Амплитуды автоколебаний

Амплитуду электрического возбуждающего импульса ограничивает напряженность переменного электрического поля Е0, которую может выдержать пьезопластина без пробоя или разрушения. Для ЦТС-19 эта величина составляет около 3000 В/мм. Однако линейный рост амплитуды акустического сигнала наблюдают при повышении напряженности приблизительно до 300 В/мм. Учитывая, что пьезопластину делают полуволновой, варьируя ее толщину в зависимости от частоты, предельное напряжение питания зависит от частоты: U0=E0h=E0Ci/2fi (h\ и с\—толщина и скорость звука в пластине). Считая максимальную частоту равной 10 МГц, найдем L/o»500 В. Поскольку дефектоскоп должен надежно работать со всеми преобразователями, входящими в комплект, максимальную амплитуду UQ ограничивают этой величиной. Низкочастотные де-

Поле излучения-приема — среднее значение амплитуды акустического сигнала на приемном преобразователе рп, возникающего в результате отражения излучения того же преобразователя от точечного рефлектора, помещенного в некоторой точке В пространства и рассеивающего падающие волны равномерно по всем направлениям. Оно практически пропорционально квадрату поля излучения.

Собственно зондирующим импульсом называют акустический импульс, излученный преобразователем в изделие. Амплитудой такого импульса будем называть максимальное значение амплитуды акустического давления или смещения на рабочей частоте. Длительность импульса т определяют на уровне 0,1 его максимального значения. Амплитуда напряжения электрического импульса генератора на рабочей частоте связана с амплитудой акустического импульса через коэффициент преобразования при излучении.

виях монотонного нагружения определяется соотношением N = ЛД'т; при пластической деформации N — ~ а Уд, откуда N — adVK/dt, где А, а, т — параметры, характеризующие объект контроля; Уд — объем материала, подвергнутого пластической деформации. Энергия, освобождаемая при дискретном перемещении трещины, пропорциональна квадрату амплитуды акустического сигнала. Современная аппаратура позволяет обнаруживать сигналы от усталостных трещин, развивающихся со скоростью 10~7 ...10~8 м/цикл. Приведем некоторые результаты исследований, показывающих возможности способа [14]. Исследовали параметры АЭ при повторно-статическом нагружении надрезанных образцов из стали марок ЗОХГСА и ЗОХГСНА при развитии усталости, обусловленной циклическим нагружением. Плоские образцы в закаленном состоянии подвергали циклическому растяжению (коэффициент асимметрии цикла 0,2; частота 0,3 Гц). Регистрировали суммарный счет N, пиковые амплитуды {/0 сигналов и их распределение. Рабочая полоса пропускания ограничивалась сверху частотами 200 ... 250 кГц при уровне дискриминации I В. Резонансная частота пьезопреобразователя /рез = 250 кГц. Деформацию образца измеряли растровым фотоэлектрическим преобразователем с чувствительностью 1 В/мкм.

Для ЦТС-19 Етах = 3000 В/мм, однако уже при 0,3Emax наблюдается непропорциональный, замедленный рост амплитуды акустического сигнала с ростом напряжения генератора.

Амплитуду электрического возбуждающего импульса ограничивает напряженность переменного электрического поля Ет (см. разд. 1-2.1), которую может выдержать пьезопластина без пробоя или разрушения. Для ЦТС-19 эта величина составляет ~3000 В/мм. Однако линейный рост амплитуды акустического сигнала наблюдают при повышении напряженности приблизительно до 300 В/мм. С учетом того, что пьезопластину делают полуволновой, варьируя ее толщину в зависимости от частоты, предельное напряжение питания зависит от частоты: U0 = Emhx =

Абсолютная чувствительность - отношение минимальной амплитуды акустического сигнала, который может зафиксировать дефектоскоп с используемым преобразователем, к максимальной амплитуде акустического зондирующего импульса с учетом шумов преобразователя и дефектоскопа. Ее можно назвать максимальной акустической чувствительностью.

При контроле прямым преобразователем максимальный сигнал - это донный сигнал от образца небольшой толщины, значительно меньшей протяженности ближней зоны преобразователя, при контроле наклонным преобразователем это максимальный сигнал от вогнутой поверхности образцов V-l, V-2 или СО-3. Сигнал с еще большей амплитудой может быть достигнут при установке преобразователя в центр полусферического образца, но такие образцы в практике контроля, как правило, не применяются. Перечисленные сигналы на 1 ... 3 дБ меньше максимальной амплитуды акустического зондирующего импульса, определяемого по АРД диаграмме или расчетным путем. Соответственно, резерв чувствительности на 1 ... 3 дБ меньше абсолютной чувствительности.

На рис. 7.84 показано изменение амплитуды акустического сигнала Аа в зависимости от напряженности магнитного поля в марганец-цинковой шпинели на частоте 30 МГц. Большой минимум обусловлен движением границ доменов, приводящем к увеличению затухания. На его фоне заметен зубчик, соответствующий MAP. Предложенный метод имеет целью определить наличие областей, где возникает MAP.

O^J^max наблюдается непропорционально замедленный рост амплитуды акустического сигнала с ростом напряжения.

Поле приема - среднее значение амплитуды акустического сигнала на приемном преобразователе в результате излучения сферической волны точечным излучателем в произвольной точке В пространства перед преобразователем.

что приводит к быстрому разрушению машин. В этих случаях ограничение амплитуды автоколебаний достигается за счет демпфирования, обеспечивая этим рассеяние энергии, направленной на возбуждение колебаний. Для этой цели применяют специальные устройства — демпферы (гасители).

Особенно опасными являются автоколебания, вызывающее неограниченный рост амплитуды, так как обычно они приводят к быстрому разрушению механизмов, машин и сооружений (аварии мостов, самолетов). Ограничение амплитуды автоколебаний может быть достигнуто за счет обеспечения равенства подводимой и рассеиваемой энергии (например, за счет демпфирования). В этом случае автоколебания являются устойчивыми незатухающими колебаниями и при слабом демпфировании их можно рассматривать как свободные.

Ниже, основываясь на изложенном ранее [1], будут выявлены теоретико-вероятностные показатели амплитуды автоколебаний в условиях, когда параметр нелинейного звена системы приобретает случайный характер. В работе [3] показано, что последнее имеет место для целого ряда существенных нелинейностей, параметры которых представляют собой различного рода производственные погрешности. Тогда при рассмотрении единичного экземпляра системы подобные погрешности являются систематическими. При рассмотрении же множества однотипных систем, что соответствует их массовому (серийному) изготовлению по одному конструкторскому и технологическому проекту, производственные погрешности становятся случайными величинами или случайными функциями, ограниченными соответствующими допусками или техническими условиями.

баний. Обычно это автоколебания с частотой, близкой к собственной частоте ротора. В некоторых случаях амплитуда этих автоколебаний столь невелика, что их наличие оказывается совершенно безопасным; такие автоколебания могут легко подавляться чисто вынужденными колебаниями, возбужденными небалансом. В других случаях амплитуды автоколебаний могут быть значительными.

фициента А* вначале возрастает скорость движения изображающей точки по боковым участкам фазовой траектории, имеющей только два излома, рис. Зг. Далее появляются третий и четвертый изломы, образуются верхний и нижний «горизонтальные» участки траектории, движение по которым становится все •более продолжительным, рис. Зд. Поэтому вначале частота автоколебаний возрастает, потом уменьшается. Кривая зависимости амплитуды автоколебаний А0 от коэффициента А вначале резко падает, потом, примерно при А — 0,1 -*- 0,5, имеет слабо выраженный максимум и далее становится почти горизонтальной. При А — 0,5 фазовый портрет по форме близок к прямоугольнику с медленным движением изображающей точки по горизонтальным (v = const) участкам и скачкообразным движением по вертикальным (q — const) участкам фазовой траектории. Колебания становятся все более релаксационными.

Влияние интенсивности возбуждения ПВ. Увеличение параметра ПВ вызывает резкое возрастание амплитуды автоколебаний и исчезновение смещения. Но при больших значениях ПВ кривая становится все более пологой. Частота автоколебаний с возрастанием интенсивности возбуждения уменьшается и стремится к какому-то пределу, возможно, к собственной частоте системы.

но уменьшение массы не всегда вызывает увеличение амплитуды автоколебаний. Амплитуда вибраций незначительна также в системах с весьма малой массой (рис. 4), что является несколько неожиданным результатом.

показано на рис. 4 пунктирной линией. Частота автоколебаний в системах с малой массой меняется подобно изменению частоты в свободной системе. Но в области больших значений массы, близких к значению (4), увеличение массы вызывает увеличение частоты. Это объясняется тем, что влияние уменьшения амплитуды автоколебаний на частоту автоколебаний в этой области перекрывает естественное уменьшение частоты, вызванное непосредственным влиянием массы системы.

Амплитуда автоколебаний также мало зависит от жесткости системы. Десятикратное увеличение жесткости вызывает уменьшение амплитуды автоколебаний лишь на 20%.

Приближенная оценка амплитуды автоколебаний. Как известно, в случае «/г-неустойчивости», вызванной отрицательным слагаемым уравнения движения, содержащим первую производную агрумента д, скорость предельного цикла не выходит далеко за пределы зоны возбуждения. Например, в случае возбуждения автоколебаний падающей характеристикой силы резания от скорости резания Р — v, при аппроксимации ее кубическим трехчленом, амплитуду автоколебаний в системе без рассеивания энергии в первом приближении можно оценить формулой [3]

лебаний в три — шесть раз больше периода и амплитуды автоколебаний в «точной» системе (1, 2). Это объясняется тем, что при движении упрощенной системы вне зоны скачков, когда