Курсовая работа: Акустическая эмиссия при катодном наводороживании малоуглеродистых сталей и титановых сплавов

Дискретную АЭ используют также при контроле техноло­гических процессов, в ходе которых возможно образование тре­щин (сварка; закалка; диффузионное насыщение, например наводороживание и др.), а также для исследования и контро­ля коррозионного растрескивания, прочности, термопрочности, усталостного разрушения, а также процессов трения и изно­са. Непрерывную АЭ связывают с пластической деформаци­ей, коррозией материалов и другими физическими процессами.

Еще раз заметим, что при всех перечисленных процессах, как правило, можно наблюдать как дискретную, так и непрерыв­ную составляющие АЭ.

Следует различать информативные параметры отдельных импульсов дискретной АЭ, потоков импульсов и параметры не­прерывной АЭ. Импульсы или сигналы АЭ характеризуются амплитудой, длительностью, формой и временем появления. Поток сигналов дополнительно можно характеризовать сред­ней частотой событий, спектральной плотностью, амплитуд­ным, временным и амплитудно-временным распределениями, корреляционной функцией, средним значением и дисперсией. Каждая из характеристик связана с порождающим АЭ физи­ческим процессом, содержит информацию о его развитии или же о состоянии объекта исследования.

Для дискретной АЭ вводятся следующие информативные параметры:

1. Общее число импульсов - число зарегистрированных
импульсов дискретной АЭ за интервал времени наблюдения.

Само определение этого параметра говорит о его пригодно­сти для описания только потоков неперекрывающихся импуль­сов. Оно характеризует процессы, связанные с разрушением, и указывает на число отдельных актов зарождения и распростра­нения дефектов в материале или конструкции.

2. Активность АЭ - общее число импульсов, отнесенное к
единице времени.

Информативность этого параметра такая же, как и преды­дущего, но с большей детализацией во времени, что дает воз­можность наблюдать динамику процесса разрушения.

3. Суммарная АЭ - число зарегистрированных превышений (выбросов) АЭ-сигналов установленного уровня в течение заданного интервала времени.

В случае дискретной АЭ эта величина характеризует число событий с энергией, превышающей установленное пороговое значение. При регистрации дискретной АЭ теряется часть ин­формации, связанная с импульсами, амплитуда которых мень­ше установленного порога - уровня дискриминации. Кроме то­го, возможность произвольного выбора этого уровня делает па­раметр неоднозначным. Если производить счет недетектированных импульсов, представляющих затухающие осциллирую­щие сигналы, поступающие с пьезоприемника, что практику­ется довольно часто, то появляется дополнительная неодно­значность результатов, обусловленная многократной регистра­цией одного и того же первичного импульса. При этом крат­ность воспроизведения его в счетном устройстве зависит от уровня дискриминации, коэффициента затухания колебаний в объекте и преобразователе, а также характеристик приемно-усилительного тракта.

4. Скорость счета - число зарегистрированных превы­шений АЭ-сигналов установленного уровня в единицу времени.

Эта характеристика является производной суммарной АЭ по времени и обладает теми же недостатками. Некоторые авто­ры называют этот параметр интенсивностью АЭ.

5. Плотность вероятности амплитуды импульсов w(A) характеризует АЭ уже как случайный процесс. Эта функция определяет вероятность того, что амплитуда АЭ-импульса А₀ находится в интервале от А до А + dA:

Р {А < A₀ < А+ dA} = w{A)dA.

На практике чаще используют характеристику n(А), назы­ваемую амплитудным распределением импульсов. Эта функ­ция указывает количество импульсов, амплитуда которых за­ключена в малом интервале от А до A+dA . Если общее чи­сло зарегистрированных импульсов равно N , то амплитудное распределение связано с плотностью вероятности w(A) соот­ношением

n(А) = N*w(A),

причем

Функции w(A) и n(А) можно оценить по эксперименталь­ным данным, построив гистограмму распределения импульсов АЭ по амплитуде. Как известно, эта гистограмма отражает за­висимость количества импульсов n_i (или доли таких импуль­сов n_i /N), амплитуда которых заключена в малом интервале от А_i до A_i + ,от величины амплитуды А_i . Нетрудно уста­новить взаимосвязь между этими функциями:

Nw(A_i )= n(A_i ) = n_i .

Определив по экспериментальным данным с использованием этих соотношений набор значений функций w(A_i ) и n(A_i ), в дальнейшем, например при помощи системы распределений Пирсона, можно подобрать аналитические вы­ражения для описания функций w(A) или n(А).

6. Распределение временных интервалов между от­дельными АЭ-импульсами содержит важную информацию о физике явления и характере его развития. При взаимной независимости и одинаковой вероятности элементарных событий их последовательность (поток событий) описывается законом Пуассона. Если поток стационарен, то распределение интерва­лов времени между импульсами АЭ подчиняется экспоненциальному закону

причем среднее значение временного интервала между импуль­сами составляет величину . Справедливо и обратное утверждение - при экспоненциальном распределении интерва­лов между отдельными событиями, последние распределены по закону Пуассона. Такое заключение свидетельствует об отсут­ствии взаимосвязи отдельных событий, что само по себе слу­жит важной информацией о характере процесса. Например, о делокализованном разрушении материала конструкции.

7. Амплитудно-временное распределение импульсов АЭ n(A;t) – функция, указывающая количество импульсов АЭ dN, зарегистрированных в промежутке времени от tдо t+dtамплитуда которых заключена в интервале от А до А + dA:

dN = n(A,t)dAdt.

Если эту функцию проинтегрировать по времени от 0 до Т - времени регистрации АЭ, найдем амплитудное распределе­ние импульсов АЭ, а проинтегрировав еще раз по амплитуде, получим общее число импульсов за время регистрации:

Другими словами, амплитудно-временное распределение отра­жает изменение амплитудного распределения импульсов АЭ во времени.

8. Спектральная плотность S(w) дискретной АЭ совпада­ет с соответствующей характеристикой случайного процесса и равна мощности процесса в единичной полосе частот.