اندازه گیری تخلیه جزیی به روش آلتراسونیک

روش اندازه گیری تخلیه جزئی فراصوت

روش صوتی از جمله روش‌های آزمایش غیر مخرب در ساختار مکانیکی و اجزا سازنده می‌باشد. بهترین روش آزمایش غیر مخرب صوتی شناخته‌شده بر پایه‌ی رادار اکو پالس فراصوت می‌باشد که در تشخیص ترک‌خوردگی‌ها به کار می رود. در سال‌های اخیر روش انتشار صوت  AE نیز محبوبیت‌هایی را به دست آورده است.
انرژی آزادشده در یک تخلیه جزئی  عواملی را تولید می‌کند، تغییرات شیمیایی و ساختاری در مواد رخ می‌دهد، و سیگنال های الکترومغناطیسی ساطع می‌شود. روش تشخیص فراصوت در تخلیه جزئی طی یک دوره طولانی مورد مطالعه و توسعه قرارگرفته است، و چارچوب قابل‌توجهی از دانش را گردآوری کرده است. روش تشخیص تخلیه صوتی بر پایه تشخیص سیگنال­های مکانیکی ساطع‌شده از پدیده تخلیه جزئی استوار می‌باشد. تخلیه به صورت یک انفجار کوچک ظاهر می‌شود که موجب انتشار یک موج مکانیکی در سرتاسر عایق می‌شود. این موج با استفاده از یک حسگر مناسب قابل‌شناسایی می‌باشد و خروجی آن را می‌توان با استفاده از کارت آنالوگ به دیجیتال برای تحلیل داده‌ها در رایانه آنالیز کرد. شکل سیگنال شناسایی‌شده وابسته به منبع، تجهیزات آشکارسازی و حسگر می‌باشد.

منبع تخلیه جزئی و منبع فراصوت

وقوع تخلیه جزئی موجب انتشار مستقیم سریع و آنی انرژی در محل وقوع میشود. بخشی از انرژی آزادشده، به دما تبدیل شده و مواد مجاور محل را گرم می‌کند. تخلیه جزئی همچون یک منبع نقطه‌ای امواج صوتی عمل می‌کند. مدت زمان تخلیه بسیار کوتاه است و طیف صوتی موج ساطع‌شده بسیار وسیع است (چند مگاهرتز).
شدت موج فراصوت منتشرشده ناشی از تخلیه متناسب با انرژی آزادشده در تخلیه می‌باشد و دامنه موج متناسب با ریشه دوم انرژی در تخلیه است. رابطه خطی بین دامنه موج صوتی و مقدار تخلیه (کولن) رایج می‌باشد. اگر تخلیه داخل یک حفره یا گوه کوچک واقع باشد، امواج صوتی حالت ایستا را می‌تواند تحریک کرد، که طیفی با قله‌های رزونانس‌ مختلف ایجاد می‌کند.

مسير انتشار امواج فراصوت ناشی از تخلیه جزئی

مسير انتشار امواج فراصوت از محل تخليه تا محل نصب حسگر، به ساختار تجهيز مورد آزمایش وابسته می‌باشد. مسيرهاي انتشار در تجهيز مورد آزمایش شامل گستره وسيعي می‌باشد، یعنی می تواند مسير موج انتشاریافته از یک تخليه در خطوط هوايي يعني جايي كه امواج صوتي تنها در هوا منتشر می‌شوند تا مواردي مثل انتشار امواج صوتي در شينه هاي ترانسفورماتور و ماشین های فشارقوی باشد. راه حل اصلی در بررسي تخلیه جزئی استاتور و موارد پیچیده‌تر این است که طول موج سیگنال بايستي با توجه به ابعاد تجهيز مورد آزمایش سنجيده شود و می‌بایستی هم براي تغييرات دامنه و هم شكل سيگنال تخلیه جزئی، ارزيابي خصوصیات سيگنال صوتی منتشرشده از منبع انجام شود .كاهش دامنه سيگنال پديده تضعيف نام دارد که توسط يكي از موارد زير ايجاد می‌شود:
1.پراكندگي هندسي امواج
2. تقسيم موج به مسيرهاي چندگانه
3.تلفات ناشي از جابه‌جایی موج از يك محيط با امپدانس صوتی مشخص به يك محيط با امپدانس صوتی متفاوت
4.جذب به وسیله محیطی كه موج در آن انتشار می‌یابد

حسگر فراصوت

ملاحظات اساسی بسیاری در انتخاب یک حسگر صوتی در نظر گرفته می‌شود که همیشه بایستی موازنه بین پهنای باند و حساسیت در نظر گرفته ‌شود. سایز و حساسیت حسگر متناسب با ابعاد ناحیه تشخیص کوچک‌تر، کاهش می‌یابد. نقطه‌ضعف این کار کاهش پهنای باند است، که به معنی کاهش قدرت تفکیک زمانی می‌باشد. قدرت تفکیک زمانی محدود می‌تواند در نتیجه تداخل سیگنال­های از هم جداشده توسط یک تأخیر زمانی کوچک باشد. بایستی این مشکل در طراحی سیستم های تشخیص تخلیه جزئی الکتریکی مورد توجه قرار گیرد، که در آن پهنای باند کاهش‌یافته تمایل به کاهش اثر توپولوژی مدار روی میزان حساسیت تشخیص تخلیه جزئی دارد، اما خطر اشتباهات ناشی از انطباق سیگنال ها را در زمان ادغام (زمان پاسخ) آشکارساز موجب می‌شود.

سنسور فراصوت تخلیه جزئی

شکل(1): نمونه از یک سنسور فراصوت که برروی شینه ژنراتور نصب میشود

نویز

استفاده از حسگرهای دیفرانسیل و تقویت‌کننده، از نویزهای حالت عادی جلوگیری میکند. نویزهای پیوسته در ناحیه فرکانس پایینتر، غالب (حکم‌فرما) می‌باشند. چنین نویزهایی می‌تواند از ارتعاشات مودال در دستگاه تحت آزمون و یا از محیط حاصل شود. معمولاً چنین نویزهایی کمی بالاتر از محدوده شنوایی انسان بوده و عملاً بالاتر از صد کیلوهرتز وجود ندارد. منابع نویز گذرا معمولاً دارای یک طیف فرکانسی گسترده‌تراند و می‌توانند شبیه به سیگنال های دریافتی از تخلیه‌های جزئی ظاهر شود. در شرایطی که تخلیه جزئی با فرکانس منبع قدرت باشد، اثر نویز را از طریق استفاده از روش های جداسازی بر اساس این ارتباط شناخته‌شده می‌توان کاهش داد. با این حال، همه منابع تخلیه جزئی (با فرکانس منبع قدرت) نمی‌باشند.

طراحی ابزار تشخیص فراصوت تخلیه جزئی

دستگاه تشخیص فراصوت تخلیه جزئی بسیار ساده بوده و شامل حسگر، فیلتر، پیش تقویت‌کننده، و برخی از نرم‌افزارها برای تحلیل داده‌ها می‌باشد.

اندازه گیری تخلیه جزئی فراصوت

شکل(2): بلوک دیاگرام روش تشخیص فراصوت تخلیه جزئی

طیف فرکانسی سیگنال دریافتی تعیین‌کننده بسیاری از ویژگی‌های سیستم می‌باشد. سیگنال های صوتی فرکانس بالا معمولاً به علت جذب کاهش می‌یابند. این اثر بیشتر برای زمانی صدق می‌کند که فاصله بین محل تخلیه و حسگر زیاد ‌باشد. از سوی دیگر، نویزهای صوتی در فرکانس‌های پایین افزایش می‌یابند.طیف فرکانسی سیستم، مؤلفه‌های فرکانسی شناسایی‌شده سیگنال را تعیین می‌کند. همانطور که سرعت صدا و مسیر انتشار با نوع موج و فرکانس تغییر می‌کند، سیگنال نیز با انتخاب حسگر و پهنای باند تعیین می‌شود.

تخلیه جزئی فراصوت

شکل(3): مقایسه طیف فرکانسی سیگنال و نویز

مطالب مرتبط:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
You need to agree with the terms to proceed

فهرست