Задачи акустической диагностики

Акустическая диагностика, т. е. определение внутреннего состояния машины по ее акустическим характеристикам,— раздел акустической динамики, интенсивно развивающийся в настоящее время. Б монографии приводится обзор задач акустической диагностики машин и полученных результатов, детально рассматривается практически важная задача разделения источников, обсуждаются вопросы анализа акустических сигналов машин. [c.5]

Акустическая диагностика машин, как самостоятельный раздел акустической динамики, в настояш ее время только формируется. Со времени выхода в свет монографии [249], где были сформулированы некоторые задачи акустической диагностики и намечены пути их решения, ее границы значительно расширились и продолжают быстро расширяться. Однако в публикуемых в периодической печати многочисленных работах отсутствует единый взгляд на основные задачи акустической диагностики, в связи с чем в данной книге значительное место отводится обзору и систематизации. [c.11]

ЗАДАЧИ АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 17 [c.17]

Общая постановка задач акустической диагностики механизмов с целью-определения параметров их состояния была сформулирована в [1—4]. [c.44]

Задачи акустической диагностики больше тяготеют к эвристическому и математическому подходам с детерминистским уклоном, поэтому ниже рассмотрены методы классификации по принципу минимального расстояния между испытуемым и эталонным изображениями. [c.408]

Во многих задачах акустической динамики машин возникает необходимость анализировать одновременно два или несколько акустических сигналов. В этих случаях требуется знать их совместное распределение вероятностей. Помимо того, что совместное распределение содержит как предельные случаи одномерные распределения исследуемых сигналов, в нем содержится также полная информация о статистических связях между ними. Это особенно важно, например, в задачах определения вкладов одновременно работающих машин в акустическое поле, где вопросы вязи между различными сигналами имеют определяющее значение (см. главу 4). Кроме того, как показали исследования, некоторые характеристики совместных распределений машинных сигналов чувствительны к изменению параметров внутреннего состояния машин и могут использоваться в качестве информативных признаков в акустической диагностике машин. [c.52]

В СВЯЗИ С ЗАДАЧЕЙ ИХ АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ [c.44]

Метрика в неизотропном пространстве признаков. Предыдущие определения расстояния соответствовали однородному, изотропному пространству признаков, координаты которого имеют общую единицу измерений. Такое пространство однородных признаков используется в ряде задач распознавания. Например, для акустической диагностики в качестве признаков могут применяться амплитуды соответствующих гармоник и т. п. [c.85]

Вводные замечания. Во многих случаях информация о состоянии машины поступает в виде случайной функции, т. е. функции, значения которой в различные моменты времени заранее неизвестны. Подобная ситуация характерна, в первую очередь, для задач вибрационной и акустической диагностики [40, 45]. [c.161]

При вибрационной диагностике проводится запись динамических смещений или скоростей с помощью вибродатчиков, установленных на корпусе машины. Вибросмещения корпуса представляют собой случайные колебания, состоящие из множества отдельных колебаний со случайными амплитудами и частотами. Это связано с тем, что вибрации появляются в результате наложения большого числа разнообразных динамических воздействий, возникающих в элементах машины (собственные и вынужденные колебания, соударения, воздействия рабочей и внешней среды и т. п.). Среди воздействий, носящих хаотический, случайный характер могут быть и полезные сигналы , несущие диагностическую информацию о конкретном дефекте. При акустической диагностике записывается шум, вызываемый движением и колебаниями частей машины и воздействием рабочего процесса на окружающую атмосферу (например, выхлопных газов, реактивной струи и т. п.). Так же как и в задачах вибрационной диагностики, акустические колебания представляют собой случайный процесс, содержащий диагностическую информацию. [c.161]

Теория случайных колебаний механических систем находит все большее применение в практике проектирования почти во всех отраслях промышленности. К таким задачам относят расчет системы защиты объектов при действии случайных возмущений анализ вибраций элементов конструкций летательных аппаратов, вызванных, например, действием атмосферной турбулентности старт летательных аппаратов движение транспортных средств по дорогам со случайными неровностями и т.д. Теория случайных колебаний позволяет решать задачи, в которых требуется оценивать надежность и ресурс конструкций. Большую роль теория случайных колебаний играет в вибро-акустической диагностике. [c.157]

При обнаружении неисправностей решается задача выявления причин потери работоспособности системы. Все методы обнаружения неисправностей можно разделить на три группы методы индикации, методы поиска неисправностей и методы акустической диагностики. [c.291]

Из табл. 10 видно, что интеллектуальность в значительной мере определяется целью АЭД и уровнем поставленной задачи - чем выше уровень, тем большее значение приобретают знания в пограничных с традиционной акустической диагностикой областях, в таких как физическое моделирование поведения ансамблей дефектов, вероятностные [c.119]

При определении наиболее информативных диагностических признаков нужно, вообще говоря, знать структуру акустического сигнала, для чего требуется детальное исследование процессов звукообразования внутри объекта диагностики. Однако поиск признаков является в какой-то мере и самостоятельной задачей, связанной с анализом акустических сигналов и разработкой алгоритмов для ЭВМ или аппаратуры для их обработки. В тех случаях, когда заранее неизвестна структура машинного сигнала и, таким образом, неясно, каково влияние параметров состояния на акустический сигнал, у исследователя должен иметься достаточно полный набор разнообразных независимых характеристик сигнала, среди которых он может выбрать опытным путем наиболее чувствительные к изменениям исследуемых параметров состояния и затем использовать их в качестве информативных диагностических признаков. [c.21]

При статистическом характере возбуждения спектр колебаний из дискретного становится непрерывным. Поэтому существенное значение приобретает статистическая обработка результатов экспериментальных исследований и моделирования, выделение частотных зон, где спектральная плотность максимальна, и описание статистических свойств основных спектральных составляющих. Такой сравнительный анализ вибрационных процессов, полученных экспериментально и математическим моделированием, позволяет поставить задачу диагностики как специальный случай задачи идентификации [16]. Основное отличие от рассмотренной в [16] схемы в нашем случае состоит в том, что математическая модель объекта в первом приближении известна и идентифицируется возбуждение на входе объекта, недоступное непосредственному измерению. Критерием идентификации может служить совпадение статистических характеристик выходов реального объекта и его математической модели (1). Такое совпадение (или достаточно хорошее приближение) служит основанием для вывода об адекватности статистических характеристик возбуждения на входах объекта и его математической модели. Естественно, что информативность различных характеристик вибро-акустического процесса для идентификации возбуждения является различной. Поэтому существенное значение приобретает изучение возможно большего числа таких характеристик с целью выбора наиболее информативных. Здесь остановимся только на некоторых таких характеристиках (их опреде- [c.48]

Один из источников существенного повышения надежности - широкое применение средств технической диагностики, позволяющих отслеживать техническое состояние конструкции, предупреждать приближающиеся отказы, выбирать оптимальные планы технического обслуживания и ремонта и вовремя переходить на щадящий режим эксплуатации. В связи с этим возникает ряд новых задач механики по установлению связей между состоянием объекта и диагностической информацией. Типичный пример - задача об акустическом излучении, сопровождающем процесс накопления микроповреждений, зарождения и развития усталостных трещин, [c.58]

Акустические исследования, выполняемые в скважине с целью диагностики разреза, являются одними из основных в общем комплексе геофизических исследований, главными задачами которых являются [c.53]

Заметим, что с момента активного использования явления АЭ (т.е. с 1948 г.) скептическое отношение к АЭД возникает регулярно вслед за периодами признания уникальности явления, позволяющего решать множество исследовательских и технологических задач. Тому есть естественное объяснение кажущаяся простота метода и информативность АЭ привлекают на каждом этапе выявления новых возможностей новых энтузиастов, которые после первых успехов сталкиваются с трудностями получения достоверных и воспроизводимых данных, а также с неоднозначностью интерпретации. Тогда возникают разочарование и волна критики метода. Действительно, явление АЭ обладает двумя конкурирующими для практического применения качествами содержит уникальную информацию, но трудно поддается расшифровке. Задача особенно осложняется при диагностике реальных объектов, когда на результаты регистрации и расшифровки АЭ влияют эксплуатационные шумы особенности распространения акустических волн в объектах сложной конфигурации отсутствие устойчивых образов сигналов, соответствующих тому или иному типу и масштабу процесса. Поэтому, наряду с некоторыми успехами исследований механизмов деформации и разрушения моделей, невелик пока процент удач применения АЭД в промышленности. [c.109]

Основное требование к Исполнителю - уровень квалификации, адекватный целям Заказчика. Состав бригады должен соответствовать задачам, решение которых позволяет осуществить заданную цель. Виды диагностики, входящие в первую группу, не требуют привлечения новых знаний о механизмах акустического излучения и о моделях физики разрушения. Они имеют хорошее аппаратурное и математическое обеспечение. Исполнитель должен иметь лицензию на оказание услуг по вибродиагностике, а аппаратура должна быть сертифицирована. Для выполнения этого вида услуг в бригаду по диагностике нет необходимости включать экспертов по физике и механике разрушения. Бригада, обслуживающая одну информационно-измерительную систему, может быть ограничена тремя специалистами. [c.121]

Роль акустических, в частности ультразвуковых методов исследования, контроля и диагностики общеизвестна. Эти методы позволяют получить огромные массивы информации о состоянии материалов и конструкций. Согласно имеющимся данным более половины современных средств неразрушающего контроля являются акустическими. Без применения акустического контроля и мониторинга невозможны создание и надежная эксплуатация многих сложных технических объектов. Неоценима роль акустических методов в прогнозировании аварий и катастроф. Широкие возможности предоставляет акустика и при исследовании свойств материалов, веществ, конструкций. Поэтому под -готовка и повышение квалификации специалистов топливно-энергетического комплекса в области акустических исследований, контроля и диагностики являются актуальными задачами, приобретающими особое значение в связи с переходом России к рыночной экономике и ее потенциальной интеграцией в Европейское экономическое сообщество, что существенно повышает требования к надежности нефтегазодобывающих и транспортирующих систем. Анало- [c.5]

Диагностика трубопровода может проводиться на основе применения любого физического метода или совокупности методов измерений. Однако практическая реализация того или иного метода может оказаться чрезмерно дорогостоящей, точность измерений недостаточной для решения конкретной задачи, эксплуатация - излишне сложной и т.д. Кроме того, независимо от выбранного метода измерений, реализующая его измерительная система должна удовлетворять некоторым общим требованиям. Как правило, требуется, чтобы обеспечивались длительная и надежная работа без обслуживания устойчивость к различного рода помехам, в первую очередь акустическим и электромагнитным ограничение несанкционированного доступа невмешательство в нормальную эксплуатацию объекта возможность оперативной адаптации под конкретный объект документирование измерительной информации. [c.55]

Принципиальная особенность диагностирования авиационного двигателя заключается в крайне ограниченных возможностях получения значимой статистической априорной информации о параметрическом состоянии двигателя при наличии в нем тех или иных дефектов и неисправностей. Это обусловлено, как правило, редким проявлением повторяющихся дефектов на этапе начальной эксплуатации двигателя (т. е. в тот период, когда производится отработка алгоритмов контроля). Проведение для этих целей специальных стендовых испытаний двигателя с имитацией всевозможных отказов его узлов и деталей является достаточно сложной и дорогой задачей. Компьютерное статистическое моделирование отказов эффективно только для небольшой номенклатуры неисправностей вследствие отсутствия в настоящее время математических моделей двигателя, уровень которых позволял бы моделировать малые физические изменения в деталях, вызванных появившимися дефектами с учетом возможного разброса параметров. Таким образом, применение известных алгоритмов принятия диагностических решений (широко используемых, например, в медицинской диагностике или в задачах распознавания акустических и видеосигналов) на основе установления предельно допустимых значений контролируемых параметров путем построения статистических функций распределения этих параметров для исправных и отказных состояний объекта контроля вызывает значительные сложности при диагностике двигателей. [c.50]

Круг задач акустической диагностики постоянно расширяется. Помимо традиционных задач, спязанпых с контролем состояния технических объектов, к ним относятся многие задачи исследования колебательных свойств систем разнообразной природы. По своим целям все эти задачи можно разделить на пять связанных друг с другом классов [60, 354]. Рассмотрим их отдельно. [c.16]

Задачи классификации состояний. Целью задач акустической диагностики этого класса является определение с помощью вибрационных или шумовых сигналов, в каком из нескольких возможных состояний находится исследуемый объект или какому из нескольких возможных объектов цринадлежит данный акустический сигнал. Типичные примеры таких задач — разбраковка готовых изделий (исправен — неисправен, годен — негоден), классификация шумов сердца в медицине и др. [c.17]

Определение динамических характеристик механических систем. Задачи акустической диагностики этого класса заключаются в нахождении на основе анализа акустических сигналов динамических характеристик элементов механических систем, в частности машинных и присоединенных конструкций, или характеристик их шумового или вибрационного ноля. Одна задача этого класса рассматривается в главе 3 соотношения (3.31) и (3.36) представляют собой уравнения относительно неизвестной импульсной переходной функции или частотной характеристики линейной системы. Отметим такнсе задачи, состоящие в определении на основе спектрально-корреляционного анализа вибрационных сигналов затухания в сложных инженерных конструкциях, коэффициентов отражения волн от препятствий, характеристик звукового излучения и др. [242]. Мы не будем подробно останавливаться на задачах этого класса. Многие из них непосредственно примыкают к задачам идентификации динамических систем и получили достаточное освеш,ение в литературе [103, 242, 257, 336]. [c.19]

Диагностические признаки. Выбор диагностических призна-1ШВ Ai — наиболее трудная часть рассматриваемой задачи акустической диагностики. При неудачном выборе признаков их изменения от увеличения или уменьшения параметров aj могут оказаться недостаточно большими, в результате чего случайные изменения условий измерений могут быть восприняты как изменение внутреннего состояния объекта. В этом случае говорят о малой информативности признаков или об их малой чувствительности по отношению к данным структурным параметрам дЛ дщ). Основное требование к диагностическому признаку — максимальная чувствительность к одному из структурных параметров и минимальная ко всем остальным. [c.21]

В задачах акустической диагностики механизмов в большинстве случаев трудно получить информацию о законах распределения генеральных совокупностей каж дого образа, поэтому при оценке надежности распознавания диагностической сп стемы целесообразно пользоваться приближенными методами, например, посредст вом оценки разрешающей способности диагностической системы [c.412]

В книге ставятся основные задачи акустической динамики машин и излагаются общие методы решения некоторых из них. Рассматриваются теоретические вопросы акустической диагностики машпн, распространения акустической энергии по машинным конструкциям, уменьшения акустической активности машин. [c.2]

Как видно из приведенного примера, основные задачи акустической динамики машин можно разбить на четыре основные грунны возникновение звука, акустическая диагностика, распространение звуковой энергии по машинным конструкциям и их излучение в воздух, а также снижение уровней акустических сигналов маитин. [c.8]

Раздел 1 данной книги посвящен задачам первых двух групп, причем акустическая диагностика машин рассматривается достаточно подробно, а возникновение звука в машинах затрагивается лишь в связи с обсуждением примеров акустической диагностики. Перечислим основные источники звука в машинах и укажем литературу, где читатель может ознакомиться с этим снеци-фическим вопросом. [c.10]

Поэтому, казалось бы, естественно поставить задачу виброакустической диагностики прямозубой передачи как задачу разделения виброакустического сигнала на ряд компонент, обусловленных различными факторами, каждый из которых является самостоятельным источником виброакустической активности. Конечно, такое разделение без всяких оговорок возможно-лишь в том случае, когда зубчатая передача может рассматриваться как линейная механическая система с постоянными параметрами [6—8]. При этом1 различным факторам, обусловливающим виброакустичность, соответствуют различные по структуре правые части системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, описывающих колебания передачи. Однако если необходимо учесть периодическое изменение жесткости зацепления в процессе пересопряжения зубьев (чередование интервалов однопарного и двупарного зацепления), то математическая модель передачи описывается системой дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами [9—12]. Здесь уже принцип суперпозиции действует только при условии, что жесткость зацепления как функция времени не зависит от вида правых частей уравнений. Даже при этом условии можно разделить те факторы возбуждения вибраций, которые определяют правые части системы уравнений при известном законе изменения жесткости, но нельзя выделить составляющую виброакустического сигнала, обусловленную переменной жесткостью зацепления. Наконец, учет нелинейностей приводит к принципиальной невозможности непосредственного разложения виброакустического сигнала на сумму составляющих, порожденных различными факторами. Тем не менее оценить влияние каждого из этих факторов на вибро-акустический сигнал и выделить основные причины интенсивной вибрации можно и в нелинейной системе. Для этого следует подробно изучить поведение характеристик виброакустического сигнала при изменении каждого из порождающих вибрации факторов, причем для более полного описания каж- [c.44]

Изменение параметров технического состояния машин в ряде случаев сопровождается увеличением уровня колебательной энергии (Ниже, когда иет необходимости различать механизм, машину и агрегат, для простоты их будем называть машиной). Для машин, уровень шума которых имеет существенное значение, превышение определенного уровня вибрации или излучаемой акустической энергии можно считать отказом по виброакустическим показателям В этом случае первой задачей вибро-акустической диагностики машин является локализация источников повышенной виброактивности. Она позволяет определить относительную роль каждого источника в создании общей вибрации. На ее основе строят математическую модель механизма и устанавливают особенности кинематики рабочего узла или протекающего в нем процесса, приводящ,ие к возникновению повышенной вибрации Источник вибрации может быть протяженным (например, многоопорныи ротор) Тогда возникает необходимость дополнительного исследования пространственного распределения динамических сил и кинематических возбуждений, возникающих в данном узле. Наиболее распространенными способами выявления и локализации источииков является сравнение вибрационных образов (во временной и частотной областях) машины в целом и отдельных ее узлов Когда виброакустические образы нескольких источников подобны, полезно анализировать потоки колебательной энергии через различные сечения механизмов, динамические силы, действующие в различных сочленениях, а также статистические характеристики процессов (функции корреляции, взаимные спектры, модуляционные характеристики и т д,). В связи с тем. что силовые и кинематические возбуждения в узлах н вибрация машины в целом зависят не только от интеисивности рабочих процессов, но и от динамических характеристик конструкций, для выявления причин повышенной вибрации следует измерять механический импеданс и подвижность различных узлов — статорных и опорных узлов механизмов, машин, агрегатов, а также фундаментных конструкций Способы выявления источников повышенной виброактивности механизмов. Наиболее распространенный способ выявления — сопоставление частот дискретных составляющих измеренного спектра вибрации с расчетными частотами возбуждений, действующих в рабочих узлах механизмов В табл. 1 пре ставлены сводные формулы частот дискретных составляющих вибрации и возбуждающих сил некото рых механизмов. Спектры вибрации измеряют на нескольких скоростных режимах работы механизма, что позволяет более надежно сопоставить расчетные частоты с реальным частотным спектром вибрации Кривые зависимости уровней конкретных дискретных составляющих вибрации от режима работы механизма дают возможность выявить резонансные зоны. [c.413]

Диагностика состояния технического объекта. Это — самая общая и важная с точки зрения технических приложений задача, целью которой является измерение (оценка) структурных параметров (или, иначе, параметров состояния, внутренних параметров) исследуемого объекта по характеристикам его акустического сигнала (диагностическим признакам). Решение этой задачи позволяет не то.лько оценивать техническое состояние объекта, по и вести его непрерывный контроль, прогнозировать техническое состояние и автоматически управлять объектом. Подробно об оценках структурных параметров машин говорится в спедуюш,ем параграфе. [c.16]

Решение проблемы экологии виброакустической динамики и диагностики машин. Одной из проблем, требующих учета при разработке эффективных путей повышений надежности и ресурса, является акустическая динамика машин, а также акустическая усталость металла и других материалов. Изучение причин и источников шумовых эффектов в машинах и разработка задач динамики машин, связанных с полной или частичной локализацией шумов определенных уровней, позволяет создать принципы и методы малошумного исполнения машин. Сюда следует отнести демпфирование колебаний, виброамортизацию, балансировку и уравновешивание, качественную технологию изготовления и сборки. Основные направления решения этих задач изложены в работе [1]. Таким образом, проблемы надежности и ресурса не могут быть полностью решены как ужо отмечалось, без учета эргономического и экологического аспектов этой проблемы. [c.25]

Такие модели сред (берущие начало в газодинамике) действительно применимы к описанию нелинейных волн во многих газах, жидкостях и твердых телах. Вместе с тем хорошо известны среды с внутренней структурой - жидкость с пузырьками газа, твердые тела с дислокациями, микротрещинами, зернистой структурой и другие, свойства которых характеризуются сложной истотной зависимостью скорости звука и потерь, а нередко и неклассическим характером нелинейности, когда зависимость напряжение-деформация отнюдь не сводится к квадратичной аппроксимации. Различные модели таких сред давно изучаются в связи с задачами теплофизики, теории упругости, механики разрушения, диагностики дефектов и тд., но нелинейные волновые процессы в них, особенно в акустическом аспекте, изучались относительно мало. [c.6]

АЭ-диагностика подземных коллекторов дожимных компрессорных станций — ДКС-1 П Оренбурггазпром . АЭ-контроль проводили без остановки агрегатов с использованием скачка давления рабочей средой, согласно МР-204-86 Применение метода акустической эмиссии для контроля сосудов, работающих под давлением, и трубопроводов утв. ГГТН РФ 23.10.92 г. Методики проведения акустико-эмиссионного контроля трубопроводов и сосудов, работающих под давлением СТП 10-95 - стандарт (проект) РАО Газпром Контроль технического состояния объектов линейной части и газораспределительных станций магистральных газопроводов методом акустической эмиссии . Согласно указанным НТД и техническому решению АООТ ВНИИнефтемаш , в задачи испытаний входило получение следующих оценок распространения волн в данном объекте характеристик акустических шумов объекта в условиях работы агрегатов в штатном режиме [6]. Коллекторы представляют собой заглушенные с торцов трубопроводы Ду 1000 с толщиной стенки 33 мм. Вертикально в коллекторы вварены шесть трубопроводов Ду 700 от шести компрессорных агрегатов ДКС-1. Расстояние от мест вварки Ду 700 до компрессоров составляет около 30 м. Измерения проводили на восьми участках четырех коллекторов высокого и низкого давления. При проведении экспериментов использовали аппаратуру для измерения АЭ НПФ Диатон (АС-6А/М). [c.156]

Визуализация звуковых полей. Задача визуализации акустических полей часто возникает при исследовании закономерностей излучения, дифракции и нелинейных взаимодействий звуковых волн, а также в различных практических приложениях — медицинской диагностике, неразрушающем контроле, подводном звуко-видении, сейсморазведке и т. д. К простейшим способам визуализации относится так называемый шлирен-метод, или метод темного поля (см., например, [8]), использующий раман-натовскую дифракцию света на звуке (рис. 13.10). В такой системе в отсутствие звукового поля экран остается темным, а при распространении звука появляются светлые детали, соответствующие дифракционным максимумам. Расстояния от ультразвукового пучка до линзы и от линзы до экрана обычно выбираются равными удвоенному фокусному расстоянию линзы. При этом на экране получается перевернутое неувеличенное изображение проекции звукового поля, [c.355]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...