РД 03-300-99

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ГОСГОРТЕХНАДЗОРА РОССИИ

ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ,
 ПРИМЕНЯЕМЫМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ*

     

Дата введения 1999-10-01

* ПОДГОТОВЛЕНЫ Самарским филиалом АООТ "Оргэнергонефть" и Российским научным центром "Курчатовский институт" при участии специалистов Госгортехнадзора России.

Редакционная комиссия: А.А.Шаталов, Н.А.Хапонен, В.А.Баранов, Ю.А.Семенов, И.П.Песоцкий, Г.М.Селезнев.

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Госгортехнадзора России от 15.07.99 N 53.

Преобразователь акустической эмиссии (ПАЭ) является важнейшим элементом прибора (системы) акустико-эмиссионного (АЭ) неразрушающего контроля. ПАЭ преобразует акустический сигнал АЭ-процесса в электрический сигнал, параметры которого используются для оценки источников АЭ.

Особенностью применения ПАЭ при контроле промышленных объектов являются, как правило, относительные измерения параметров АЭ и определение характерных зависимостей параметров АЭ-сигнала от параметров нагружения.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие Требования распространяются на контактные, прямые, пьезоэлектрические ПАЭ, используемые для контроля промышленных объектов, а также при исследованиях АЭ в лабораторных условиях, и устанавливают методы определения основных параметров ПАЭ.

Требования регламентируют использование как аналитических, так и экспериментальных методов для определения параметров ПАЭ.

В основу экспериментальных методов определения параметров положена реакция ПАЭ на динамическое смещение, нормальные поверхности калибровочного блока (объекта), на который устанавливается ПАЭ.

Требования не регламентируют определение характеристик направленности ПАЭ и использование различных типов волн.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

     
2.1. Перечень параметров и технических характеристик ПАЭ

Приведен в приложении А.

2.2. Основные параметры преобразователей акустической эмиссии

2.2.1. Коэффициент преобразования ПАЭ - , определяемый как отношение - максимального значения импульсной переходной характеристики ПАЭ (далее - импульсная характеристика) к - максимальному значению акустического сигнала (смещению частиц поверхности стандартного блока или контролируемого объекта) эталонного источника непосредственно под ПАЭ либо вблизи него, .

Коэффициент преобразования ПАЭ имеет размерность (В/м), имеет размерность (В), имеет размерность (м).

2.2.2. - число выбросов импульсной характеристики положительной полярности, превышающее уровень 0,1. Измеряется числом выбросов. Типичная импульсная характеристика ПАЭ с обозначением основных измеряемых параметров приведена на рис.1. Для упрощения записи индекс () в обозначении рекомендуется опускать и использовать обозначение .

Рис.1. Типичная импульсная характеристика ПАЭ

2.2.3. - период основных колебаний импульсной характеристики. Измеряется в секундах.

2.2.4. - энергия импульсной характеристики, оценивается в джоулях. Энергия рассчитывается с использованием интеграла

,

где    - импеданс цепи, в которой определяется энергия импульсной характеристики ПАЭ;

          - мгновенное значение импульсной характеристики ПАЭ.

Основные параметры ПАЭ должны быть приведены в паспорте ПАЭ (приложение Б).

2.3. Технические характеристики преобразователей акустической эмиссии

К основным техническим характеристикам ПАЭ относятся:

2.3.1. Вид (конструктивный) ПАЭ:

однополюсный или дифференциальный;

резонансный, широкополосный или полосовой;

совмещенный с предусилителем (передатчиком) или не совмещенный.

2.3.2. Габаритные размеры.

2.3.3. Масса (кг).

2.3.4. Диапазон рабочих температур (°С).

2.3.5. Длина кабеля (расстояние уверенного приема при телеметрии, м).

2.3.6. Физическая емкость ПАЭ (Ф).

2.3.7. Сопротивление изоляции (Ом).

2.3.8. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).

2.3.9. Требования по надежности (безотказность, долговечность, сохраняемость). Гарантийный срок (лет).

2.3.10. Требования к условиям транспортирования и хранения.

Основные технические характеристики должны быть приведены в паспорте на ПАЭ (приложение Б).

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И
ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ

Преобразователи АЭ классифицируются следующим образом.

3.1. По значению коэффициента преобразования ПАЭ разделяются на четыре класса.

3.1.1. Классы преобразователей АЭ:

ПАЭ первого класса - преобразователи, имеющие чувствительность менее 50·10 В/м.

ПАЭ второго класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (50-100)·10 В/м.

ПАЭ третьего класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (100-200)·10 В/м.

ПАЭ четвертого класса - преобразователи, имеющие чувствительность, превышающую 200·10 В/м.

3.1.2. Требования к коэффициенту преобразования ПАЭ и рекомендации по применению.

ПАЭ первого класса.

К ПАЭ первого класса относятся конденсаторные преобразователи и преобразователи на основе лазерных интерферометров. Указанные преобразователи рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ второго класса.

К ПАЭ второго класса относятся широкополосные преобразователи, использующие пьезоэлектрический активный элемент. Рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ третьего класса.

К ПАЭ третьего класса относятся полосовые и резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при лабораторных исследованиях. Допускается использовать при контроле промышленных объектов малых и средних размеров, когда расстояние между ПАЭ не превышает 0,5-1,0 м.

ПАЭ четвертого класса.

К ПАЭ четвертого класса относятся резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

3.2. По частотному диапазону ПАЭ подразделяются на следующие типы.

3.2.1. Типы преобразователей АЭ:

низкочастотные - рабочая частота до 50 кГц;

стандартные промышленные - 50-200 кГц;

специальные промышленные - 200-500 кГц;

высокочастотные - рабочая частота свыше 500 кГц.

3.2.2. Требования к частотному диапазону преобразователей АЭ и рекомендации по применению.

При контроле производственных объектов рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ с пьезоэлектрическими активными элементами.

Низкочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле протяженных объектов и объектов с высоким затуханием звука.

Стандартные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

Специальные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м).

Высокочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м) и в лабораторных исследованиях.

3.3. По полосе пропускания частот ПАЭ подразделяются на три вида (связанных с видом амплитудно-частотной характеристики).

3.3.1. Виды ПАЭ:

Резонансные ПАЭ. Полоса пропускания = 0,2, где - рабочая частота ПАЭ.

Полосовые ПАЭ. Полоса пропускания (0,8-0,2) , где - рабочая частота ПАЭ.

Широкополосные ПАЭ. Полоса пропускания более 0,8, где - рабочая частота ПАЭ.

Для полосовых и широкополосных преобразователей рабочая частота соотносится с верхней - и нижней - частотами полосы пропускания посредством выражения     

и является среднегеометрической частотой ПАЭ.