Princip detekce úniku metodou AE

Metoda AE spočívá ve velmi citlivé detekci akusticky se projevujících procesů ve sledované konstrukci. Akustický signál vznikající při úniku můžeme rozdělit do dvou skupin:

  • První skupinu tvoří vibrace konstrukce způsobené unikajícím médiem. Část konstrukce a tok média unikajícího přes štěrbinu tvoří v tomto případě "píšťalu". Při únicích může docházet též k dynamickým rázům. Vibrace se projevují ve frekvenčním pásmu od Hz do desítek kHz.
  • Druhou skupinu tvoří frekvenčně širokopásmový akustický šum ( do stovek kHz ). Akustický signál v tomto případě generuje turbulentní a kavitační tok na povrchu "štěrbiny", kterou médium uniká.

Metoda AE je při detekci úniku zaměřena na detekci signálu vznikajícího díky turbulentnímu, resp. kavitačnímu toku na povrchu "štěrbiny", tzn. na druhou skupinu uvedených procesů. Signál detekovaný snímačem AE je zesílen a filtrován pro eliminaci nízkofrekvenčního elektromagnetického a mechanického rušení, včetně vibrací. Signál má následně charakter spojité,resp. kvazispojité AE. Filtrací vymezené frekvenční okno leží obvykle v pásmu desítek až stovek kHz. Následuje zpracování signálu ve speciálních elektronických modulech. Vybrané frekvenční okno a následné zpracování a hodnocení signálu závisí na typu konstrukce, média a provozním pozadí kontrolované konstrukce.

Základním parametrem detekovaného signálu AE je střední kvadratická úroveň napětí elektrického signálu - RMS, tzn. energie nesená signálem, která je úměrná energii akustických vln generovaných únikem. Dalšími parametry signálu mohou být průměrná hodnota amplitudy signálu ASL, úroveň obálky signálu.

Lokalizace úniků je založena na známém útlumu signálu AE v dané konstrukci se vzdáleností od zdroje, obr. 1. ( V případě určitého typu kvazispojitosti též na základě vzájemné korelace signálu detekovaného současně v různých snímačích sítě ). Na obr. 1 vidíme pokles úrovně signálu se vzdáleností od úniku a úroveň signálu detekovaného ve čtyřech snímačích AE. Lokalizace vyžaduje buď detekci úniku ve dvou snímačích a znalost útlumu signálu v konstrukci, nebo detekci úniku ve třech, resp. čtyřech snímačích.

Pro rozbor detekovatelnosti úniků metodou AE je důležité, kolik energie ve formě akustických vln únik generuje. Jak v případě turbulentního, tak kavitačního toku je tato energie úměrná kvadrátu rychlosti proudění unikajícího média. Tzn. při neměnných parametrech "štěrbiny" je úroveň detekovaného signálu AE úměrná množství průtoku unikajícího média za daný časový interval. Zároveň při daném konstantním průtočném množství roste úroveň detekovaného signálu AE s uzavíráním, zmenšováním šířky "štěrbiny".

Oba předchozí případy vyžadují pro růst signálu zvyšující se přetlak. V praxi však bývá tlak konstantní, resp. v důsledku úniku klesající. Za konstantního tlakového rozdílu na "štěrbině" úroveň signálu AE nejprve s rozevřením "štěrbiny" rychle narůstá ( pro úzké "štěrbiny" ). Tento růst s rozevíráním "štěrbiny" postupně ustává. Nakonec s růstem rozevření začne převládat pokles úrovně detekovaného signálu AE s rostoucí šířkou "štěrbiny" ( pro velká rozevření, velké otvory ).

Metoda AE je citlivá i k malým únikům co do množství v případě, že únik prochází úzkou "štěrbinou" za tlakového spádu. V příznivých případech lze spolehlivě detekovat i úniky řádově jednotek cm3 za minutu.

Experimentálně lze pro dané podmínky a vybrané typické necelistvosti, jimiž médium uniká, získat přibližnou kalibraci závislosti úrovně detekovaného signálu na množství unikajícího média.

 

 

 

ada_footer_m.png