эта более низкое значение, более высокая – расчетная чувствительность должна быть в пределах 10^-12÷10^–11  В/Па.

Внешние помехи обусловлены электромагнитными воздействиями  непосредственно на элементы электронной аппаратуры и преобразователи, а также мешающими акустическими и механическими воздействиями, как на объект исследований, так и на АЭ – преобразователи. Последний вид помеха наиболее трудно устраним, поскольку мешающие сигналы сходны с регистрируемым процессом.   Источниками таких помех являются: 1) шум – работающей установки – шум перемещающихся деталей и узлов, движущегося теплоносителя, вибрации, трения в узлах нагружающего устройства и т. п.; 2) окружающий шум – шум соседних устройств, люди, движущиеся предметы, ветер и  т. п.;  3)  АЭ – в объекте, не связанных с изучаемым явлением, например эмиссия,  обусловленная дислокационными механизмами,  при контроле трещинообразования.   

Для подавления мешающих акустических помех используют их отличие от регистрируемых сигналов по спектральным, амплитудным и временным характеристикам. Нами используется регистрация сигналов по амплитудному анализу, которая считается в настоящее время более перспективным методом. Такой анализ сигнала позволял легко подавить (срезать) ложных сигналов дискриминатором, объединенным с предварительным  усилителем. Поскольку окружающий шум ограничен сверху частотами порядка 50–100 кГц [8,9], устранение низкочастотных составляющих позволяло существенно ограничить прохождение на регистратор ложных сигналов, связанных с шумом. С распространением на расстояние сильно уменьшается высокочастотная составляющая АЭ – сигнала. Эта ситуация была учтена нами при выборе полосы пропускании предварительного  усилителя, т. е. она  выбрана в интервале частот от  100 кГц до 1000 кГц. Если пьезоэлемент нагружен на активное сопротивление  усилительного каскада R_вх, то дисперсия шума убивает пропорционально активной составляющей импеданса электрической  цепи из параллельно включенных Z_пп и  R_вх . При малых по сравнению с  Re[Z_пп (ω)] значениях  входного сопротивления усилителя среднеквадратическое значение шумового напряжения на его входе пропорционально  _вх ,  а напряжение сигнала - R . По этому стремились  повысить входное  сопротивление усилителя до значения 2 кОм , при этом шунтирование пьезоматериала входной цепью усилителя можно было пренебречь. Среднеквадратические значения уровня шума, приведенного к входу предварительного усилителя при полосе пропускания в сотни килогерц порядка единиц микровольт. С учетом этих требований нами разработан предварительный усилитель АЭ сигнала с использованием во входном каскаде малошумящей микросхемы  КР544УД2.  Усиленный по напряжению сигнал пропускался через фильтр, имеющий полосу пропускания от 100 кГц  до  1000 кГц, и дополнительно усиливался с помощью  усилителя, собранного на микросхеме типа КР544УД2. С выхода усилителя сигнал подавался на вход дискриминатора, показанного на микросхеме  КР544СА3 (рис. 6).

Рис. 6.   Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя акустико-эмиссионного дефектоскопа [4].

Уровень дискриминации определяется соотношением выходных сопротивлений  100 Ом  и 100 Ом  и имеет значение 10 мВ. 

Коэффициент усиления предварительного усилителя равен   40  дБ. Усилитель с  дискриминатором смонтирован на печатной плате, размещаемой непосредственно в корпусе пьезодатчика. Питание предварительного усилителя с дискриминатором осуществляется по высоковольтному кабелю, по которому сигналы передаются через блок преобразования в компьютер. Применение данной схемы позволило повысить помехозащищенности усилителя по цепям питания. Отметим, что истинная полоса пропускания зависит не только от обычно указываемой полосы пропускания усилителя, но и от режима работы преобразователей, в основном и определяющих эту полосу.  Таким образом, различие амплитудных распределений решается достаточно просто; в тракт прохождения сигналов включается дискриминатор уровня сигналов, пропускающий на выход регистратор лишь сигналы, амплитуда которых превосходит уровень дискриминации. 

Заключение. 

1. Проведены теоретические расчеты упругих и шумовых характеристик пъезопреобразователя и определены характеристики собственных шумов усилителя электрических сигналов и определено  минимальное значение показателя «сигнал/шум».

2.  Теоретическим путем рассчитаны  пъезоэлектрические константы пьезокристалла ТЦС-19 и  определены его электрические параметры для согласования этих параметров с входом  в предварительный электрический усилитель.                  

3. Разработана электрическая схема, по которой определены рабочие частоты пъезокерамики: при размерах пьезокерамики Φ=10мм, h=3мм частоты составляли 195 и 635 кГц, а при размерах пьезокерамики Ф=16мм , h=8мм преобладал четко выраженный резонанс на частоте 120 кГц.

4. Разработан чертеж пьезодатчика и на его основе изготовлен корпус пъезодатчика из нержавеющей стали марки 12х18Н10Т с размерами: диаметр - 55мм, длина - 80мм,

5. Изготовлен образец эталона для настройки пьезодатчика из  алюминиевого сплава  марки Д16Т  с размерами:  300мм х 5мм х 2мм. 

6. Изготовлен широкополосный предварительный усилитель электрических сигналов с полосой пропускания  от 100 кГц  до 1000 кГц  и с коэффициентом усиления  40  дБ.

7. Усилитель с  дискриминатором смонтирован на печатной плате, размещаемой непосредственно в корпусе пьезодатчика. Питание предварительного усилителя с дискриминатором осуществляется по высоковольтному кабелю, по которому сигналы передаются через блок преобразования в компьютер.

1. Нигметов Г.М. Этапы научно-технического становления мобильного диагностического комплекса «Струна». Технологии гражданской безопасности. 2021, Т.18, С.127-130; 2. Долгополов Н. В. Вестник нанотехнологий. Система безопосности, 2006, № 5, C. 1 – 7; 3. Баранов В.М., Молодцов К.И. Акустико-эмиссионные приборы ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1980, 143 c.; 4. Ашрапов У.Т., Алимов Г.Р., Салямова К.Д., Естифеева А.Г. Разработка акустико-эмиссионной системы для контроля образования трещин в бетонных конструкциях гидротехнических сооружений, Труды II Всерос. научно-практический. Конф. посвященный 55-летию кафедры гидрологии и природопользования ИГУ «Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России». Иркутск, Россия, 5–7 июня 2019 г. / ФГБОУ ВО «МГУ». С.107-121; 5. Zhang Z.,Feng Н., Zhao W, Li M. Application of acoustic emission technology in hydraulic pressure test of nuclear power plant. 4th International Symposium on Resource Exploration and Environmental Science. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 514. 2020. 042039; 6. Баранов В.М., Молодцов К.И., Герасимова В.В., Емельянцева З.И. Доклады IX Всесоюзной акустической конференции. М., 1978, С. 27 – 31; 7. Баранов В.М., Губина Т.В. Техника радиационного эксперимента. М.: Атомиздат, 1981, Вып. 9., С. 55 – 61; 8. Щербинский В. Г., Алешин Н. П. Ультазвуковой контроль сварных соединений. М.: Изд. МГТУ, 2000, 230 c.; 9. Чиркова А. Г. Опасный производственный объект технологической системы: методы определения опасности и оценка технического состояния. Уфа: Изд. УГНТУ, 2004, 133 c.

Рецензии:

12.11.2024, 17:24 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Трудно сказать не специалисту в этой области, является ли эта работа полностью или в какой-то части пионерской, но её чтение вызывает желание рекомендовать к опубликованию в данном журнале. На внешний взгляд, все признаки научной принадлежности статьи есть. Немного грамматики типа: "градуировки" вместо "градуировке" и др. Интересно, знаком ли автор, авторитетный учёный и ещё более авторитетный рецензент, с работами учёных МЧС России из ФЦ ВНИИ ГОЧС по уникальным средствам неразрушающего контроля сооружений при различной степени землетрясений? Ссылка бы на комплекс "Струна" был бы неким реверансом этим учёным из института, в котором рецензент прослужил около 10 лет. Работа рекомендуется к печати. А рецензент ещё больше зауважал Улугбека Товфиковича, в институте которого рецензент некогда делал доклад по краткосрочному прогнозированию землетрясений совместно с коллегами из полигона Янги-Базар.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий