بازرسی با روش نشر صوتی (AE)

نظیر بازرسی مخازن تحت فشار فلزی، سیستمهای لوله کشی، رآکتورها و غیره گسترش یافته است و از این روش می‎توان برای تشخیص و موقعیت یابی عیوب مختلف در سازه های تحت بار و اجزای آنها استفاده کرد . تست اکوستیک امیشن یک تکنیک غیر فعال است که پالسهای فراصوتی منتشر شده به وسیله منابع مختلف درون ماده را در لحظه وقوع آن تحلیل می‎کند و تفاوت اصلی آن با روشهایی مانند التراسونیک یا پرتونگاری نیز همین مطلب است. در حالی که در این دو روش برای به دست آوردن اطلاعات راجع به قطعه مورد نظر نیاز به اعمال انرژی خارجی است، در روش اکوستیک امیشن انرژی آزاد شده از ماده مورد نظر مرجعی برای کار بازرسی است . ابداع این روش به آقای Joseph Kaiser که در سال 1950 در انیستیتو متالورژی دانشگاه فنی مونیخ رساله‎ای تحت عنوان «بررسی رخداد موج صوتی در تستهای کششی» ارئه نمودند، 

 نسبت داده شده است. به سبب این رساله و تحقیقات مستمر بعدی تا زمان فوت وی در سال 1958، دانشگاه فنی مونیخ به این تکنولوژی دست یافت. ادامه تحقیقات توسط مراکز مختلف در طول سالهای بعد منجر به توسعه تجاری و صنعتی این روش شده است . تخلیه سریع انرژی از یک منبع متمرکز در درون جسم باعث ایجاد امواج الاستیک گذرا و انتشار آنها در ماده می‎شود. این پدیده را اکوستیک امیشن می‎نامند. این امواج در ماده سیر می‎کنند و به سطح آن می‎رسند. تست غیر مخرب به روش اکوستیک امیشن شامل دریافت این امواج و تحلیل آنها به منظور برقراری ارتباط بین امواج دریافت شده و تغییرات ایجاد شده بر روی منبع است. با توجه به انتشار امواج از منبع تا سطح ماده، می‎توان آنها را توسط سنسورهایی ثبت کرد و از این طریق اطلاعاتی در مورد وجود و محل منبع انتشار امواج به دست آورد . این امواج می‎توانند فرکانسهایی تا چند MHz داشته باشند. برای شنیدن صدای مواد و شکست سازه ها از سنسورهای التراسونیک در محدوده kHz 20 تا MHz 1 استفاده می‎شود و فرکانسهای متداول در این روش در محدوده kHz 300 - 150 هستند . کاربرد این روش تنها به بازرسی غیر مخرب قطعات، تجهیزات و سیستمهای مختلف محدود نمی‎شود و علاوه بر آن می‎توان از آن برای تخمین عمر قطعات و تجهیزات بهره گرفت. همچنین از این روش می‎توان برای آشکار سازی و مکان یابی تخلیه های جزئی ولتاژ در مبدلهای بزرگ، تحقیق و بررسی خصوصیات و مشخصات مواد، زمین شناسی و تحقیق میکرو ارتعاش ها استفاده کرد [10، 11، 12، 13]. 8-1 اصول بازرسی به وسیله تست اکوستیک امیشن نحوه انجام تست در شکل (8-1) نشان داده شده است. نیروهای اعمال شده به قطعه باعث تحریک آن و ایجاد تنشهای مختلفی می‎شود. این تنشها باعث ایجاد منابعی می‎شود که امواج فراصوتی صادر می‎کنند. به حوادث فیزیکی که منجر به تولید اکوستیک امیشن شود اتفاق یا حادثه اکوستیک امیشن گفته می‎شود . به عنوان مثال می‎توان به شکل گیری ترک اشاره کرد. امواج تولید شده در تمام جهات بدون توقف منتشر می‎شوند. این اتفاق مانند یک زلزله در ابعاد میکروسکوپی است که مرکز زلزله همان عیب ایجاد شده است . ‎کنند. به حوادث فیزیکی که منجر به تولید اکوستیک امیشن شود اتفاق یا حادثه اکوستیک امیشن گفته می‎شود . به عنوان مثال می‎توان به شکل گیری ترک اشاره کرد. امواج تولید شده در تمام جهات بدون توقف منتشر می‎شوند. این اتفاق مانند یک زلزله در ابعاد میکروسکوپی است که مرکز زلزله همان عیب ایجاد شده است . شکل (8-1) نحوه انجام تست اکوستیک امیشن [14] انتشار این امواج تا سطح قطعه یعنی جایی که سنسورها نصب شده اند ادامه می‎یابد و به وسیله سنسورها ثبت شده و به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می‎شود. به وقوع پیوستن اکوستیک امیشن و در نتیجه تولید سیگنالهای اکوستیک امیشن است را فعالیت اکوستیک امیشن می‎نامند. سیستم اکوستیک امیشن این سیگنالها را پردازش می‎کند و آنها را به بسته‎های اطلاعاتی تبدیل می‎کند. در نهایت اطلاعات آماری نظیر مشخصات و موقعیت منابع، محاسبه شده و به صورت نمودارهای گرافیکی و عددی نمایش داده می‎شود تا مورد تفسیر قرار گیرند. می‎توان این عملیات را طی یک سلسله فعالیت که زنجیره فرآیند نام دارد به صورت زیر بیان نمود 1- قطعه آزمون : در اثر بارگذاری های موجود، تنشهای مکانیکی در آن شکل گرفته است . 2- مکانیزم منبع : باعث آزاد سازی انرژی الاستیک به صورت امواج می‎شود . 3- انتشار موج : امواج از منبع تا سنسورهای نصب شده منتشر می‎شوند . 4- سنسورها : موج مکانیکی را دریافت کرده و به سیگنال الکتریکی اکوستیک امیشن تبدیل می‎کنند . 5- کسب داده ها : سیگنالهای الکتریکی به یک مجموعه داده الکترونیکی تبدیل می‎شوند . 6- نمایش داده ها : اطلاعات به دست آمده ثبت می‎شود و بر روی دیاگرامهایی نشان داده می‎شود . 7- ارزیابی نمایشگر : دیاگرامهای موجود مورد بررسی و تفسیر قرار می‎گیرند . علاوه بر سیگنالهای دریافتی، سیستم اکوستیک امیشن پارامترهای کانالهای مختلف را به عنوان پارامترهای مرجع برای شناسایی اکوستیک امیشن اندازه‎گیری می‎کند. این پارامترها شامل شرایط محیطی و بارهای خارجی می‎شود که بررسی ارتباط آنها با سیگنالهای منتشر می‎تواند به شناسایی خصوصیات منابع درون قطعه منجر شود [10]. 8-2 انواع سیگنالهای اکوستیک امیشن سیگنال اکوستیک امیشن، سیگنال الکتریکی است که با دریافت موج توسط سنسور تولید شده است. این امواج که توسط سنسورها ثبت شده و به صورت سیگنالهای الکتریکی وارد سیستم اکوستیک امیشن می‎شوند، به دو دسته تقسیم می‎شوند. دسته اول مربوط به اتفاقات اکوستیک امیشن است که برای انجام آزمون ضروری بوده و حاوی اطلاعات مفیدی از حوادث درون قطعه است. دسته دوم شامل تمامی امواج ناخواسته‎ای که نه تنها حاوی اطلاعات مفید نیستند بلکه وجود آنها انجام صحیح آزمون را تحت تاثیر قرار می‎دهد. این امواج را اصطلاحاً نویز می‎نامند. سیگنالهای دریافت شده به دو نوع زود گذر و نوع پیوسته تقسیم می‎شوند . · سیگنال زودگذر این نوع از سیگنالها که سیگنال انفجاری نیز نامیده می‎شوند به صورت یک سیگنال مستقل که از یک واقعه اکوستیک امیشن مستقل به وجود می‎آید مشاهده می‎شود. انفجار، پالس یا بسته موج کوتاهی است و گاهی اوقات ممکن است در زمینه‎ای از سیگنالهای پیوسته و یا نویزها باشد، ولی نقاط شروع و پایان به وضوح از نویزها مشخص می‎شود. هنگامی که یک انفجار به وسیله سیستم اکوستیک امیشن شناسایی می‎شود اصطلاحاً می‎گویند که یک ضربه وارد شده است . · سیگنال پیوسته چنانچه نرخ وقوع زیاد باشد سیگنالهای انفجاری مستقل با یکدیگر ترکیب شده و به صورت پیوسته در می‎آیند. سیگنالهای پیوسته شامل دامنه‎ها و فرکانسهای گوناگونی هستند که پایان نمی‎یابند . در شکل (2-2) سیگنال پیوسته و انفجاری مشاهده می‎شود . شکل (8-2) انواع سیگنالهای موجود در روش تست اکوستیک امیشن سیگنال انفجاری در بالا و سیگنال پیوسته در پایین [15] · نویز منابع نویز ممکن است داخل و یا خارج جسم مورد آزمون باشند و نویزهایی که به طور معمول در محیطهای آزمایشگاهی و صنعتی مشکل ساز می‎باشند شامل موارد زیر می‎باشند : · نویزهای مکانیکی در اثر حرکت اجزای مکانیکی که با هم در تماس‎اند (به عنوان مثال در یاتاقانها) در ماشین آلات ایجاد می‎شوند. این نویزها معمولاً فرکانس پایین و زمان رشد کوتاهی دارند و به راحتی از امواج اصلی تفکیک می‎شوند. نوع دیگری از نویزهای مکانیکی در اثر سایش مثلاً بین مخزن و پایه‎ها و یا اتصالات دارای پین می‎باشند که سبب ایجاد نویزهای انفجاری در هنگام بارگذاری می‎شوند و جداسازی آنها نسبتاً مشکل است . ‎شوند. این نویزها معمولاً فرکانس پایین و زمان رشد کوتاهی دارند و به راحتی از امواج اصلی تفکیک می‎شوند. نوع دیگری از نویزهای مکانیکی در اثر سایش مثلاً بین مخزن و پایه‎ها و یا اتصالات دارای پین می‎باشند که سبب ایجاد نویزهای انفجاری در هنگام بارگذاری می‎شوند و جداسازی آنها نسبتاً مشکل است . ‎شوند. نوع دیگری از نویزهای مکانیکی در اثر سایش مثلاً بین مخزن و پایه‎ها و یا اتصالات دارای پین می‎باشند که سبب ایجاد نویزهای انفجاری در هنگام بارگذاری می‎شوند و جداسازی آنها نسبتاً مشکل است . ‎باشند که سبب ایجاد نویزهای انفجاری در هنگام بارگذاری می‎شوند و جداسازی آنها نسبتاً مشکل است . · نویزهای دورهای در ماشینهای دوار و یا در حرکتهای تکرار شونده نیز، نویز ایجاد می‎شود که به صورت متناوب منتشر می‎گردد. می‎توان با شناسایی دوره تناوب آن و عدم دریافت امواج در لحظاتی که این نویزها وجود دارند از ورود آنها به سیستم جلوگیری نمود . ‎گردد. می‎توان با شناسایی دوره تناوب آن و عدم دریافت امواج در لحظاتی که این نویزها وجود دارند از ورود آنها به سیستم جلوگیری نمود . · نویزهای الکترو مغناطیسی نویزهایی هستند که توسط تجهیزات الکتریکی تولید شده و به صورت القایی یا تابشی بر روی دستگاههای انجام تست تاثیر می‎گذارد. این نویزها می‎توانند توسط لامپهای فلورسنت و یا مدارهای کنترل موتورهای الکتریکی ایجاد شوند. اقداماتی نظیر رد کردن سیمها از زیر زمین و یا استفاده از پوششهای عایق در محیطهای پر نویز، برای کم کردن آنها مناسب است . · نویزهای هیدرولیکی مواردی نظیر جوشش مایع در مخازن، جریانهای متلاطم و نشتیها نویزهایی به وجود می‎آورند که به صورت سیگنالهای پیوسته با دامنه بلند هستند. ساده‎ترین روش برای حذف این دسته از نویزها استفاده از محدوده فرکانسی بالا می‎باشد . به عنوان نمونه می‎توان به سیگنالها و نویزهای موجود در تست اکوستیک امیشن مخازن بزرگ تحت فشار اشاره نمود. در این بازرسیها سیگنالهای مفید، سیگنالهای نوع انفجاری هستند که معمولاً بر اثر شکستگی یا رشد ترک منتشر می‎شوند. بیشتر سیگنالهای پیوسته سیگنالهای ناخواسته‎ای همچون نویز اصطکاک یا جریان هستند. اما حتی سیگنالهای انفجاری هم می‎توانند ایجاد مزاحمت کنند. مثلاً نویزهای کوچک اصطکاک یا ولتاژ گذرای الکتریکی از این نوع هستند. در بهترین حالت، سیگنالهای نویز پس زمینه فقط از نوع الکترونیکی و مربوط به پیش تقویت کننده یا سنسور است [10، 11، 15]. 8-3 حذف نویز جلوگیری از تداخل نویزها و حذف آنها بخش مهمی از روش اکوستیک امیشن است. همان‎طور که در قسمت قبل مشاهده شد می‎توان با آگاهی از تفاوت بین منابع اکوستیک امیشن و منابع نویز مانع ورود آنها به سیستم شد و یا از تاثیر نویز بر روی نتایج آزمون جلوگیری به عمل آورد. همچنین می‎توان با شناسایی دقیق مشخصات این سیگنالها، آنها را پس از ورود به سیستم و با استفاده از نرم افزار از سیگنالهای مفید متمایز کرده و حذف نمود . از روشهای متداولی که برای جلوگیری از ورود نویزها به سیستم اکوستیک امیشن استفاده می‎شود می‎توان به تعیین آستانه تحریک و استفاده از سنسورهای محافظ اشاره نمود . در روش تعیین آستانه تحریک، حداقل مقداری برای دریافت سیگنالها ورودی توسط اپراتور تنظیم می‎شود. اگر سیگنال اکوستیک امیشن از آستانه تحریک تجاوز کند، این معنی را می‎دهد که یک ضربه شروع شده است (یک ضربه یک انفجار شناسائی شده است). مقدار آستانه تحریک با توجه به شرایط تست تنظیم می‎شود و اگر مناسب باشد سیگنالهای مفید از آن فراتر رفته و ثبت می‎شوند ولی نویزهای موجود دریافت نمی‎شوند . ‎شود. اگر سیگنال اکوستیک امیشن از آستانه تحریک تجاوز کند، این معنی را می‎دهد که یک ضربه شروع شده است (یک ضربه یک انفجار شناسائی شده است). مقدار آستانه تحریک با توجه به شرایط تست تنظیم می‎شود و اگر مناسب باشد سیگنالهای مفید از آن فراتر رفته و ثبت می‎شوند ولی نویزهای موجود دریافت نمی‎شوند . در روش سنسور محافظ منابع خارج از محدوده بازرسی و منابع تولید شده در محدوده بازرسی از همدیگر تفکیک می‎شوند و از ورود منابع خارجی که نویز هستند به عنوان داده اندازه گیری شده جلوگیری می‎شود. در این شیوه سنسورهای نصب شده در محدوده مورد نظر سنسور داده نامیده می‎شوند و برای شناسایی منابع مربوط به عیوب استفاده می‎شوند. این سنسورها توسط چندین سنسور دیگر که سنسور محافظ نام دارند احاطه ‎ند . ‎شوند و برای شناسایی منابع مربوط به عیوب استفاده می‎شوند. این سنسورها توسط چندین سنسور دیگر که سنسور محافظ نام دارند احاطه ‎ند . در صورتی که موجی قبل از سنسورهای محافظ به سنسورهای داده برسد، نشان دهنده این مطلب است که منبع آن در محدوده بازرسی است و آن موج به عنوان داده اکوستیکی ثبت می‎شود. ولی اگر موجی قبل از رسیدن به سنسورهای داده، دست کم به یکی از سنسورهای محافظ وارد شود به این معنی است که منبع آن خارج از محدوده بازرسی است و به عنوان نویز شناخته می‎شود و به سادگی رد می‎شود. اصول روش سنسور محافظ در شکل (8-3) نشان داده شده است [11، 15]. شکل (8-3) نحوه شناسایی نویز با استفاده از سنسورهای محافظ [15] 8-4 منابع اکوستیک امیشن منبع اکوستیک امیشن به منشا فیزیکی یک یا تعداد بیشتری از حوادث اکوستیک امیشن گفته می شود. به عنوان مثال می‎توان به رشد تدریجی یک ترک اشاره کرد که در آن رشد هر کدام از ترکها یک اتفاق اکوستیک امیشن است. مکانیزمهای مختلفی می‎تواند سبب ایجاد اکوستیک امیشن شود. اغلب این منابع را می‎توان در دسته‎ای که بر مبنای تنش و کرنش ایجاد می‎شوند جای داد به عنوان مثال می‎توان به ایجاد و رشد ترک اشاره نمود. اما منابع دیگری نیز وجود دارند که در این دسته قرار نمی‎گیرند. منابعی مانند اصطکاک در اجزای گردنده و نشتی در سیالات و غیره از قبیل منابع هستند. اما می‎توان منابع اکوستیک امیشن را به دو دسته ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک تقسیم می‎شوند . در منابع ماکروسکوپیک سطح یا حجم نسبتاً بزرگی از قطعه تحت بار در انتشار موج شرکت دارد. از این دسته می‎توان به تغییر شکل پلاستیک، رشد ترک، خستگی و خوردگی تحت تنش اشاره کرد. منابعی نظیر حرکت نابجاییها و تغییرات فازی که در مقیاس دانه‎هاست، به عنوان منابع میکروسکوپیک دسته بندی می‎شوند. به طور کلی منابع اکوستیک امیشن در اثر سه نوع فعالیت ایجاد می‎شوند : الف- به واسطه یک تغییر جدید و دائمی که در قطعه ایجاد شده و باعث ایجاد تنشهایی بزرگ‎تر از سطح تنشهای اصلی قطعه می‎شود . ‎تر از سطح تنشهای اصلی قطعه می‎شود . ب- فعالیتی که از اجزایی که عضوی از قطعه اصلی نیستند حاصل می‎شود. مانند محصولات حاصل از خوردگی . پ- فعالیتی که ناشی از عملیات تکرار شونده‎ای مثل سایش سطوح ترکهاست [11]. · منابع حاصل از تنش تمامی مواد صلب دارای خاصیت الاستیکی معینی هستند. هنگامی که تحت بارهای خارجی قرار می‎گیرند دچار کرنش شده و زمانی که نیرو حذف می‎شود به حالت اولیه بر می‎گردند. اعمال نیروهای شدیدتر، تغییر شکل الاستیکی بیشتر و انرژی الاستیکی بالاتری را به همراه دارد. اگر نیرو از محدوده الاستیک فراتر رود، در نقاطی که تمرکز تنش در آنها زیاد است بعد از یک تغییر شکل پلاستیک معین گسیختگی ایجاد می‎شود و انرژی الاستیکی ذخیره شده در میدان تنشی کم شده و مقداری از آن آزاد می‎شود. آزاد شدن سریع انرژی الاستیکی را یک حادثه اکوستیک امیشن می‎نامند که در طی آن یک موج الاستیک تولید می‎شود و انتشار می‎یابد . ‎گیرند دچار کرنش شده و زمانی که نیرو حذف می‎شود به حالت اولیه بر می‎گردند. اعمال نیروهای شدیدتر، تغییر شکل الاستیکی بیشتر و انرژی الاستیکی بالاتری را به همراه دارد. اگر نیرو از محدوده الاستیک فراتر رود، در نقاطی که تمرکز تنش در آنها زیاد است بعد از یک تغییر شکل پلاستیک معین گسیختگی ایجاد می‎شود و انرژی الاستیکی ذخیره شده در میدان تنشی کم شده و مقداری از آن آزاد می‎شود. آزاد شدن سریع انرژی الاستیکی را یک حادثه اکوستیک امیشن می‎نامند که در طی آن یک موج الاستیک تولید می‎شود و انتشار می‎یابد . در طول مدت تغییر شکل پلاستیکی، نابجاییها در میان شبکه کریستالی حرکت می‎کنند. این حرکات هم سیگنالهایی تولید می‎کند که اغلب به صورت پیوسته هستند. اما بیشتر این فرآیندها (به جز دوقلویی شدن) به دلیل دامنه بسیار پایینی که دارند تنها در یک فاصله کوتاه از سنسورها به طور قابل اعتماد می‎توانند اندازه گیری شوند. رفتار مواد و شروع نقطه آزاد سازی انرژی الاستیکی به عنوان مثال به وسیله شکل گیری ترک، تحت تاثیر خصوصیات مواد و شرایط محیط است . ‎توانند اندازه گیری شوند. رفتار مواد و شروع نقطه آزاد سازی انرژی الاستیکی به عنوان مثال به وسیله شکل گیری ترک، تحت تاثیر خصوصیات مواد و شرایط محیط است . زمانی که یک قطعه فلزی یا بقیه مواد جامد ترک بر می‎دارند، یا ترکهای آن رشد می‎کند و یا دچار شکست می‎شود انفجارهای شدیدی با دامنه بزرگ منتشر می‎شود. این‎گونه منابع برای تستهای غیر مخرب خیلی با اهمیت است و پدیدار شدن این ترکها تهدید جدی برای سازه به شمار می‎رود. چرا که باعث گسیخته شدن قطعه در مقابل نیروی اعمالی می‎شود. این ترکها نسبت به ترکهای ناشی از ناخالصیها دامنه بزرگتری دارند و به راحتی قابل شناسایی هستند . موادی مانند سولفیدها، اکسیدها و کاربیدها در داخل فولاد تمایل به ایجاد ترک دارند. ناخالصیهای غیر فلزی که دربین دانه‎های فلزی پخش شده‎اند، ناخالصیهای سرباره که در اثر جوشکاری حاصل می‎شوند و یا محصولات خوردگی که به سطح فلز می‎چسبند، نسبت به شبکه فلزی تردتر هستند و در اثر کرنش به راحتی شکسته شده و به عنوان منابع اکوستیک امیشن شناسایی می‎شوند. انتشار امواج اکوستیک امیشن از طریق سایش سطوح ترکها به همدیگر نیز ایجاد می‎گردد. زمانی که این ترکها در اثر نیروهای اعمالی باز و بسته می شوند امواج بیشتری از خود تولید می‎کنند . از آنجایی که رشد ترک یک حادثه منحصر به فرد است و نمی‎تواند دو مرتبه تکرار شود، قابلیت تکرار آزمون برای نشان دادن رشد ترک وجود ندارد. ولی این روش یک تکنیک دینامیک است و سیگنالهای اکوستیک امیشن دقیقاً در زمانی شناسایی و تحلیل می‎شوند که تولید شده‎اند. همین قابلیت است که این روش را از سایر روشهای غیر مخرب دیگر متمایز کرده است و می‎توان با استفاده از آن،از زمان و وسعت فرآیندهای شکل گیری عیوب مختلف آگاه شد و فوراٌ اقدامات لازم را انجام داد. در مواد کامپوزیتی اگر به علت بارگذاری تغییراتی مانند لایه لایه شدن، کنده شدن رزین، شکسته شدن الیاف تقویت کننده و غیره ایجاد شود، سیگنالهای اکوستیک امیشن تولید می‎شود . علاوه بر موارد فوق عیوبی مانند خوردگی و نشتی هم سیگنالهای فراصوتی منتشر می‎کنند. مثلاً ایجاد خوردگی در کف مخازن نفت، سیگنالهای انفجاری تولید می‎کند که از میان مایع نفت تا دیواره مخزن منتشر می‎شود و با نصب سنسورها بر روی دیواره می‎توان این سیگنالها را شناسایی نمود. سیگنالهای ایجاد شده بر اثر نشتی می‎تواند هم به صورت انفجاری و هم به صورت پیوسته باشد. اساساً انفجارها در فشار بالا رخ می‎دهند و زمانی که فشار کم است و یا جریان موجود آرام است سیگنالهای پیوسته با دامنه پایین و فاصله انتشار کوچک ایجاد می‎شود. توانایی تست اکوستیک امیشن در شناسایی این عیوب باعث شده تا استفاده از این روش در بازرسی تجهیزاتی مانند مخازن تحت فشار، تانکهای نگهداری و سیستمهای لوله کشی کاملاً گسترش یابد . در مورد تمامی منابع ذکر شده، مقدار انرژی آزاد شده اکوستیک امیشن و بزرگی دامنه آن به اندازه و سرعت منبع ایجاد کننده آن بستگی دارد. یک اتفاق شدید سیگنالهای قوی تری از یک اتفاق ضعیف و سست ایجاد خواهد کرد. همچنین دامنه سیگنال ایجاد شده به بزرگی سطوحی که در حال به وجود آمدن هستند بستگی دارد. یک ترک ناگهانی و مستقل سیگنال بزرگتری از یک ترک مداوم در حال رشد ایجاد خواهد کرد و دامنه سیگنال با سرعت رشد ترک متناسب است [10، 11]. 8-5 پارامترهای توصیف امواج در برخی از موارد، تست اکوستیک امیشن تنها بر اساس تعداد اندکی از انفجارها انجام می‎شود ولی در حالت کلی صدها یا هزاران انفجار برای ارزیابی آماری ثبت می‎شود. شکل موج دریافتی معمولاً بسیار پیچیده می‎باشد و تحت تاثیر عوامل زیر قرار دارد : الف) خصوصیات منبع تولید کننده سیگنال ب) مسیری که سیگنال از منبع تا سنسور طی می‎کند پ) خصوصیات سنسور دریافت کننده شرایط یافتن منبع از روی سیگنال دریافتی کار مشکلی است اما ویژگیهای مشخص شکل موجها را می‎توان به صورت آماری ارزیابی کرد. ابتدا باید مهمترین پارامترهای هر موج را به منظور مقایسه نتایج تست سازه با قطعات عاری از عیب و قطعات معیوب تعیین کرد. متداول‎ترین ویژگیهایی که استفاده می‎شوند عبارتند از : ‎توان به صورت آماری ارزیابی کرد. ابتدا باید مهمترین پارامترهای هر موج را به منظور مقایسه نتایج تست سازه با قطعات عاری از عیب و قطعات معیوب تعیین کرد. متداول‎ترین ویژگیهایی که استفاده می‎شوند عبارتند از : · زمان ورود زمان اولین عبور از آستانه تحریک "زمان ورود انفجار" نامیده می‎شود. با استفاده از این پارامتر موقعیت منابع سیگنالها مشخص می‎شود . · حداکثر دامنه بیشترین ولتاژی است که یک موج اکوستیک امیشن به آن می‎رسد. این پارامتر یکی از مهمترین ویژگیهای سیگنال است که مستقیماً با بزرگی اتفاقی که در منبع رخ داده است متناسب می‎باشد و معمولاً با واحد دسی بل بیان می‎شود . · زمان رشد به فاصله زمانی بین اولین عبور از آستانه تحریک و راس دامنه گفته می‎شود و به خواص انتشار موج در ماده بستگی دارد.از این پارامتر برای انواع مختلف اصلاح سیگنال و در نویزها استفاده می‎شود. · زمان استمرار فاصله زمانی بین اولین و آخرین عبور از آستانه تحریک می‎باشد.این پارامتر با واحد میکرو ثانیه بیان می‎شود و به بزرگی اتفاق اکوستیکی و خواص انعکاسی ماده وابسته بوده و برای شناسایی فرآیندهای طولانی نظیر لایه لایه شدن کامپوزیتها و نیز در فیلتر کردن نویزها بسیار مفید است . ‎شود و به بزرگی اتفاق اکوستیکی و خواص انعکاسی ماده وابسته بوده و برای شناسایی فرآیندهای طولانی نظیر لایه لایه شدن کامپوزیتها و نیز در فیلتر کردن نویزها بسیار مفید است . · شمارش پالسها تعداد پاسهایی است که از آستانه تحریک فراتر می‎رود و از ساده‎ترین پارامترهایی است که برای بررسی سیگنالها استفاده شده و به شدت به خواص اکوستیکی ماده و سنسور بستگی دارد . · انرژی اتفاق برای نشان دادن بزرگی سیگنال اکوستیک امیشن استفاده می‎شود و از جهات زیادی نسبت به شمارش پالسها و حتی دامنه برتری دارد، چرا که هم به دامنه و هم به زمان پالس بستگی دارد و در عین حال وابستگی کمتری به فرکانس کاری و آستانه تعیین شده دارد. انرژی به صورت انتگرال دامنه حول مدت زمان استمرار سیگنال محاسبه می‎شود . · RMS (Root Mean Square ) نویزهای پیوسته پس زمینه انفجارهای اکوستیک امیشن تنها به وسیله عیوبی که ما آنها را جستجو می‎کنیم تولید نشده‎اند و می‎توانند از نویزهای پس زمینه که گهگاهی از آستانه تجاوز می‎کنند سرچشمه بگیرند. بنابراین تعیین مشخصاتی برای تشخیص انفجارهای ناخواسته از انفجارهای مفید خیلی اهمیت دارد. به این منظور از ریشه دوم میانگین توانهای دوم، در مورد نویزهای پیوسته پس زمینه استفاده می‎شود . ‎توانند از نویزهای پس زمینه که گهگاهی از آستانه تجاوز می‎کنند سرچشمه بگیرند. بنابراین تعیین مشخصاتی برای تشخیص انفجارهای ناخواسته از انفجارهای مفید خیلی اهمیت دارد. به این منظور از ریشه دوم میانگین توانهای دوم، در مورد نویزهای پیوسته پس زمینه استفاده می‎شود . مهمترین پارامترهای ذکر شده در شکل (8-4) نشان داده شده است . شکل (8-4) مهمترین پارامترهای تعریف شده برای یک سیگنال [15] با استفاده از پارامترهای ذکر شده می‎توان درک مناسبی از سیگنالهای دریافت شده به دست آورد. به مثالهای زیر توجه کنید : سیگنالهای ترک دامنه‎های متوسط تا بالا را نشان می‎دهند و با توجه به خصوصیات اشیای مورد آزمون، زمان استمراری در حدود چند µs 10 دارند. در اغلب موارد، انفجارهایی با کمتر از 3 عبور از آستانه و زمان استمرار کمتر از µs 3 می ‎توانند به سیگنالهای ناخواسته مربوط باشند. بیشتر انفجارهای با دامنه پایین و زمان استمرار طولانی نویزهای اصطکاک هستند. سیگنالهای خیلی کوچک ممکن است به نویز الکتریکی اشاره داشته باشند، خصوصاً اگر آنها در یک زمان به تمام کانالها وارد شوند [10، 11، 15]. 8-6 انتشار امواج زمانی که یک منبع شکل می‎گیرد، امواجی تولید می‎کند که در تمام جهات منتشر می‎شوند. این امواج در سطوح تخت به صورت دوایر متحدالمرکز گسترش می‎یابند و با سرعتی در حدود چند هزارم ثانیه به سنسور می‎رسند و معمولاً در حدود چند ثانیه ناپدید می‎شوند. وجود سطوح مختلف در درون یک سازه باعث می‎شود که امواج اکوستیک امیشن به طور مرتب منعکس شوند و علاوه بر آن در طول انتشار تضعیف می‎شوند. حداکثر اندازه‎ای که یک اتفاق اکوستیک امیشن قابل شناسایی شدن است به پارامترهای گوناگونی نظیر هندسه قطعه و محتوی آن، محیط و غیره بستگی دارد. از نکات قابل اهمیت در انتشار امواج اکوستیک امیشن می‎توان به سرعت موج و میرایی آن اشاره نمود . محاسبات مربوط به موقعیت یابی منبع انتشار بر اساس اختلاف زمانهای ورودی موج به سنسورها انجام می‎شود و این زمان نیز به سرعت انتشار موج بستگی دارد . منظور از میرایی امواج، کاهش دامنه سیگنال اکوستیک امیشن است که از منبع انتشار به اطراف پخش شده است. میرایی و تضعیف امواج در محیط طی مکانیزمهای مختلفی ایجاد می‎شوند که مهم‎ترین آنها عبارتند از : · میرایی هندسی موجی که در یک منبع در ماده منتشر می‎شود دارای انرژی پایستار خواهد بود و چنانچه در محیط انرژی مکانیکی هدر نرود، به علت انتشار موج به صورت کروی با افزایش فاصله از منبع موج، سطح خارجی موج با توان دوم فاصله افزایش می‎یابد و در نتیجه انرژی و دامنه موج هر دو با افزایش فاصله کاهش می‎یابند. این نوع میرایی در محیط های واقعی برای انواع موجها وجود خواهد داشت . · میرایی ناشی از پراکندگی پراکندگی یک اثر طبیعی است که علت آن وابستگی سرعت موج به فرکانس برای یک سیستم معین است. در یک دسته موج فرکانس های متفاوتی با یک فرکانس مرکزی وجود دارد. در هنگام انتشار، هر فرکانس با سرعت مربوط به خود منتشر می‎شود و از آنجا که فرکانسهای بالاتر زودتر میرا می‎شوند، دامنه کلی موج به مرور کاهش خواهد یافت. · میرایی ناشی از پخش شدن موج در مسیر حرکت خود با ناپیوستگیها و مرزهای پیچیده‎ای نظیر سوراخها، ترکها، حفره ها و ... برخورد می‎کند. قسمتی از موج در این برخوردها منعکس می‎شود این پدیده هنگامی مشکل ساز می‎شود که طول موج ارسالی با ابعاد دانه‎های محیط قابل قیاس باشد. در این حالت بیشتر موج در برخورد با مرزدانه ها منحرف شده و سبب کاهش سریع دامنه می‎شود . · میرایی ناشی از افت انرژی در تمامی مکانیزمهایی که در بالا برای میرا شدن عنوان شد انرژی مکانیکی امواج پایستار فرض شد، اما در محیطهای واقعی معمولاً پایستگی انرژی مکانیکی وجود ندارد و انرژی الاستیک می‎تواند بر اثر پدیده ترموالاستیسه به گرما تبدیل شود و یا به صورتهای زیر به هدر رود : - اگر جسم بیش از حد الاستیک کشیده شود، انرژی ذخیره شده در آن به هدر می‎رود . - عکس العملهای داخلی در حرکت نابجائیها سبب هدر رفتن انرژی می‎شود . - انرژی با ایجاد ترکهای جدید و یا افزایش سطوح ترک به هدر می‎رود .