مشخصات سیگنال­‌های AE

انواع امواج آکوستیک امیشن (AE) بسته به خواص ماده، رفتار مکانیکی و میزان تنش در منبع تولید می­گردد که به حالات زیر است :

1- الاستیک 2- الاستیک غیرخطی 3- الاستیک-پلاستیک 4- الاستیک-ویسکوپلاستیک.

امواج غیر الاستیک در مسافت کوتاه میرا و بنابراین بیشتر امواج الاستیک ردیابی و آنالیز می­شود.

مقاومت صوتی (Z) به مقاومت ماده در برابر انتقال امواج صوتی اطلاق می­شود. واحد آن kg⁄(m^2 s) است و از رابطه­ ی Z=V×ρ محاسبه می­گردد.

مدهای انتشار امواج الاستیک به شرح زیر است :

  • موج طولی یا اولیه (Longitudinal wave,P-wave, Primary wave)

راستا یا انتشار امواج موازی با جهت ارتعاش ذرات است. موج طولی در انواع حالات ماده(جامد، مایع و گاز) منتشر می­شود و سریع‌ترین موج الاستیک است.

  • موج عرضی یا موج ثانویه (Transverse wave,S-wave, Secondary wave) 

جهت ارتعاش ذرات عمود بر جهت انتشار امواج است. این موج که موج برشی نیز نامیده می­شود تنها در جامدات منتشر شده‌است و در مایعات و گازها انتشار نمی­‌یابد.

  • سطحی : ارتعاش بیضی شکل در صفحه­ ای عمود بر سطح و موازی با جهت انتشار موج است.
  • لامب(صفحه­ ای) : حرکت ذرات عمود بر صفحه انتشار است.

انواع مدهای انتشار امواج

سرعت و طول موج :

سرعت انتشار موج در جامدات به خواص ماده و نوع موج بستگی‌ دارد. به عنوان مثال سرعت انتشار موج طولی در آلومینیوم حدودا 6350 متر بر ثانیه است در حالی که در بتن حدودا 4000 متر بر ثانیه است. از طرفی سرعت انتشار موج عرضی در آلومینیوم حدودا 3130 متر بر ثانیه است. سرعت موج طولی CL از رابطه زیر محاسبه می­گردد به نحوی که E مدول یانگ، v ضریب پواسون و ρ چگالی ماده است.

همچنین سرعت موج عرضی CT نیز طبق فرمول زیر محاسبه می­شود.

سرعت موج رایلی حدود 90% موج عرضی است و سرعت موج لامب نیز به فرکانس و ضخامت صفحه بستگی دارد. در جدول زیر سرعت انتشار موج در چند ماده محاسبه شده است.

طول موج به مسافتی گفته می­شود که موج در یک سیکل در حین حرکت سینوسی خود طی می‌کند. فاصله زمانی بین یک حرکت پی در پی در یک سیکل، یک پریود زمانی نامیده می­شود که با T نمایش داده می­شود و به تعداد سیکل­ها در ثانیه فرکانس اطلاق می­شود و واحد آن هرتز است.

بنابراین اگر موج با سرعت C منتشر شود طول موج  بر حسب متر از رابطه زیر به دست می­‌آید.

شکل موج و پریود زمانی

میرایی : میرایی سیگنال در زمان و محیط اتفاق می­افتد. ویسکوزیته محیط و مسافتی که طی میشود بر روی میرایی اثرگذار است. وقتی یک سیگنال آکوستیک امیشن (AE) از منبع منتشر می­شود به مرور دامنه آن کاهش می­‌یابد بنابراین بسیار مهم است که سنسورها با تعداد مناسب در محل مناسب متصل گردد. در شکل زیر این موضوع توضیح داده شده است.

میرایی سیگنال AE

مشخصات سیگنال آکوستیک امیشن (AE) :

برای دریافت سیگنال آکوستیک امیشن (AE) ما به یک کانال AE که شامل یک مدار الکتریکی است، نیاز داریم که این مدار الکتریکی شامل 1- سنسور پیزوالکتریک 2- تقویت کننده سیگنال 3- فیلترکننده 4- پردازش کننده  5- کابل است. سیگنال مکانیکی که تولید میشود توسط سنسور پیزوالکتریک دریافت و توسط سیستم به سیگنال الکتریکی بر حسب میلی ولت تبدیل می­شود.

مدار الکتریکی یک کانال AE

هر سیگنال AE دارای پارامترهایی است که ویژگی­های آن را شرح می­دهد. در شکل زیر یک سیگنال AE و برخی از پارامترهای آن نشان داده شده‌است و در ادامه برخی از آنها تعریف می­گردد.

پارامترهای سیگنال AE

حدآستانه : سطحی از ولتاژ است که برای سیستم تعریف می­شود و به عنوان مرزی جهت دریافت سیگنال­هایی با حد پایین مشخص از سطح ولتاژ است. معمولا با توجه به محیط تست حدآستانه به نحوی تعریف می­شود که حداقل سیگنال­های مزاحم دریافت گردد.

زمان سیگنال : به فاصله زمانی بین اولین گذر از حد آستانه و آخرین گذر در یک سیگنال اطلاق می­شود.

دامنه : به ماگزیمم ولتاژ یک سیگنال دریافتی اطلاق می­گردد که با رابطه زیر می­توان میزان آن را به دسی­بل محاسبه کرد.

در رابطه زیر A1 ولتاز ماگزیمم سیگنال و A0 ولتاژ رفرنس سنسور و معادل یک میکروولت است.

جهت کسب اطلاعات تکمیلی و آشنایی بیشتر در خصوص پارامترهای سیگنال تست آکوستیک امیشن (AE) می­توانید استاندارد ASTM E1316 را به طور دقیق مطالعه فرمایید.

دانلود مقاله اصول آکوستیک امیشن-بخش دوم

print