• ru

Средства НК

Главная>Инновации >Средства НК

Уникальной инновационной разработкой «ИНТЕРЮНИС-ИТ» является АЭ система с автоматической регистрацией данных «SMART АЭ».   

Традиционным способом регистрации данных при АЭ контроле является пороговая регистрация - импульс АЭ детектируется в тот момент, когда значения сигнала превышают определенное пороговое значение. Такая схема регистрации данных проста в реализации, но имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, пороговое значение задается оператором, из-за влияния человеческого фактора данные АЭ контроля могут оказаться недостоверными, во-вторых, при пороговой регистрации данных время прихода сигнала определяется не точно, а по моменту превышения сигналом заданного порогового значения. При таком способе определения времени прихода погрешность может достигать сотен микросекунд, что приводит к погрешности определения координат дефектов порядка десяти метров. Кроме того, традиционный способ регистрации данных требует задания дополнительных, интуитивно непонятных настроечных параметров, таких как время ожидания продолжения импульса (sceto), мертвое время, и.т.д…

В качестве альтернативы пороговому методу может быть предложен интеллектуальный беспороговый метод, реализованный в системе «SMART АЭ». В рамках данного подхода импульсы АЭ выявляются автоматически как фрагменты непрерывного потока данных, обладающие определенными временными и спектральными характеристиками.

Пример беспорогового обнаружения импульсов показан на рис.1. Три импульса АЭ с амплитудой порядка уровня шума (рис.1а) надежно выявляются на основании статистического параметра (рис.1б).

а.б.

Рис.1 Выявление импульсов АЭ на фоне шума

При реализации метода в режиме реального времени используются такие алгоритмы обнаружения момента разладки, как метод моментов высшего порядка, метод пересечения доверительных интервалов, критерий Акаике. Применение интеллектуального беспорогового метода регистрации данных позволяет более точно определять время прихода импульсов АЭ, при этом существенно повышается точность локации.

Помимо беспороговой регистрации, в интеллектуальной АЭ системе автоматизированы следующие функции: выбор частоты дискретизации, фильтрация АЭ сигналов, а также автоматическая  регистрация данных, не требующая задания оператором, ни порога регистрации данных,  ни временных параметров, таких как мертвое время, интервал ожидания продолжения импульса, и.т.д….

Рис.2 Детектирование импульсов системой SMART АЭ

Система SMART АЭ – универсальный детектор, позволяющий обнаруживать импульсы амплитудой на 1-2 дБ выше уровня шума, независимо от формы и длительности. Автоматически определяется и начало, и конец импульса АЭ, выполняется правильная сегментация АЭ сигнала – отдельные импульсы АЭ не объединяются и не разбиваются на части, при этом активность и суммарный счет импульсов АЭ определяется более достоверно, чем в традиционных АЭ системах.

На данном этапе интеллектуальная система «SMART АЭ» выполнена на базе портативного двухканального прибора UNISCOPE. В режиме «SMART АЭ» прибор позволяет проводить АЭ контроль оборудования газокомпрессорных станций: трубопроводов, аппаратов воздушного охлаждения газа, запорной арматуры. В зашумленных цехах нефтеперерабатывающих заводов возможен контроль технологических трубопроводов, а также сосудов давления малого объема.

Автоматическое определение настроечных параметров позволяет сократить время проведения процедуры АЭ контроля и уменьшить влияние человеческого фактора на его результаты. Эффективная работа системы «SMART АЭ» подтверждается результатами многочисленных лабораторных экспериментов и апробацией в полевых условиях.

По результатам проделанной работы подана заявка на изобретение Способа автоматической интеллектуальной регистрации данных акустической эмиссии.

Введение

        «Цифровой датчик» - это новая архитектура построения акустико-эмиссионных (АЭ) систем, разработанная компанией «ИНТЕРЮНИС-ИТ», которая объединяет в себе принципы централизованного сбора и обработки данных и передачу цифрового потока первичной информации с преобразователя АЭ (ПАЭ).

Традиционные АЭ системы

        Большинство применяемых сегодня АЭ систем построено по традиционной схеме с централизованным сбором и обработкой данных. При этом передача АЭ сигналов от предусилителей до блока обработки производится в аналоговом виде по коаксиальному кабелю существенной длины, а преобразование АЭ сигналов в цифровой вид осуществляется аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) установленными на электронных платах обработки АЭ данных встраиваемых в те или иные виды компьютеров.

Основные недостатки традиционной схемы:

  • аналоговый сигнал затухает и искажается при передаче в длинных кабельных линиях и восстановить его форму и параметры в дальнейшем затруднительно
  • длинный кабель в условиях промышленного предприятия или инженерного сооружения часто выступает в роли антенны для электромагнитных наводок, что приводит к появлению значительного фона электромагнитных помех в регистрируемых сигналах и снижает эффективность и качество АЭ контроля

Концепция «Цифровой датчик»

Новая схема построения АЭ систем «Цифровой датчик» избавлена от этих недостатков.

Основные принципы концепции «Цифровой датчик»:

  • минимизация длины аналогового тракта
  • передача именно первичных (не подвергнутых цифровой обработке с целью выделения АЭ сигналов и их параметров) данных в цифровом виде на централизованную систему обработки

Для уменьшения длины аналогового тракта, АЦП перенесен в область непосредственной близости к датчику, а для реализации цифрового канала передачи первичных АЭ данных по коаксиальному кабелю используется последовательный битовый поток.

Данное решение позволяет воспользоваться как преимуществами АЭ систем с цифровой передачей уже обработанных АЭ данных, в первую очередь, это минимальные искажения и высокая помехозащищенность, так и высокой вычислительной мощностью и пропускной способностью свойственными АЭ системам с централизованной обработкой данных на базе электронных плат расширения для компьютера.

Прототип АЭ системы A-Line DS

На фотографиях представлены элементы рабочего прототипа АЭ системы A-Line DS построенной на базе принципов «Цифрой датчик» и прототип системы в сборе. Данная АЭ система уже прошла как лабораторные, так и полевые испытания в условиях промышленных предприятий.

Прототип АЭ системы A-Line DS

(1 – ПАЭ; 2 – ALC-модуль (предусилитель, АЦП, цифровой передатчик); 3 – коаксиальный кабель; 4 – четырех канальный цифровой приемник; 5 – цифровая плата обработки.)

Технические характеристики прототипа:

  • АЦП 16 бит, 10 МГц.
  • Скорость передачи данных по цифровому каналу связи280 Mbit/sec.
  • Максимальная длина кабельной линии 200 м.
  • Напряжение питания ALC-модуля       6 В.
  • СКЗ шума, приведенного ко входу ALC-модуля (в полосе частот 30‑500 кГц) 3,8 мкВ.
  • Гальваническая развязка каждого канала.

Прототип АЭ системы A-Line DS продемонстрировал в ходе испытаний более высокую помехозащищенность и надежность работы в условиях нефтеперерабатывающего предприятия по сравнению с традиционной системой A-Line 32D(PCI-8E).

В наглядном виде, результаты сравнения представлены на гистограммах распределения амплитуды и энергии наведенных электромагнитных помех в отсутствии полезного сигнала на входах. При этом установленный на прототипе A-Line DS порог на 2 дБ ниже, чем на представителе традиционных АЭ систем.

Заключение

Одним из наиболее перспективных шагов в развитии данного технического решения является дальнейшее сокращение длины аналогового тракта. Этого можно достигнуть за счет перехода к интегрированному устройству, объединяющему в едином конструктиве чувствительный элемент, предусилитель, АЦП и цифровой передатчик. Это устройство «Цифровой датчика» и дало название концепции.

Полученные на сегодняшний день результаты дают основания для уверенности, что АЭ системы нового типа позволят значительно повысить достоверность получаемых АЭ данных улучшить качество АЭ контроля в целом без существенного увеличения стоимости измерительного комплекса.